[发明专利]一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法在审

专利信息
申请号: 201711462944.0 申请日: 2017-12-28
公开(公告)号: CN108172870A 公开(公告)日: 2018-06-15
发明(设计)人: 徐鑫;黄易元;胡尊严;李建秋;徐梁飞 申请(专利权)人: 上海神力科技有限公司
主分类号: H01M8/04537 分类号: H01M8/04537;H01M8/04664;G01R31/36
代理公司: 上海科盛知识产权代理有限公司 31225 代理人: 赵志远
地址: 201401 上海*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 电压巡检系统 阴极 燃料电池单体 阳极 进气端 检测 检测装置 燃料电池 电连接 电压差 进气 监控燃料电池 电压信号 发生位置 故障类型 控制器 采集 分析
【说明书】:

发明涉及一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法,装置包括电压巡检系统以及与电压巡检系统电连接的控制器,电压巡检系统分别与每个燃料电池单体的阳极进气端、阴极进气端电连接;检测时,利用电压巡检系统分别检测每个燃料电池单体的阳极进气端、阴极进气端的电压,并计算每个燃料电池单体的阳极进气端与阴极进气端的电压差,即可根据电压差判断缺气故障类型。与现有技术相比,本发明利用电压巡检系统采集每一个燃料电池单体两端的电压,通过对电压信号进行分析,监控燃料电池的工作状态,不仅能够及时检测出缺气故障的发生位置,还能够准确判断出阳极缺气或阴极缺气,简便快捷,可靠性好。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域,涉及一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法。

背景技术

随着资源问题与环境问题的日益严峻,氢燃料电池凭借其效率高、无污染的优良特性,受到各界的广泛关注。

燃料电池本体在使用时,通常都需要一套相应的辅助系统。燃料电池本体与其相应的辅助系统共同组成的系统称为燃料电池动力系统。燃料电池动力系统除了燃料电池本体外,还包括氢气系统、空气系统、冷却系统和功率输出系统等附件系统。其中,氢气系统是为燃料电池本体中的电堆提供氢气,并根据运行工况调节进入电堆的氢气压力、湿度和流量等;空气系统是为电堆提供适量的氧化剂(空气或氧气),并根据工况调节进入电堆的氧化剂的温度、压力和流量等;冷却系统能够使电堆温度保持合适水平,进而保证电堆的稳定可靠工作;功率输出系统则是通过电力电子装置来调节电堆的输出电压和电流的大小和变化速率。

对于氢燃料电池系统,反应所需要的气体一般为空气和氢气,无论哪一种气体供应不足,都会对电堆性能造成显著的影响,甚至会导致严重的腐蚀现象发生。对于由多个燃料电池单体组成的燃料电池电堆,由于单体间的状态差别,很容易导致某一片单体发生水淹缺气现象。为了提高燃料电池的使用寿命,需要及时检测到缺气故障的发生,并准确判断缺气故障是属于阳极缺气还是阴极缺气。

对于典型的氢-空型燃料电池来说,一般的燃料电池动力系统对每一个燃料电池单体只有一个电压采集信号,而氢气缺气或空气缺气都会导致单片电压的下降,因此,现有的技术手段仅能识别出发生缺气的单体,却无法直接判断出该单体是阳极缺气还是阴极缺气。如果贸然改变空气、氢气的供气量,或者改变输出电流,都可能会导致更加严重的缺气。

因此,在不显著增加系统复杂度的情况下,开发一种能够直接判断缺气故障单体为氢气缺气或者空气缺气装置,对于燃料电池系统的故障诊断具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于燃料电池的缺气检测装置及缺气检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

一种用于燃料电池的缺气检测装置,燃料电池包括电堆以及分别设置在电堆两端的阳极进气流道、阴极进气流道,所述的电堆包括多个依次堆叠而成的燃料电池单体,所述的燃料电池单体的两端分别设有与阳极进气流道相连通的阳极进气端、与阴极进气流道相连通的阴极进气端,所述的装置包括电压巡检系统以及与电压巡检系统电连接的控制器,所述的电压巡检系统分别与每个燃料电池单体的阳极进气端、阴极进气端电连接。电压巡检系统检测每个燃料电池单体的阳极进气端、阴极进气端的电势差(即电压),并将数据传送至控制器中,由控制器进行处理分析。

进一步地,所述的阳极进气端处设有第一电压采样点,所述的阴极进气端设有第二电压采样点,所述的电压巡检系统分别与第一电压采样点、第二电压采样点电连接。电压巡检系统分别检测第一电压采样点、第二电压采样点处的电压,即得到燃料电池单体两端的电压。

进一步地,所述的电压巡检系统包括分别与控制器电连接的第一电压巡检仪、第二电压巡检仪,所述的第一电压巡检仪与第一电压采样点电连接,所述的第二电压巡检仪与第二电压采样点电连接。第一电压巡检仪检测每个燃料电池单体阳极进气端的电压,第二电压巡检仪检测每个燃料电池单体阴极进气端的电压。

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