CN116190727A - 一种电池加湿台架系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池加湿度台架系统，涉及电池技术领域，包括进气模块用于接收外部空气，并对外部空气进行处理获取干空气后输入到空气增湿模块；空气增湿模块用于根据电堆状态确定增湿方式，采用增湿方式对干空气进行处理后传输到电堆，以使电堆根据处理后的空气进行电化学反应产出的排气反馈给空气增湿模块；空气增湿模块用于根据增湿方式对排气进行处理后传输给排气模块；排气模块用于将处理后的排气进行排出释放。空气增湿模块在获取到进气模块传输过来的干空气后，采用增湿方式对干空气进行处理后传输给电堆，实现了针对不同电堆状态采用同一台架执行不同加湿方案的切换控制，避免了每次新系统设计要搭建新标定台架所消耗的成本。

Description

一种电池加湿台架系统

技术领域

本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池加湿台架系统。

背景技术

目前在发动机系统中通常采用由燃料电池组成的电堆进行能量供应，在燃料电池运行过程中，电堆内的水含量直接影响到电堆的性能，电堆内加湿水含量较低时，质子交换膜处于干燥状态，质子传导能力下降，从而影响发动机的正常运行。

但是现有技术中通常针对一种设计布置方式来指定布置方案，不具有通用性，每次新系统设计都要搭建新的标定台架，从而增加设备的更新成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种电池加湿度台架系统，以实现针对不同电堆采取同一台架进行不同加湿方案的切换控制。

第一方面，本发明实施例提供了一种电池加湿度台架系统，包括：空气增湿模块，与所述空气增湿模块分别连接的进气模块和排气模块，

所述进气模块，用于接收外部空气，并对所述外部空气进行处理获取干空气后输入到所述空气增湿模块；

所述空气增湿模块，用于根据电堆状态确定增湿方式，采用所述增湿方式对所述干空气进行处理后传输到电堆，以使所述电堆根据处理后的空气进行电化学反应产出排气，并将所述排气反馈给所述空气增湿模块；

所述空气增湿模块，用于根据所述增湿方式对所述排气进行处理后传输给所述排气模块；

所述排气模块，用于将处理后的所述排气进行排出释放。

本发明实施例的技术方案，空气增湿模块在获取到进气模块传输过来的干空气后，可以根据电堆状态确定增湿方式，并采用所匹配的增湿方式对干空气进行处理后传输给电堆，从而实现了针对不同电堆状态采用同一台架执行不同加湿方案的切换控制，避免了每次新系统设计都要搭建新的标定台架所消耗的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一提供的电池加湿台架系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的电池加湿方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的电池加湿台架系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作（或步骤）描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、软件实现、硬件实现等等。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的电池加湿台架系统的结构示意图，本实施例可适用于采用同一台架系统对不同状态的电堆进行加湿的情况，如图1所示，电池加湿台架系统包括：空气增湿模块11，与空气增湿模块11分别连接的进气模块12和排气模块13，

其中，进气模块12，用于接收外部空气，并对外部空气进行处理获取干空气后输入到空气增湿模块；空气增湿模块11，用于根据电堆状态确定增湿方式，采用增湿方式对干空气进行处理后传输到电堆，以使电堆根据处理后的空气进行电化学反应产出排气，并将排气反馈给空气增湿模块；空气增湿模块11，用于根据增湿方式对排气进行处理后传输给排气模块；排气模块13，用于将处理后的排气进行排出释放。

可选的，进气模块包括空滤、空压机和中冷器，空滤，用于对外部空气进行过滤获取过滤空气，并将过滤空气传输给空压机；空压机，用于对过滤空气进行压缩获取压缩空气，并将压缩空气传输给中冷器；中冷器，用于对压缩空气进行冷区后获取干空气。

