CN114759229A - 燃料电池控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种燃料电池控制系统。燃料电池控制系统包括:电堆;进排气系统,与电堆相连接;湿度调控系统,设置于进排气系统上,用于调节进入电堆的气体湿度;流量调控系统,设置于进排气系统上,用于调节进入电堆的气体流量;压力调控系统,设置于进排气系统上,用于调节进入电堆的气体压力。本申请的燃料电池控制系统通过设置于进排气系统上的湿度调控系统对进入电堆的气体湿度进行调节,通过设置于进排气系统上的流量调控系统对进入电堆的气体流量进行调节,通过设置于进排气系统上的压力调控系统对进入电堆的气体压力进行调节,多方面对燃料电池系统进行管理控制,以提高燃料电池系统效率,提升燃料电池系统寿命,降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,特别是涉及一种燃料电池控制系统。
背景技术
当前国内主要乘用车的能源路线规划的一般为混动和纯电动路线,商用车为混动或者燃料电池的技术路线,燃料电池以氢气为原料,反映的产物为水,在工作过程中不会再额外产生其它污染物排放,且与纯电车辆相比具有续航里程的优势,所以燃料电池更适合作为长途商用车辆的理想能源供给方式。
在燃料电池的电控系统中,气路的控制对整个系统能否高响应、高稳定的输出电能至关重要。整个控制过程会影响到电堆空气侧的进气流量,空气侧压力,系统压力差,空气湿度,空压机的状态等关键因素。现有技术中,燃料电池系统的结构设置和系统控制方法不完善,导致电堆无法发挥出最大效能,很大程度上会降低电堆寿命。
发明内容
为解决上述现有技术中燃料电池系统的结构设置和系统控制方法不完善导致电堆无法发挥出最大效能及电堆寿命较低的问题,本发明设计了一种燃料电池控制系统,在保证电堆正常工作的同时,提高燃料电池系统效率。
本申请提供一种燃料电池控制系统,包括:
电堆;
进排气系统,与所述电堆相连接;
湿度调控系统,设置于所述进排气系统上,用于调节进入所述电堆的气体湿度;
流量调控系统,设置于所述进排气系统上,用于调节进入所述电堆的气体流量;
压力调控系统,设置于所述进排气系统上,用于调节进入所述电堆的气体压力。
在其中一个实施例中,所述进排气系统包括:
进气管路,一端与所述电堆的进气口连通,另一端为进气端;
排气管路,一端与所述电堆的排气口连通,另一端为排气端;
第一旁路,两端均与所述排气管路连通;
第二旁路,位于所述第一旁路与所述排气端之间,两端均与所述排气管路连通。
在其中一个实施例中,所述压力调控系统包括:
进堆压力传感器,位于所述电堆的进气口处的所述进气管路上;
空压机,包括第一涡轮、第二涡轮和可变喷嘴涡轮增压器,所述第二涡轮设置于所述排气管路上,且位于所述第二旁路与所述排气管路相连接的两连接节点之间;所述可变喷嘴涡轮增压器与所述第二涡轮相连接;
排气节流阀,位于所述排气管路上,且位于所述第一旁路与所述第二旁路之间;
涡轮旁通阀,位于所述第二旁路上;
涡前压力传感器,位于所述排气管路上,且位于所述第二涡轮与所述排气节流阀之间。
在其中一个实施例中,所述进排气系统还包括:
第三旁路,一端与所述进气管路相连通;另一端与所述排气管路相连通,且位于所述排气节流阀与所述第二旁路之间。
在其中一个实施例中,所述流量调控系统包括:
所述空压机,所述空压机的所述第一涡轮与所述进气管路相连通;
流量传感器,位于所述进气管路上,且位于所述空压机与所述进气端之间;
进气旁通阀,位于所述第三旁路上。
在其中一个实施例中,所述湿度调控系统包括:
加湿器,与所述进气管路及所述排气管路均相连通;
加湿器旁通阀,位于所述第一旁路上;
湿度传感器,位于所述排气管路上,且位于所述加湿器与所述排气端之间。
在其中一个实施例中,所述燃料电池控制系统还包括:
进堆截止阀,位于所述进气管路上,且位于所述第三旁路与所述电堆的进气口之间;
出堆截止阀,位于所述排气管路上,且位于电堆的排气口与所述第一旁路之间;
空气滤网,位于所述进气管路上,且位于所述流量传感器与所述进气端之间;
中冷器,位于所述进气管路上,且位于所述空压机与所述加湿器之间;
水汽分离器,位于所述排气管路上,且位于所述第二旁路与所述第三旁路之间。
在其中一个实施例中,所述燃料电池控制系统还包括:
