一种燃料电池车及其湿度自适应闭环控制方法技术

本发明专利技术提供了一种燃料电池车及其湿度自适应闭环控制方法，包括电堆空气路、电堆水路；电堆空气路设置有依次连接的滤清器、空压机、中冷器、增湿器、电堆、节气门，电堆水路依次设置有水泵、散热器、节温器，通过理论计算或湿度特性曲线得到干出湿度，从而判断该干出湿度是否符合电堆空气路的需求入堆气体湿度范围内，系统给出相应的操作，对操作过后的干出湿度再次进行判断，直至满足需求，从而实现外部环境湿入、温度发生变化时燃料电池车的湿度自适应闭环控制，保证电堆输出性能、维持其运行稳定性和耐久性。性和耐久性。性和耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池车及其湿度自适应闭环控制方法


[0001]本专利技术属于燃料电池
，具体涉及一种燃料电池车及其湿度自适应闭环控制方法。

技术介绍

[0002]燃料电池汽车因其清洁零排放的特点，在汽车行业具有广阔的应用前景，被认为是新能源汽车行业重要的发展方向，依靠氢气和氧气发生化学反应产生化学能从而转变为电能来驱动汽车，主要包括空气路、氢气路、水路、电堆等部分。
[0003]燃料电池电堆水管理一直是其开发过程中的难点和挑战，合适的湿度是保证电堆输出性能、运行稳定性、耐久性的必要条件。通常的，燃料电池汽车采用膜增湿器进行对入堆气体进行增湿，但增湿器是机械件，无法直接对其进行控制从而调节入堆气体湿度，明显的，这种情况下，当汽车外部行驶环境湿度、温度发生变化时，将会对入堆气体湿度产生重要影响，导致电堆发生水淹或膜干，从而影响电堆的输出性能、耐久性，现有专利尚未考虑到燃料电池汽车行驶外部环境湿度、温度变化时，无法对入堆气体湿度进行调节的问题。
[0004]本专利重点解决燃料电池汽车外部环境湿度、温度变化时，入堆气体湿度自适应闭环控制的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种燃料电池车及其湿度自适应闭环控制方法。第一方面，一种燃料电池车，包括电堆空气路、电堆水路；所述电堆空气路设置有依次连接的滤清器、环境气体湿度传感器、环境气体温度传感器、空压机、中冷器、增湿器、入堆气体湿度传感器、电堆、节气门；电堆水路设置有依次连接的出堆水温传感器、水泵、散热器、节温器、入堆水温传感器，所述电堆水路的出口设置有出堆水温传感器；所述节温器设置有节温器出口、节温器第一入口、节温器第二入口；所述中冷器设置有中冷器第一入口、中冷器第二入口、中冷器第一出口、中冷器第二出口，所述中冷器第一入口连接空压机的出口。
[0006]具体的，所述增湿器设置有干侧、湿侧，所述干侧、湿侧中间设置有膜，干侧设置有干出、干入，湿侧设置有湿入、湿出，所述电堆空气路的空气出口通过所述湿入连接湿侧，增湿器通过湿出连接所述节气门，所述中冷器第一出口通过所述干入连接干侧，干出通过所述入堆气体湿度传感器连接电堆空气路的空气入口。
[0007]具体的，所述出堆水温传感器连接水泵，所述水泵的出口分别连接散热器的入口、节温器第一入口，散热器的出口设置有散热器出口水温传感器，所述散热器出口水温传感器连接所述节温器第二入口，所述节温器出口连接所述入堆水温传感器的入口。
[0008]具体的，所述出堆水温传感器的入口分别连接所述中冷器第二出口、电堆水路的出口，电堆水路的入口设置有入堆水温传感器，所述入堆水温传感器的出口分别连接所述中冷器第二入口、电堆水路的入口。
[0009]本专利另一方面，一种燃料电池车的湿度自适应闭环控制方法，所述控制方法应用于上述的燃料电池车，控制方法包括以下步骤：S01：启动系统；S02：获取外界环境湿度、温度数据；S03：通过理论计算或湿度特性曲线获取对应环境湿度下的干出湿度；S04：判断对应工况下电堆空气路的需求入堆气体湿度上下限；S05：若得到的干出湿度处于电堆空气路的需求入堆气体湿度范围内，则不做处理，若高于上限值或低于下限值，则调整系统工况参数；S06：调整系统工况参数后，返回判断。
[0010]具体的，所述步骤S02中根据环境气体湿度传感器和环境气体温度传感器测得环境湿度和温度；所述步骤S03中通过水蒸气传质公式及传热公式得到对应条件下的干出湿度。
[0011]具体的，所述步骤S03中通过绘制不同干入湿度和温度情况下的干出湿度特性曲线查得对应条件下的干出湿度。
[0012]具体的，所述步骤S04中根据对应工况下电堆水路的水平衡湿度特性曲线，得到电堆空气路的需求入堆气体的上下限值，并以此为判断依据对上一步计算得到的干出湿度进行判定。
[0013]具体的，所述步骤S05中在特定工况下，电堆空气路的需求入堆气体湿度范围为[x1，x2]，当得到的干出湿度位于[x1，x2]内，则满足要求；若干出湿度小于下限值x1，至少采取以下措施之一：增大水泵转速、增大散热器风扇转速、增大节温器开度以降低电堆水路的入口水温和中冷器入口水温、降低空压机转速、增大节气门的开度；若干出湿度大于上限值x2，至少采取以下措施之一：减小水泵转速、减小散热器风扇转速、减小节温器开度以提高电堆水路的入口水温和中冷器入口水温、提高空压机转速、减小节气门开度。
[0014]具体的，所述步骤S06中调整系统参数后，返回所述步骤S04对对应工况下电堆空气路的需求入堆气体湿度进行判定，若处于需求范围内则满足要求，若不处于需求湿度范围内则继续调整系统参数直至符合要求。
[0015]本专利技术公开一种燃料电池车及其湿度自适应闭环控制方法，为了解决燃料电池行驶时外部环境湿度、温度发生变化将对入堆气体湿度产生重要的影响从而导致电堆的输出性能下降、耐久性变差的问题，通过理论计算或湿度特性曲线得到干出湿度，从而判断该干出湿度是否符合电堆空气路的需求入堆气体湿度范围内，系统给出相应的操作，对操作过后的干出湿度再次进行判断，直至满足需求，从而实现外部环境湿入、温度发生变化时燃料电池车的湿度自适应闭环控制，保证电堆输出性能、维持其运行稳定性和耐久性。
附图说明
[0016]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0017]图1示出了本专利技术实施例中的一种燃料电池车的燃料电池空气路和水路简化结构图；
图2示出了本专利技术实施例中的一种燃料电池车的增湿器与电堆示意图；图3示出了本专利技术实施例中的一种燃料电池车的湿度自适应闭环控制方法。
[0018]附图标记：1