具体的说，在本实施方式的进气模块中，在空滤前还安装了湿度传感器、温度传感器、流量计和压力传感器，通过上述几个传感器可以对输入系统的外部空气进行测量获取空气参数，以便于用户对输入系统的外部空气的状态进行实时获悉。通过空滤对外部空气进行过滤以将外部空气中所包含的杂质进行滤除，从而保障进入电堆中的空气的清洁度，并且在空滤后可以再设置一个压力传感器，从而便于用户能够根据空滤后的压力传感器观测出空滤的压降。通过过滤的外部空气会传输到空压机，并通过空压机对过滤空气进行压缩以获取压缩空气，而在空压机后还会也会布置温度传感器和压力传感器，从而便于用户观测空压机后的温升和压力变化，并且由于进过压缩后的压缩空气由于温度过高，因此会在空压机后布置中冷器，将处于高温状态的压缩空气传输到中冷器，从而通过中冷器对压缩空气进行降温生成干空气，从而避免由于空气中温度过高对后续设备的影响。当然，本实施方式中仅是举例说明，而并不对进气模块中所包含的具体设备进行限定。

可选的，空气增湿模块包括增湿器、经过增湿器的进气路和出气路，以及不经过增湿器的前旁通路和后旁通路，其中，进气路和前旁通路通过第一通阀进行切换，出气路和后旁通路通过第二通阀进行切换。

可选的，前旁通路上设置有第一流量计，第一流量计用于对通过前旁通路的干空气进行测量；在后旁通路上设置有第二流量计，第二流量计用于对通过后旁通路的湿空气进行测量。

具体的说，本实施方式中的空气加湿模块可以包括用于对干空气进行加湿的增湿器，以及通过增湿器的进气路和出气路，以及不经过增湿器的前旁通路和后旁通路，并且在前旁通上设置有第一流量计，在后旁通路上设置有第二流量计。并且通过第一通阀对进入进气路和前旁通路中的空气流量进行调整，通过第二通阀对进入出气路和后旁通路中的空气流量进行调整，而第一流量计和第二流量计则便于在第一通阀和第二通阀进行调整时，具体调整位置的准确确定。并且本实施方式中的第一通阀和第二通阀具体可以是三通阀，因此通过三通阀可以实现将某一通路完全关闭，也可以将某一通路进行半关闭，即依然有部分空气可以进入，本实施方式中可以根据电堆的状态确定第一通阀和第二通阀的具体调整位置，并且不同的调整位置对应不同的增湿方式，其中，本实施方式中的增湿方式包括自增湿、不执行旁通、后旁通路外增湿和前旁通外增湿，本实施方式中并不限定增湿方式的具体类型。

可选的，空气增湿模块，用于当获取电堆状态为自增湿电堆时确定增湿方式为自增湿，其中，自增湿对应开启第一通阀和第二通阀以开通前旁通路和后旁通路，并中止进气路和出气路；通过前旁通路直接将干空气传输到电堆，以使电堆根据干空气进行自增湿，并将产生的排气通过后旁通路传输给排气模块。

可选的，空气增湿器，用于当确定电堆状态为非自增湿且未出现水淹现象时确定增湿方式为不执行旁通，其中，不执行旁通对应关闭第一通阀和第二通阀以中止前旁通路和后旁通路，并开通进气路和出气路；通过进气路对干空气进行加湿后传输给电堆，以使电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将产生的排气通过出气路进行液态水置换后传输给排气模块。

可选的，空气增湿器，用于当确定电堆状态为非自增湿且出现水淹现象时，判断控制策略是否要求方便控制，若是，则确定增湿方式为执行后旁通路外增湿，否则确定增湿方式为执行前旁通外增湿。

可选的，当确定增湿方式为执行前旁通外增湿时，将第一通阀转到第一指定位置，以通过第一通阀调节前旁通路和进气路中的干空气流量，关闭第二通阀以中止后旁通路；通过前旁通路将第一调节干空气传输给电堆，以使电堆根据第一调节干空气进行自增湿，并通过进气路对第二调节干空气进行加湿后传输给电堆，以使电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将通过自增湿和增湿所产生的排气通过出气路进行液态水置换后传输给排气模块。

可选的，当确定增湿方式为执行后旁通外增湿时，关闭第一通阀以中止前旁通路，并将第二通阀转到第二指定位置，以通过第二通阀调节后旁通路和出气路中的湿空气流量；通过进气路对干空气加湿后传输给电堆，以使电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将产生的第一调节排气通过出气路进行液态水置换后传输给排气模块，将产生的第二调节排气通过后旁通路传输给排气模块。

