[发明专利]一种燃料电池系统的空气供应控制方法

说明书

本发明公开一种燃料电池系统的空气供应系统的控制方法，所述控制方法为：取得燃料电池电压，在取得的燃料电池电压高于参考电压时，启动燃料电池电堆低负载工况控制方法，驱动空气供应子系统工作，使电堆内氧气浓度达到理想值，降低燃料电池电堆低负载工况下的输出电压。本发明运用废气再循环阀对燃料电池内氧气浓度进行调节，运用空压机转速以及背压阀开度对进气流量以及燃料电池阴极压力进行调节，可以实现氧气浓度控制与阴极压力和进气流量控制之间的解耦。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统控制技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统的空气供应系统以及燃料电池系统的空气供应系统的控制方法。

背景技术

燃料电池的输出特性造成其在低电流密度下，输出电压较高对电堆腐蚀较大，从而降低电堆寿命。

为了降低在燃料电池电堆低负载工况下的输出电压，可以通过改变燃料电池极化曲线的方式改变其特性。而影响燃料电池极化曲线的一个重要因素是燃料电池内的氧气浓度。燃料电池内的氧气来自空压机的压缩空气空气供应子系统。传统的空气供应系统由空压机及背压阀对进入燃料电池的空气流量和压力进行控制。

然而空气供应子系统在低负荷下，燃料电池电压过高，并不能满足燃料电池电堆低负载工况下电压需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种燃料电池系统的空气供应系统以及控制方法，实现燃料电池电堆低负载工况下电堆低电压控制。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种燃料电池系统的空气供应系统的控制方法，所述控制方法为：取得燃料电池电压，在取得的燃料电池电压高于参考电压时，启动燃料电池电堆低负载工况控制方法，驱动空气供应子系统工作，使电堆内氧气浓度达到理想值，降低燃料电池电堆低负载工况下的输出电压。

作为上述技术方案的改进，所述空气供应系统包括：

(1)燃料电池，在内部具有空气流路；

(2)空气供应子系统，按照负载需求供给具有一定流量、压力以及氧气浓度的空气进入燃料电池；

(3)电压测量系统，测定所述燃料电池电堆输出电压；

(4)电流测量系统，测定所述燃料电池电堆输出电流，用于确定电堆负载。

作为上述技术方案的改进，所述燃料电池，具备与空气供应子系统连通的空气导入结构和空气废气排出结构，所述空气供应子系统，包括：空气供给单元，与所述空气导入结构连接，包括空压机、中冷器以及加湿器，其中空压机具备两级增压；以及背压阀，与所述空气供给单元中的加湿器排出管路连接，以及废气再循环单元，将所述空气废气排出结构与所述空气导入结构连接，使排出的所述空气废气循环至一级增压后的进气中，以及控制单元。

作为上述技术方案的改进，所述电压测量系统测量的电压值判定燃料电池是否处于燃料电池电堆低负载工况。

作为上述技术方案的改进，所述废气再循环单元具备：废气再循环管，将所述空气废气排出结构与所述空气导入结构连接，使排出的所述空气废气循环；以及废气再循环阀，配置于所述废气循环管；所述控制单元通过调节所述废气再循环阀，对废气流量进行控制，由此实现氧气浓度的调节。

作为上述技术方案的改进，所述控制单元在所述测量输出电压高于参考电压时，启动燃料电池电堆低负载工况控制方法，其通过改变所述空气供应子系统中的废气再循环阀门开度，改变进入空气供给结构的氧气浓度，直至输出电压降低至所需的值为止；所述控制单元在所述测量输出电压低于参考电压时，启动燃料电池电堆正常工况控制方法，背压阀将被关闭。

作为上述技术方案的改进，所述空气供应系统的控制方法还包括：测定所述燃料电池负载电流，用于确定参考流量以及参考压力。