控制器,与所述进堆压力传感器、所述可变喷嘴涡轮增压器、所述排气节流阀、所述涡轮旁通阀、所述空压机、所述涡前压力传感器、所述流量传感器、所述进气旁通阀、所述加湿器、所述加湿器旁通阀及所述湿度传感器均电连接,用于基于所述进堆压力传感器及所述涡前压力传感器采集的压力数据控制所述可变喷嘴涡轮增压器、所述排气节流阀及所述涡轮旁通阀工作,基于所述流量传感器采集的流量数据控制所述空压机及所述进气旁通阀工作,基于所述湿度传感器采集的湿度数据控制所述加湿器及所述加湿器旁通阀工作。
在其中一个实施例中,所述控制器还用于在所述空压机出现喘振时控制所述进气旁通阀及所述涡轮旁通阀打开;所述控制器还与所述进堆截止阀及所述出堆截止阀相连接,用于在所述电堆进入停机工况时,控制所述进堆截止阀及所述出堆截止阀关闭。
在其中一个实施例中,所述控制器还用于为所述电堆、所述进堆压力传感器、所述可变喷嘴涡轮增压器、所述排气节流阀、所述涡轮旁通阀、所述空压机、所述涡前压力传感器、所述流量传感器、所述进气旁通阀、所述加湿器、所述加湿器旁通阀及所述湿度传感器进行供电。
本发明的燃料电池控制系统,通过设置于所述进排气系统上的湿度调控系统对进入所述电堆的气体湿度进行调节,通过设置于所述进排气系统上的流量调控系统对进入所述电堆的气体流量进行调节,通过设置于所述进排气系统上的压力调控系统对进入所述电堆的气体压力进行调节,多方面对燃料电池系统进行管理控制,以在保证电堆正常工作的同时,提高燃料电池系统效率,提升燃料电池系统寿命,降低成本。
附图说明
图1是本发明一个实施例中燃料电池控制系统的结构示意图。
附图标记说明:
1、电堆;21、进气管路;211、进气端;22、排气管路;221、排气端;23、第一旁路;24、第二旁路;25、第三旁路;31、进堆压力传感器;32、排气节流阀;33、涡轮旁通阀;34、涡前压力传感器;41、流量传感器;42、进气旁通阀;51、加湿器;52、加湿器旁通阀;53、湿度传感器;6、空压机;61、第一涡轮;62、第二涡轮;63、可变喷嘴涡轮增压器;7、空气滤网;8、中冷器;9、水汽分离器;10、进堆截止阀;11、出堆截止阀;12、控制器。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
随着中国碳中和、碳达峰目标的确定,节能减排工作的推进会进一步提速。当前国内主要乘用车的能源路线规划的一般为混动和纯电动路线,商用车为混动或者燃料电池的技术路线,燃料电池以氢气为原料,反映的产物为水,在工作过程中不会再额外产生其它污染物排放,且与纯电车辆相比具有续航里程的优势,所以燃料电池更适合作为长途商用车辆的理想能源供给方式。
在燃料电池的电控系统中,气路的控制对整个系统能否高响应、高稳定的输出电能至关重要。整个控制过程会影响到电堆1空气侧的进气流量,空气侧压力,系统压力差,空气湿度,空压机6的状态等关键因素。现有技术中,燃料电池系统的结构设置和系统控制方法不完善,导致电堆1无法发挥出最大效能,很大程度上会降低电堆1寿命。
为解决上述现有技术中燃料电池系统的结构设置和系统控制方法不完善导致电堆无法发挥出最大效能及电堆寿命较低的问题,本发明设计了一种燃料电池控制系统,在保证电堆正常工作的同时,提高燃料电池系统效率。
本申请提供一种燃料电池控制系统,如图1所示,燃料电池控制系统包括电堆1、进排气系统、湿度调控系统、流量调控系统及压力调控系统;进排气系统与电堆1相连接;湿度调控系统设置于进排气系统上,用于调节进入电堆1 的气体湿度;流量调控系统设置于进排气系统上,用于调节进入电堆1的气体流量;压力调控系统,设置于进排气系统上,用于调节进入电堆1的气体压力。
本发明的燃料电池控制系统,通过设置于进排气系统上的湿度调控系统对进入电堆1的气体湿度进行调节,通过设置于进排气系统上的流量调控系统对进入电堆1的气体流量进行调节,通过设置于进排气系统上的压力调控系统对进入电堆1的气体压力进行调节,多方面对燃料电池系统进行管理控制,以在保证电堆1正常工作的同时,提高燃料电池系统效率,提升燃料电池系统寿命,降低成本。
在其中一个实施例中,参阅图1,进排气系统包括进气管路21、排气管路22、第一旁路23及第二旁路24;进气管路21的一端与电堆1的进气口连通,另一端为进气端211;排气管路22的一端与电堆1的排气口连通,另一端为排气端221;第一旁路23的两端均与排气管路22连通;第二旁路24位于第一旁路23与排气端221之间,第二旁路24的两端均与排气管路22连通。