具体的的说，如图2所示，为本实施方式中电池加湿方法的流程示意图，由图2可以得知，在同一台架系统下，可以根据电堆的不同状态，自动实现对电堆增湿方式的切换，而无需对台架系统的设备进行更换。例如，当确定电堆的增湿方式为自增湿时，则说明电堆能够自动根据所接收的空气进行内部加湿，此时则说明外部经过处理的空气无需经过增湿器的加湿，在这种状态下则对应开启第一通阀和第二通阀以开通前旁通路和后旁通路，并中止进气路和出气路，从而干空气可以在不经过增湿器的情况下直接进入电堆，电堆则根据所输入的干空气启动自增湿功能进行内部自增湿，并将自增湿后所产生的排气即湿空气也不经过增湿器直接传输给排气模块。另外，当确定电堆状态为非自增湿且未出现水淹现象时确定增湿方式为不执行旁通，则说明电堆自身没有自增湿功能并且电堆内的水含量也不高，此时则说明外部经过处理的空气需要经过增湿器进行加湿，在这种情况下则对应关闭第一通阀和第二通阀以中止前旁通路和后旁通路，并开通进气路和出气路，从而干空气需要经过增湿器进行加湿后，将所获取的湿空气传输给电堆，电堆则根据所输入的湿空气进行内部增湿，并将所产生的排气即湿空气传输给增湿器，增湿器为了保证内部的热平衡，会对湿空气进行液态水置换，并将所获取的空气传输给排气模块。

其中，当确定电堆状态为非自增湿且出现水淹现象时，会存在两种场景，一种是系统内的控制策略要求方便控制，一种是系统内的控制策略不要求方便控制，当确定是第一种场景时则确定增湿方式为执行后旁通路外增湿，当确定为第二种场景时则确定增湿方式为执行前旁通外增湿。针对前旁通外增湿效果不好控制但反应迅速，迅速解决水淹，在这种情况下则对应将第一通阀转到第一指定位置，以通过第一通阀调节前旁通路和进气路中的干空气流量，关闭第二通阀以中止后旁通路。从而通过前旁通路将第一调节干空气传输给电堆，通过进气路对第二调节干空气进行加湿后传输给电堆，并且可以通过前旁通路上的第一流量计来确定第一指定位置的准确性。电堆根据第一调节干空气进行自增湿，同时根据所获取的湿空气进行增湿，并将通过自增湿和增湿所产生的排气通过出气路进行液态水置换后传输给排气模块。

另外，针对后旁通路外增湿解决水淹的问题反应速度慢，但能够实现简单方便的控制，在这种情况下则对应关闭第一通阀以中止前旁通路，并将第二通阀转到第二指定位置，以通过第二通阀调节后旁通路和出气路中的湿空气流量。从而通过进气路对干空气加湿后传输给电堆，以使电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将产生的第一调节排气通过出气路进行干燥后传输给排气模块，将产生的第二调节排气通过后旁通路传输给排气模块。

本发明实施例的技术方案，空气增湿模块在获取到进气模块传输过来的干空气后，采用根据电堆状态确定的增湿方式对干空气进行处理后传输给电堆，实现了针对不同电堆状态采用同一台架执行不同加湿方案的切换控制，避免了每次新系统设计都要搭建新标定台架所消耗的成本。

实施例二

图3是本发明实施例提供的电池加湿台架系统的结构示意图，本实施例以上述实施例为基础，主要在排气模块中增设了气水分离器和膨胀机。

其中，气水分离器，将尾排中的空气和液态水分离，将液态水排出，将空气通过膨胀机来进行气体回收；膨胀机，用于将尾排的空气传输给空压机，以使空压机对排气进行回收。

需要说明是，当空气机有对应的膨胀机设置时，在排气模块中还会增设气水分离器，并具体是通过气水分离器将尾排进行气水分离以获取空气和液态水，并且针对液态水可以直接进行排出，但是针对空气还可以进行有效的利用，即将空气传输给膨胀机，以使膨胀机进行气体回收，并将尾排中所回收的空气传输给空压机，空压机则将从排气模块中所反馈的空气重新应用于增湿器中，从而实现了对排气的合理使用。

