CN203326040U - 一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种质子交换膜燃料电池，具体的讲是涉及一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统。本实用新型包括一氢气进气排气系统，一空气进气排气系统，其特征在于：还包括一DSP控制系统，上述各个系统均与燃料电池堆相连接。所述的DSP控制系统为闭环控制系统，包括用于控制质子交换膜燃料电池输出电压的输出电压控制系统，以及用于保证氢氧两侧压力符合系统要求，使阴极压力比阳极压力高0.01Mpa的气体供给控制系统。本实用新型可有效解决现有燃料电池实际存在的问题，且算法简单，鲁棒性好，可靠性高，通用性强，满足控制要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种质子交换膜燃料电池，具体的讲是涉及一种用于控制燃料电池输出电压及其气体供给的控制系统。
背景技术
燃料电池是一种高效、环保、可再生的新能源，它的反应机理是将燃料的化学能不经燃烧而直接转换为电能。质子交换膜燃料电池是燃料电池中性能较为突出的一种燃料电池，质子交换膜燃料电池具有能量密度高、操作温度低、启动速度快和工作寿命长的优点，在各个领域都有广泛的应用。
但是现有的燃料电池在实际工作中多存在以下问题：（1）其工作特性较软，随着电流的增大，输出电压减小，且工作压力、温度变化等因素都会影响燃料电池的输出电压，导致燃料电池输出电压不稳定，对整个设备造成影响；（2）燃料电池工作时为了保护质子交换膜的安全，要求氢氧两侧的压力差不能超过0.02MPa，同时为了保持膜的湿度，要求阴极压力比阳极压力侧略高0.01Mpa，这样的压力要求在实际工作中难以保证，进而会影响整个设备的使用。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是要研制一种用于控制燃料电池输出电压及其气体供给的控制系统，该系统可有效抑制由于工作电流、工作压力、工作温度等因素导致的系统输出电压波动，保证了输出电压恒定；同时保证了氢氧两侧压力符合系统要求，使阴极压力比阳极压力高0.01MPa。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案：
一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统，包括一氢气进气排气系统，一空气进气排气系统，所述的氢气进气排气系统包括由依次连接的氢气瓶、氢气进气阀组成的氢气进气管路以及氢气排气阀；所述的空气进气排气系统包括由依次连接的空气过滤器、空气压缩泵、空气干燥器、空气进气阀组成的空气进气管路以及空气排气阀，其特征在于：还包括一DSP控制系统，上述各个系统均与燃料电池堆相连接，所述的燃料电池堆包括若干个燃料电池单体，各个单体的阴极与阳极之间均设置有质子交换膜。
所述的DSP控制系统为闭环控制系统，包括用于控制质子交换膜燃料电池输出电压的燃料电池输出电压控制系统以及用于保证氢氧两侧压力符合系统要求，使阴极压力比阳极压力高0.01Mpa的燃料电池气体供给控制系统。
进一步的，所述的燃料电池输出电压控制系统该控制系统包括：输出电压传感器、DSP控制器以及空气质量流量控制器，所述的输出电压传感器一端安装于燃料电池堆输出端，另一端连接DSP控制器；所述的空气质量流量控制器设置于空气进气阀的输出端，由DSP控制器连接控制。
进一步的，所述的燃料电池气体供给控制系统包括阳极压力传感器、阴极压力传感器、DSP控制器以及氢气质量流量控制器。阳极压力传感器、阴极压力传感器分别安装于氢气进气管路和空气进气管路的进气端，由DSP控制器连接控制，所述的氢气质量流量控制器设置于氢气进气阀的输出端，由DSP控制器连接控制。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：本实用新型采用闭环控制，包括用于控制质子交换膜燃料电池输出电压的输出电压控制系统，以及用于保证氢氧两侧压力符合系统要求，使阴极压力比阳极压力高0.01Mpa的气体供给控制系统两个闭环控制系统，本实用新型可有效解决现有燃料电池实际存在的问题，且算法简单，鲁棒性好，可靠性高，通用性强，满足控制要求。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1、燃料电池堆，2、氢气瓶，3、氢气进气阀，4、氢气质量流量控制器，5、阳极压力传感器，6、氢气排气阀，7、空气过滤器，8、空气压缩泵，9、空气干燥器，10、空气进气阀，11、空气质量流量控制器，12、阴极压力传感器，13、空气排气阀，14、输出电压传感器，15、DSP控制器。