在其中一个实施例中,继续参阅图1,压力调控系统包括进堆压力传感器 31、空压机6、排气节流阀32、涡轮旁通阀33及涡前压力传感器34;进堆压力传感器31位于电堆1的进气口处的进气管路21上;空压机6包括第一涡轮61、第二涡轮62和可变喷嘴涡轮增压器63(VNT),第二涡轮62设置于排气管路 22上,且第二涡轮62位于第二旁路24与排气管路22相连接的两连接节点之间;可变喷嘴涡轮增压器63与第二涡轮62相连接;排气节流阀32位于排气管路22 上,且排气节流阀32位于第一旁路23与第二旁路24之间;涡轮旁通阀33位于第二旁路24上;涡前压力传感器34位于所述排气管路上,且位于所述第二涡轮与所述排气节流阀之间。
具体地,可以基于进堆压力传感器31采集到的进堆压力信息和涡前压力传感器34采集到的空压机6的涡前气体压力信息,通过动态调节可变喷嘴涡轮增压器63的角度,来实现进堆压力等于电堆1需求压力的目的;当可变喷嘴涡轮增压器63角度已调到最小时,且电堆1需求压力依然没有达到需求值,便通过排气节流阀32进行闭环控制进一步憋气;当需要泄压时,若可变喷嘴涡轮增压器63角度已调到最大,而空压机6的涡前气体压力仍较大,则打开涡轮旁通阀 33进行辅助泄压。另外废气可以通过可变喷嘴涡轮增压器63进入空压机6的第一涡轮61和第二涡轮62,可以对废弃能量进行再利用,能够帮助降低空压机6 的电能消耗,提升电堆1整体效率。
在其中一个实施例中,继续参阅图1,进排气系统还包括第三旁路25;第三旁路25的一端与进气管路21相连通;另一端与排气管路22相连通,且位于排气节流阀32与第二旁路24之间。
在其中一个实施例中,继续参阅图1,流量调控系统包括空压机6、流量传感器41及进气旁通阀42;空压机6的第一涡轮61与进气管路21相连通;流量传感器41位于进气管路21上,且位于空压机6与进气端211之间;进气旁通阀42位于第三旁路25上。
具体地,当进气流量较低时,可以通过提升空压机6的转速来提高流量;当进气流量较高时,可以通过降低空压机6的转速来降低流量;空压机6的转速和流量均需要经过环境温度的修正。另外,可以通过流量调控系统进行流量闭环调控,当流量传感器41检测到空压机6的涡前流量与空压机6前后压比不匹配(进入喘振区)时,进气旁通阀42和涡轮旁通阀33被迅速打开进行泄压,可以防止空压机6喘振,实现对空压机6及电堆1的保护。空压机6的涡前流量可以通过空压机6的实际转速结合空压机6的流量特性曲线计算得到,不同的空压机6的流量特性曲线不同。
在其中一个实施例中,继续参阅图1,湿度调控系统包括加湿器51、加湿器旁通阀52及湿度传感器53;加湿器51与进气管路21及排气管路22均相连通;加湿器旁通阀52位于第一旁路23上;湿度传感器53位于排气管路22上,且位于加湿器51与排气端221之间。进一步地,湿度传感器53可以位于加湿器51与空压机6之间。
具体地,可以通过湿度传感器53获取进入进气管路21的气体的湿度信息,通过加湿器旁通阀52调节控制进入电堆1的气体湿度,使气体湿度控制在 70%-95%之间;通过湿度调控系统进行湿度闭环控制,当湿度不足时,减小加湿器旁通阀52的开度;当湿度过大时,增加加湿器旁通阀52的开度。
在其中一个实施例中,继续参阅图1,燃料电池控制系统还包括进堆截止阀 10、出堆截止阀11、空气滤网7、中冷器8及水汽分离器9;进堆截止阀10位于进气管路21上,且位于第三旁路25与电堆1的进气口之间;出堆截止阀11 位于排气管路22上,且位于电堆1的排气口与第一旁路23之间;空气滤网7 位于进气管路21上,且位于流量传感器41与进气端211之间;中冷器8位于进气管路21上,且位于空压机6与加湿器51之间;水汽分离器9位于排气管路22上,且位于第二旁路24与第三旁路25之间。
具体地,当电堆1进入停机工况后,可以通过逐渐关闭进堆截止阀10和出堆截止阀11,以阻断电堆1空气残余,充分地保护电堆1。燃料电池系统包含氢路、空气路和水路,氢路为电堆1提供燃料氢气,空气路提供与氢气反应的空气,水路可以对燃料电池系统进行温度的调控;当出现紧急情况系统需要立刻停机时,通过关闭进堆截止阀10和出堆截止阀11,可以防止空气路与氢气路之间的压差过大对电堆1内部造成损坏。
在其中一个实施例中,继续参阅图1,燃料电池控制系统还包括控制器12,控制器12与进堆压力传感器31、排气节流阀32、涡轮旁通阀33、空压机6、涡前压力传感器34、流量传感器41、进气旁通阀42、加湿器51、加湿器旁通阀52及湿度传感器53均电连接,用于基于进堆压力传感器31及涡前压力传感器34采集的压力数据控制可变喷嘴涡轮增压器63、排气节流阀32及涡轮旁通阀33工作,基于流量传感器41采集的流量数据控制空压机6及进气旁通阀42 工作,基于湿度传感器53采集的湿度数据控制所述加湿器51及加湿器旁通阀 52工作;控制器12可以支持浮点计算模型的运算。