本发明实施例的技术方案，空气增湿模块在获取到进气模块传输过来的干空气后，采用根据电堆状态确定的增湿方式对干空气进行处理后传输给电堆，实现了针对不同电堆状态采用同一台架执行不同加湿方案的切换控制，避免了每次新系统设计都要搭建新标定台架所消耗的成本。并且通过在排气模块中增设了气水分离器和膨胀机，从而实现将排气模块中所反馈的干空气重新应用于增湿器中，从而实现了对排气的合理使用。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电池加湿台架系统，其特征在于，包括：空气增湿模块，与所述空气增湿模块分别连接的进气模块和排气模块，

所述进气模块，用于接收外部空气，并对所述外部空气进行处理获取干空气后输入到所述空气增湿模块；

所述空气增湿模块，用于根据电堆状态确定增湿方式，采用所述增湿方式对所述干空气进行处理后传输到电堆，以使所述电堆根据处理后的空气进行电化学反应产出排气，并将所述排气反馈给所述空气增湿模块；

所述空气增湿模块，用于根据所述增湿方式对所述排气进行处理后传输给所述排气模块；

所述排气模块，用于将处理后的所述排气进行排出释放。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进气模块包括空滤、空压机和中冷器，

所述空滤，用于对所述外部空气进行过滤获取过滤空气，并将所述过滤空气传输给所述空压机；

所述空压机，用于对所述过滤空气进行压缩获取压缩空气，并将所述压缩空气传输给所述中冷器；

所述中冷器，用于对所述压缩空气进行冷区后获取所述干空气。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气增湿模块包括增湿器、经过所述增湿器的进气路和出气路，以及不经过所述增湿器的前旁通路和后旁通路，

其中，所述进气路和所述前旁通路通过第一通阀进行切换，所述出气路和所述后旁通路通过第二通阀进行切换。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述前旁通路上设置有第一流量计，所述第一流量计用于对通过所述前旁通路的干空气进行测量；

在所述后旁通路上设置有第二流量计，所述第二流量计用于对通过所述后旁通路的湿空气进行测量。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述空气增湿模块，用于当获取所述电堆状态为自增湿电堆时确定所述增湿方式为自增湿，其中，所述自增湿对应开启所述第一通阀和所述第二通阀以开通所述前旁通路和所述后旁通路，并中止所述进气路和所述出气路；

通过所述前旁通路直接将所述干空气传输到所述电堆，以使所述电堆根据所述干空气进行自增湿，并将产生的排气通过所述后旁通路传输给所述排气模块。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述空气增湿器，用于当确定所述电堆状态为非自增湿且未出现水淹现象时确定增湿方式为不执行旁通，其中，所述不执行旁通对应关闭所述第一通阀和所述第二通阀以中止所述前旁通路和所述后旁通路，并开通所述进气路和所述出气路；

通过所述进气路对所述干空气进行加湿后传输给所述电堆，以使所述电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将产生的排气通过所述出气路进行液态水置换后传输给所述排气模块。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述空气增湿器，用于当确定所述电堆状态为非自增湿且出现水淹现象时，判断控制策略是否要求方便控制，若是，则确定增湿方式为执行后旁通路外增湿，否则确定增湿方式为执行前旁通外增湿。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当确定增湿方式为执行前旁通外增湿时，将所述第一通阀转到第一指定位置，以通过所述第一通阀调节所述前旁通路和所述进气路中的干空气流量，关闭所述第二通阀以中止所述后旁通路；

通过所述前旁通路将第一调节干空气传输给所述电堆，以使所述电堆根据所述第一调节干空气进行自增湿，并通过所述进气路对第二调节干空气进行加湿后传输给所述电堆，以使所述电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将通过自增湿和增湿所产生的排气通过所述出气路进行液态水置换后传输给所述排气模块。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当确定增湿方式为执行后旁通外增湿时，关闭所述第一通阀以中止所述前旁通路，并将所述第二通阀转到第二指定位置，以通过所述第二通阀调节所述后旁通路和所述出气路中的湿空气流量；

通过所述进气路对所述干空气加湿后传输给所述电堆，以使所述电堆根据所获取的湿空气进行增湿，并将产生的第一调节排气通过所述出气路进行液态水置换后传输给所述排气模块，将产生的第二调节排气通过所述后旁通路传输给所述排气模块。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述排气模块中还包括气水分离器和膨胀机；

所述气水分离器，将尾排中的空气和液态水分离，将液态水排出，将空气通过膨胀机来进行气体回收；

所述膨胀机，用于将尾排的空气传输给空压机，以使空压机对排气进行回收。

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