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滤清器；2
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空压机；3
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中冷器；4
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增湿器；5
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节气门；6
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电堆；7
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水泵；8
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散热器；9
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节温器；10
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环境气体温度传感器；11
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入堆水温传感器；12
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出堆水温传感器；13
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散热器出口水温传感器；14
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环境气体湿度传感器；15
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入堆气体湿度传感器；21
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干入；22
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干侧；23
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干出；24
‑
湿出；25
‑
湿侧；26
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湿入；27
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膜；31
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中冷器第一入口、32中冷器第一出口、33
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中冷器第二入口、34中冷器第二出口、35
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节温器出口；36
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节温器第一入口；37
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节温器第二入口。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池车，其特征在于，包括电堆空气路、电堆水路；所述电堆空气路设置有依次连接的滤清器、环境气体湿度传感器、环境气体温度传感器、空压机、中冷器、增湿器、入堆气体湿度传感器、电堆、节气门；电堆水路设置有依次连接的出堆水温传感器、水泵、散热器、节温器、入堆水温传感器，所述电堆水路的出口设置有出堆水温传感器；所述节温器设置有节温器出口、节温器第一入口、节温器第二入口；所述中冷器设置有中冷器第一入口、中冷器第二入口、中冷器第一出口、中冷器第二出口，所述中冷器第一入口连接所述空压机的出口。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池车，其特征在于，所述增湿器设置有干侧、湿侧，所述干侧、湿侧中间设置有膜，干侧设置有干出、干入，湿侧设置有湿入、湿出，所述电堆空气路的空气出口通过所述湿入连接湿侧，增湿器通过所述湿出连接所述节气门，所述中冷器第一出口通过所述干入连接干侧，所述干出通过所述入堆气体湿度传感器连接所述电堆空气路的空气入口。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池车，其特征在于，所述出堆水温传感器连接水泵，所述水泵的出口分别连接散热器的入口、节温器第一入口，所述散热器的出口设置有散热器出口水温传感器，所述散热器出口水温传感器连接所述节温器第二入口，所述节温器出口连接所述入堆水温传感器的入口。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池车，其特征在于，所述出堆水温传感器的入口分别连接所述中冷器第二出口、电堆水路的出口，电堆水路的入口设置有入堆水温传感器，所述入堆水温传感器的出口分别连接所述中冷器第二入口、电堆水路的入口。5.一种燃料电池车的湿度自适应闭环控制方法，其特征在于，所述控制方法应用于权利要求1
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4任一项所述的燃料电池车，控制方法包括以下步骤：S01：启动系统；S02：获取外界环境湿度、温度数据；S03：通过理论计算或湿度特性曲线获取对应环境湿度下的干出湿度；S04：判断对应工况下所述电堆空气路的需求入堆气体湿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉兰，赵兴旺，刘维，盛有东，刘佳奇，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：