在一个示例中,控制器12可以用于基于进堆压力传感器31采集到的进堆压力信息和涡前压力传感器34采集到的空压机6的涡前气体压力信息控制可变喷嘴涡轮增压器63、排气节流阀32及涡轮旁通阀33工作,具体地,控制器12 接收到进堆压力传感器31采集到的进堆压力信息和涡前压力传感器34采集到的空压机6的涡前气体压力信息,调节可变喷嘴涡轮增压器63的角度,来实现进堆压力等于电堆1需求压力的目的;当可变喷嘴涡轮增压器63角度已调到最小时,且电堆1需求压力依然没有达到需求值,控制器12便通过对排气节流阀 32进行闭环控制进一步憋气;当需要泄压时,若可变喷嘴涡轮增压器63角度已调到最大,而空压机6的涡前气体压力仍较大,则控制器12控制打开涡轮旁通阀33进行辅助泄压。
在一个示例中,控制器12还可以用于基于流量传感器41采集的流量数据控制空压机6及进气旁通阀42工作;具体地,当流量传感器41检测到空压机6 的涡前流量与空压机6前后压比不匹配(进入喘振区)时,控制器12迅速控制打开进气旁通阀42和涡轮旁通阀33,以进行泄压,可以防止空压机6喘振,实现对空压机6及电堆1的保护。
在一个示例中,控制器12还可以用于基于湿度传感器53采集的湿度数据控制加湿器51及加湿器旁通阀52工作;具体地,通过控制器12对加湿器旁通阀52进行控制,以调节进入电堆1的气体湿度,使气体湿度控制在70%-95%之间;通过控制器12对湿度调控系统进行湿度闭环控制,当湿度不足时,控制器12控制减小加湿器旁通阀52的开度;当湿度过大时,控制器12控制增加加湿器旁通阀52的开度。
在一个示例中,燃料电池系统的压力、流量和湿度等信息均可以通过与控制器12相连接的显示终端进行实时查看;另外,为提高燃料电池控制系统的响应速度,可在控制器12的内部控制逻辑程序内添加可变喷嘴涡轮增压器63角度预控制表信息、空压机6转速预控制表信息及气路额外控制参数计算。可变喷嘴涡轮增压器63角度预控制表信息可以帮助对可变喷嘴涡轮增压器63的角度进行预控制;空压机6转速预控制表信息可以帮助对空压机6的转速进行预控制;气路额外控制参数计算用于帮助快速获取进堆截止阀10及出堆截止阀11 的状态信息,以便快速确认对进堆截止阀10及出堆截止阀11的下一步动作。
在其中一个实施例中,控制器12还可以用于在空压机6出现喘振时控制进气旁通阀42及涡轮旁通阀33打开;控制器12还可以与进堆截止阀10及出堆截止阀11相连接,用于在电堆1进入停机工况时,控制进堆截止阀10及出堆截止阀11关闭。
在其中一个实施例中,控制器12还可以用于为电堆1、进堆压力传感器31、可变喷嘴涡轮增压器63、排气节流阀32、涡轮旁通阀33、涡前压力传感器34、空压机6、流量传感器41、进气旁通阀42、加湿器51、加湿器旁通阀52及湿度传感器53进行供电。
在一个实施例中,燃料电池控制系统还包括第一驱动诊断模块、第二驱动诊断模块、第三驱动诊断模块、第四驱动诊断模块及第五驱动诊断模块(均未在图1中示出),第一驱动诊断模块用于对排气节流阀32进行驱动及诊断;第二驱动诊断模块用于对空压机6进行驱动及诊断;第三驱动诊断模块用于对加湿器旁通阀52进行驱动及诊断;第四驱动诊断模块用于对进堆截止阀10和出堆截止阀11进行驱动及诊断;第五驱动诊断模块用于对进气旁通阀42及涡轮旁通阀33进行驱动及诊断。
应该理解的是,虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种燃料电池控制系统,其特征在于,所述燃料电池控制系统包括:
电堆;
进排气系统,与所述电堆相连接;
湿度调控系统,设置于所述进排气系统上,用于调节进入所述电堆的气体湿度;
流量调控系统,设置于所述进排气系统上,用于调节进入所述电堆的气体流量;
压力调控系统,设置于所述进排气系统上,用于调节进入所述电堆的气体压力。
2.根据权利要求1所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述进排气系统包括:
进气管路,一端与所述电堆的进气口连通,另一端为进气端;
排气管路,一端与所述电堆的排气口连通,另一端为排气端;
第一旁路,两端均与所述排气管路连通;
第二旁路,位于所述第一旁路与所述排气端之间,两端均与所述排气管路连通。
3.根据权利要求2所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述压力调控系统包括:
进堆压力传感器,位于所述电堆的进气口处的所述进气管路上;
空压机,包括第一涡轮、第二涡轮和可变喷嘴涡轮增压器,所述第二涡轮设置于所述排气管路上,且位于所述第二旁路与所述排气管路相连接的两连接节点之间;所述可变喷嘴涡轮增压器与所述第二涡轮相连接;
