氢燃料电池的湿度动态控制方法及氢燃料电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031448A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310319949.7(22)申请日2023.03.29(71)申请人北京睿行智控科技有限公司地址100015北京市朝阳区将台路5号院1号楼1层1009室(72)发明人商哲赵辛蒙陶晓冰(74)专利代理机构北京市恒有知识产权代理事务所(普通合伙)11576专利代理师郭文浩尹文会(51)Int.Cl.H01M8/04828(2016.01)H01M8/04992(2016.01)H01M8/04746(2016.01)H01M8/04298(2016.01)权利要求书3页说明书13页附图2页(54)发明名称氢燃料电池的湿度动态控制方法及氢燃料电池(57)摘要本发明提供一种氢燃料电池的湿度动态控制方法及氢燃料电池，包括基于预先构建的气体供给模型，以及所述气体流动模块所需的气体流量，通过动态控制所述电磁阀调节所述气体供给模块供给至所述气体流动模块的反应气体的气体流量；所述气体流动模块通过阳极流道、阴极流道以及预先构建的气体流动模型控制所述反应气体进行电化学反应，确定所述氢燃料电池的运行状态；根据所述氢燃料电池的运行状态，通过预设模糊控制算法控制所述加湿器，实现对气体的湿度控制。本发明的方法能够对氢燃料电池氢气湿度进行精准控制，使氢燃料电池达到最高效率。CN116031448ACN116031448A权利要求书1/3页1.一种氢燃料电池的湿度动态控制方法，其特征在于，所述方法应用于氢燃料电池，所述氢燃料电池包括气体供给模块、气体流动模块、电磁阀、加湿器，所述方法包括：基于预先构建的气体供给模型，以及所述气体流动模块所需的气体流量，动态控制所述电磁阀调节所述气体供给模块供给至所述气体流动模块的反应气体的气体流量；所述气体流动模块通过阳极流道、阴极流道以及预先构建的气体流动模型控制所述反应气体进行电化学反应，确定所述氢燃料电池的运行状态，其中，所述运行状态包括第一运行状态和第二运行状态，所述第一运行状态用于指示进行电化学反应所产生的电堆电流低于预设电流阈值，所述第二运行状态用于指示所述电堆电流高于所述预设电流阈值；根据所述氢燃料电池的运行状态，通过预设模糊控制算法控制所述加湿器，实现对气体的湿度控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先构建的气体供给模型，以及所述气体流动模块所需的气体流量，动态控制所述电磁阀调节所述气体供给模块供给至所述气体流动模块的反应气体的气体流量包括：基于预先构建的气体供给模型，确定所述气体供给模块的最大气体容积、气体临界压力值以及电磁阀的属性参数，其中，所述电磁阀的属性参数包括电磁阀的开启面积、喷嘴流量、电磁阀的振荡频率中至少一种；根据所述气体流动模块所需的气体流量，动态控制所述电磁阀，根据实际气体流量与所述最大气体容积，确定所述气体供给模块中的实际气体压力值；若所述实际气体压力值小于所述气体临界压力值，则保持所述电磁阀的当前属性参数不变；若所述实际气体压力值大于所述气体临界压力值，则调整所述电磁阀的当前属性参数，直至所述实际气体压力值小于所述气体临界压力值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先构建的气体供给模型，以及所述气体流动模块所需的气体流量，动态控制所述电磁阀调节所述气体供给模块供给至所述气体流动模块的反应气体的气体流量还包括：按照如下公式确定反应气体的气体流量：其中，L表示反应气体供给量的流量，Cout表示所述电磁阀的开启面积，A表示电磁阀的喷嘴流量，w表示电磁阀的振荡频率，y表示电磁阀的磁阻尼系数，P1、Pmax分别表示气体供给模块的实际气体压力值以及气体临界压力值，K表示空气热比例系数，R表示通用气体常数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气体流动模块通过阳极流道、阴极流道以及预先构建的气体流动模型控制所述反应气体进行电化学反应包括：根据流入所述阳极流道的反应气体的第一气体流量，所述阳极流道所消耗的所述反应气体的消耗量，通过所述气体流动模型所确定的通过所述阳极流道的质子交换膜的水流量、所述阳极流道中反应气体的各组分气体的压强和、所述阳极流道的体积，构建第一电化学反应模型，确定阳极电流；根据流入所述阴极流道的反应气体的第二气体流量，流出所述阴极流道的反应气体的第三气体流量，通过所述气体流动模型所确定的所述反应气体中各组分的质量分数、以及所述反应气体中各组分的气体常数以及所述阴极流道的体积，构建第二电化学反应模型，确定阴极电流；2CN116031448A权利要求书2/3页根据所述阳极电流、所述阴极电流以及电堆中单体电池数量确定电堆电流。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述氢燃料电池的运行状态，通过预设