[发明专利]一种燃料电池供气系统及供气方法

权利要求书

1.一种燃料电池供气系统，其特征在于：包括氢气供给组件和空气供给组件；

所述氢气供给组件包括储氢瓶(1)、第一减压阀(2)、第一稳压腔(3)、分流阀(4)、氢气涡轮机(5)、第二稳压腔(6)、第二减压阀(7)、电磁球阀(8)和氢气加湿器(9)，所述储氢瓶(1)、第一减压阀(2)、第一稳压腔(3)和分流阀(4)依次管路连接，所述分流阀(4)包括两个出口，一个出口管路连接氢气涡轮机(5)，所述氢气涡轮机(5)与第二稳压腔(6)管路连接，另一出口与氢气涡轮机(5)和第二稳压腔(6)之间的管路连接，所述第二稳压腔(6)、第二减压阀(7)、电磁球阀(8)和氢气加湿器(9)依次管路连接，所述氢气加湿器(9)与燃料电池电堆(10)管路连接；

所述空气供给组件包括依次管路连接的空气过滤器(11)、空压机(12)、节流阀(13)、调压阀(14)、中冷器(15)和空气加湿器(16)，所述空气加湿器(16)与燃料电池电堆(10)管路连接，所述空压机(12)与氢气涡轮机(5)通过刚性管路连接，空压机(12)利用氢气涡轮机(5)提供的能量对空气进行增压；

所述的燃料电池供气系统的供气方法包括如下步骤：

1)设定进入燃料电池电堆的氢气压力P_H、进入燃料电池电堆的空气压力P_A、进入燃料电池电堆的氢气流量Q_H、进入燃料电池电堆的空气流量Q_A和燃料电池电堆内氢气与空气之间的压力差的目标值△P₀；

2)开启燃料电池供气系统，控制器采集储氢瓶出口端的压力P_H1、电磁球阀处氢气的压力P_H4和电磁球阀处氢气的流量Q_H3，计算储氢瓶的氢气输出流量Q_H1，计算公式为：

式中，λ为回氢当量比；

3)控制器向第一减压阀和分流阀输出调节信号，通过第一减压阀调节第一稳压腔的压力P_H2，通过分流阀调节进入氢气涡轮机的氢气流量Q_H2，通过氢气涡轮机的氢气流量Q_H2确定氢气涡轮机为空气增压提供的能量值；

4)控制器采集空气增压后的流量Q_A1并与进入燃料电池电堆的空气流量Q_A的设定值进行比较，若Q_A1＜Q_A，则返回步骤3)重新调节分流阀的分流流量，若Q_A1≥Q_A，则通过节流阀控制增压空气的进气量；

5)控制器采集空气增压后的压力P_A1并与进入燃料电池电堆的空气压力P_A的设定值进行比较，若P_A1＜P_A，则返回步骤3)重新调节分流阀，若P_A1≥P_A，则执行下一步；

6)控制器采集经调压阀调节后的空气压力P_A2并与进入燃料电池电堆的空气压力P_A的设定值进行比较，通过调压阀调节空气压力直至P_A2＝P_A；

7)控制器采集电磁球阀处氢气的压力P_H4并与经调压阀调节后的空气压力P_A2进行比较，若P_H4＜P_A2，则返回步骤3)重新调节第一减压阀和分流阀，若P_H4≥P_A2，则执行下一步；

8)控制器采集电磁球阀处氢气的压力P_H4和经调压阀调节后的空气压力P_A2，计算得到两者的差值△P并与燃料电池电堆内氢气与空气之间的压力差△P₀的目标值进行比较，若△P＞△P₀，控制器基于第二稳压腔的压力P_H3和进入燃料电池电堆的氢气压力P_H的差值向第二减压阀输出调节信号，直至△P≤△P₀，完成燃料电池氢气与空气的联合供给。