排气节流阀,位于所述排气管路上,且位于所述第一旁路与所述第二旁路之间;
涡轮旁通阀,位于所述第二旁路上;
涡前压力传感器,位于所述排气管路上,且位于所述第二涡轮与所述排气节流阀之间。
4.根据权利要求3所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述进排气系统还包括:
第三旁路,一端与所述进气管路相连通;另一端与所述排气管路相连通,且位于所述排气节流阀与所述第二旁路之间。
5.根据权利要求4所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述流量调控系统包括:
所述空压机,所述空压机的所述第一涡轮与所述进气管路相连通;
流量传感器,位于所述进气管路上,且位于所述空压机与所述进气端之间;
进气旁通阀,位于所述第三旁路上。
6.根据权利要求5所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述湿度调控系统包括:
加湿器,与所述进气管路及所述排气管路均相连通;
加湿器旁通阀,位于所述第一旁路上;
湿度传感器,位于所述排气管路上,且位于所述加湿器与所述排气端之间。
7.根据权利要求6所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述燃料电池控制系统还包括:
进堆截止阀,位于所述进气管路上,且位于所述第三旁路与所述电堆的进气口之间;
出堆截止阀,位于所述排气管路上,且位于电堆的排气口与所述第一旁路之间;
空气滤网,位于所述进气管路上,且位于所述流量传感器与所述进气端之间;
中冷器,位于所述进气管路上,且位于所述空压机与所述加湿器之间;
水汽分离器,位于所述排气管路上,且位于所述第二旁路与所述第三旁路之间。
8.根据权利要求7所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述燃料电池控制系统还包括:
控制器,与所述进堆压力传感器、所述排气节流阀、所述涡轮旁通阀、所述空压机、所述涡前压力传感器、所述流量传感器、所述进气旁通阀、所述加湿器、所述加湿器旁通阀及所述湿度传感器均电连接,用于基于所述进堆压力传感器及所述涡前压力传感器采集的压力数据控制所述可变喷嘴涡轮增压器、所述排气节流阀及所述涡轮旁通阀工作,基于所述流量传感器采集的流量数据控制所述空压机及所述进气旁通阀工作,基于所述湿度传感器采集的湿度数据控制所述加湿器及所述加湿器旁通阀工作。
9.根据权利要求8所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述控制器还用于在所述空压机出现喘振时控制所述进气旁通阀及所述涡轮旁通阀打开;所述控制器还与所述进堆截止阀及所述出堆截止阀相连接,用于在所述电堆进入停机工况时,控制所述进堆截止阀及所述出堆截止阀关闭。
10.根据权利要求8所述的燃料电池控制系统,其特征在于,所述控制器还用于为所述电堆、所述进堆压力传感器、所述可变喷嘴涡轮增压器、所述排气节流阀、所述涡轮旁通阀、所述空压机、所述涡前压力传感器、所述流量传感器、所述进气旁通阀、所述加湿器、所述加湿器旁通阀及所述湿度传感器进行供电。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114865009A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-05 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法 |
CN116331001A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-06-27 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种船用燃料电池系统安装固定方法及装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101387236A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-03-18 | 北京汽车研究总院有限公司 | 一种可变喷嘴涡轮增压控制方法及系统 |
CN105275549A (zh) * | 2014-07-08 | 2016-01-27 | 康明斯有限公司 | 减少排放的内燃发动机系统 |