具体实施方式
下面结合附图以及具体的实施例进一步说明本实用新型的技术方案：
如图1所示，本实用新型包括一氢气进气排气系统，一空气进气排气系统以及DSP控制系统，上述各个系统均与燃料电池堆1相连接，所述的燃料电池堆1包括若干个燃料电池单体，各个单体的阴极与阳极之间均设置有质子交换膜（PEM）。
所述的氢气进气排气系统包括依次连接的氢气瓶2、氢气进气阀3组成的氢气进气管路以及氢气排气阀6；所述的空气进气排气系统包括由依次连接的空气过滤器7、空气压缩泵8、空气干燥器9、空气进气阀10组成的空气进气管路以及空气排气阀13，所述的DSP控制系统为闭环控制系统，包括用于控制质子交换膜燃料电池输出电压的燃料电池输出电压控制系统以及用于保证氢氧两侧压力符合系统要求，使阴极压力比阳极压力高0.01Mpa的燃料电池气体供给控制系统。
进一步的，所述的燃料电池输出电压控制系统该控制系统包括：输出电压传感器14、DSP控制器15以及空气质量流量控制器11，所述的输出电压传感器14一端安装于燃料电池堆1输出端，另一端连接DSP控制器15；输出电压传感器14将检测的输出电压送入与其连接的DSP控制器15，DSP控制器15将实际输出电压与参考输入电压比较后，差值经过PID调节后给出控制信号到空气质量流量控制器11，空气质量流量控制器11通过对空气进气量的调节，使输出电压符合要求。所述的空气质量流量控制器11设置于空气进气阀6的输出端。
进一步的，所述的燃料电池气体供给控制系统包括阳极压力传感器5、阴极压力传感器12、DSP控制器以及氢气质量流量控制器4。阳极压力传感器5、阴极压力传感器12分别安装于氢气进气管路和空气进气管路上，由DSP控制器15连接控制，检测到的阳极、阴极压力均送入DSP控制器15，DSP控制器15将氢氧两侧压力作差并减去0.01MPa修正后，经过PID调节给出控制信号到氢气质量流量控制器4，进而调节氢气进气量使氢氧两侧压力符合系统要求。所述的氢气质量流量控制器4设置于氢气进气阀3的输出端。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统，包括一氢气进气排气系统，一空气进气排气系统，所述的氢气进气排气系统包括由依次连接的氢气瓶、氢气进气阀组成的氢气进气管路以及氢气排气阀；所述的空气进气排气系统包括由依次连接的空气过滤器、空气压缩泵、空气干燥器、空气进气阀组成的空气进气管路以及空气排气阀，其特征在于：还包括一DSP控制系统，上述各个系统均与燃料电池堆相连接，所述的燃料电池堆包括若干个燃料电池单体，各个单体的阴极与阳极之间均设置有质子交换膜。
2.根据权利要求1所述的一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统，其特征在于：所述的DSP控制系统为闭环控制系统，包括用于控制质子交换膜燃料电池输出电压的燃料电池输出电压控制系统以及用于保证氢氧两侧压力符合系统要求，使阴极压力比阳极压力高0.01Mpa的燃料电池气体供给控制系统。
3.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统，其特征在于：所述的燃料电池输出电压控制系统该控制系统包括：输出电压传感器、DSP控制器以及空气质量流量控制器，所述的输出电压传感器一端安装于燃料电池堆输出端，另一端连接DSP控制器；所述的空气质量流量控制器设置于空气进气阀的输出端，由DSP控制器连接控制。
4.根据权利要求2所述的一种质子交换膜燃料电池输出电压及其气体供给控制系统，其特征在于：所述的燃料电池气体供给控制系统包括阳极压力传感器、阴极压力传感器、DSP控制器以及氢气质量流量控制器；阳极压力传感器、阴极压力传感器分别安装于氢气进气管路和空气进气管路的进气端，由DSP控制器连接控制，所述的氢气质量流量控制器设置于氢气进气阀的输出端，由DSP控制器连接控制。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112701332A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-23 | 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种氢能汽车维持燃料电池阴阳极压力差的软件控制方法 |
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2013
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