CN105781716A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法 |
CN109698369A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法 |
CN211829043U (zh) * | 2020-03-25 | 2020-10-30 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 车用燃料电池的空气系统和车用燃料电池 |
CN112421075A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-26 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料电池发动机空气供给系统 |
CN112928306A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-08 | 中车大连机车研究所有限公司 | 一种轨道车辆用燃料电池系统的空气供给系统 |
-
2022
- 2022-05-09 CN CN202210496705.1A patent/CN114759229B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101387236A (zh) * | 2008-11-03 | 2009-03-18 | 北京汽车研究总院有限公司 | 一种可变喷嘴涡轮增压控制方法及系统 |
CN105275549A (zh) * | 2014-07-08 | 2016-01-27 | 康明斯有限公司 | 减少排放的内燃发动机系统 |
CN105781716A (zh) * | 2016-03-22 | 2016-07-20 | 吉林大学 | 电辅助可变喷嘴涡轮增压系统及其控制方法 |
CN109698369A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池系统和燃料电池系统的控制方法 |
CN211829043U (zh) * | 2020-03-25 | 2020-10-30 | 北京亿华通科技股份有限公司 | 车用燃料电池的空气系统和车用燃料电池 |
CN112421075A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-02-26 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料电池发动机空气供给系统 |
CN112928306A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-08 | 中车大连机车研究所有限公司 | 一种轨道车辆用燃料电池系统的空气供给系统 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114865009A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-08-05 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法 |
CN114865009B (zh) * | 2022-06-14 | 2024-06-25 | 一汽解放汽车有限公司 | 一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法 |
CN116331001A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-06-27 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种船用燃料电池系统安装固定方法及装置 |
CN116331001B (zh) * | 2023-04-23 | 2023-10-10 | 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司 | 一种船用燃料电池系统安装固定方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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