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CN116487654B - 燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统和车辆 - Google Patents

燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统和车辆 Download PDF

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CN116487654B
CN116487654B CN202310544952.9A CN202310544952A CN116487654B CN 116487654 B CN116487654 B CN 116487654B CN 202310544952 A CN202310544952 A CN 202310544952A CN 116487654 B CN116487654 B CN 116487654B
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air inlet
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Abstract

本申请提供燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统和车辆。该湿度控制系统包括控制器、湿度检测装置以及用于向燃料电池阴极通入进气气体的进气管道，其中，所述进气管道连接有湿路进气分支；所述湿度检测装置设置于所述进气管道，并且所设置的位置相对于所述湿路进气分支与所述进气管道的连接处，更靠近燃料电池阴极的进气口；所述控制器用于根据所述湿度检测装置所检测到的进气气体的实际湿度，对所述湿路进气分支的进气流量进行控制。由于该湿路进气分支中所通入的进气气体的湿度相对较高，因此能够通过对湿路进气分支进气流量的控制，实现对燃料电池阴极进气气体湿度的控制。

Description

燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统和车辆
技术领域
本申请涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统和车辆。
背景技术
燃料电池在正常工作时，需要向阴极通入空气，从而利用空气中的氧气作为氧化剂与阳极所通入的燃料进行电化学反应，该电化学反应会在阴极生成水。在实际应用中，往往需要将阴极中的含水量控制在适当范围内，比如当阴极的含水量大于或小于该范围时，均会对燃料电池的供电性能造成影响。而燃料电池阴极进气气体(即空气)的湿度对阴极的含水量影响较大，因此需要对阴极进气气体的湿度进行控制。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统和车辆，用于解决现有技术的问题。
本申请实施例第一方面提供了一种燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统，包括控制器、湿度检测装置以及用于向燃料电池阴极通入进气气体的进气管道，其中，所述进气管道连接有湿路进气分支；
所述湿度检测装置设置于所述进气管道，并且所设置的位置相对于所述湿路进气分支与所述进气管道的连接处，更靠近燃料电池阴极的进气口；
所述控制器用于根据所述湿度检测装置所检测到的进气气体的实际湿度，对所述湿路进气分支的进气流量进行控制。
于一实施例中，所述湿度控制系统还包括增湿器、三通阀门和进气气体供应系统，其中：
所述三通阀门的进气口连接所述进气气体供应系统；
所述三通阀门的第一出气口连接增湿器的进气口；
所述三通阀门的第二出气口连接所述进气管道的入口端；
所述增湿器的出气口连接所述湿路进气分支的入口端；以及，
所述控制器用于根据所述实际湿度，控制所述三通阀门的第一出气口和第二出气口的开度，以实现对所述湿路进气分支的进气流量的控制。
于一实施例中，所述增湿器的废气入口连接所述燃料电池阴极的排气口。
于一实施例中，所述三通阀门的第一出气口与所述增湿器的进气口之间的连接管道，设置有流量计。
于一实施例中，所述增湿器还设置有废气出口；以及，
所述增湿器的废气出口所连接的出口管道设置有背压阀。
于一实施例中，进气气体供应系统具体包括空气滤清器、空压机和中冷器，其中：
所述空气滤清器的出气口连接所述空压机的进气口；
所述空压机的出气口连接所述中冷器的进气口；
所述中冷器的出气口连接所述三通阀门的进气口。
于一实施例中，所述空压机的出气口与所述中冷器的进气口之间的连接管道，设置有温压传感器；以及，
所述空气滤清器的出气口与所述空压机的进气口之间的连接管道，设置有流量计和温压传感器。
于一实施例中，所述控制器用于根据所述实际湿度与目标湿度的相对大小，对所述湿路进气分支的进气流量进行控制；
其中，在所述实际湿度大于所述目标湿度的情况下，减小湿路进气分支的进气流量；或，在所述实际湿度小于所述目标湿度的情况下，增大湿路进气分支的进气流量。
于一实施例中，所述湿度控制系统还包括目标湿度获取单元，用于根据燃料电池的实际运行状态，获取与所述实际运行状态对应的目标湿度。
本申请实施例第二方面提供了一种车辆，该车辆中设有燃料电池，该燃料电池通过本申请实施例所提供的湿度控制系统，对阴极进气气体的湿度进行控制。
采用本申请实施例所提供的该湿度控制系统，包括控制器、湿度检测装置以及用于向燃料电池阴极通入进气气体的进气管道，该进气管道连接有湿路进气分支，该湿度检测装置设置于进气管道，并且所设置的位置相对于湿路进气分支与进气管道的连接处，该更靠近燃料电池阴极的进气口，这样使湿度检测装置能够检测到进入阴极的进气气体的实际湿度，进而使控制器用于能够根据该湿度检测装置所检测到该实际湿度，对湿路进气分支的进气流量进行控制。由于该湿路进气分支中所通入的进气气体的湿度相对较高，因此能够通过对湿路进气分支进气流量的控制，实现对燃料电池阴极进气气体湿度的控制。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的，燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统的具体结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的，燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统的具体结构示意图；
图3为本申请一实施例提供的，湿度控制系统中进气气体供应系统的具体结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的，电流密度与露点温度的对应关系图；
图5为本申请一实施例提供的电子设备的具体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在本申请的描述中，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或先后顺序。
如前所述，在实际应用中，需要将阴极中的含水量控制在适当范围内，而燃料电池阴极进气气体的湿度对阴极的含水量影响较大，比如，当阴极进气气体的湿度过大时，容易导致阴极的含水量升高，进而可能大于适当的范围，反之，当阴极进气气体的湿度过小时，容易导致阴极的含水量降低，进而可能小于适当的范围，因此需要对阴极进气气体的湿度进行控制。
基于此，本申请实施例提供了一种燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统，能够用于对燃料电池阴极进气气体的湿度进行控制。如图1所示为该湿度控制系统的具体结构示意图，该湿度控制系统包括控制器1、湿度检测装置2以及进气管道3，其中，该进气管道3能够用于向燃料电池A的阴极A1通入进气气体(该进气气体可以为空气)。
需要说明的是，该进气管道3还连接有湿路进气分支31，其中，该湿路进气分支31中所通入的进气气体的湿度相对较高，而通过进气管道3的进气口所通入的进气气体的湿度相对较低，也就是说，该湿路进气分支31中所通入的进气气体的湿度，比进气管道3的进气口所通入的进气气体的湿度高。
另外，该湿度检测装置2设置于该进气管道3，并且该湿度检测装置2所设置的位置B1，相对于湿路进气分支31与进气管道3连接处B2，该B1比B2更靠近燃料电池A的阴极A1的进气口，这样使得湿路进气分支31所通入的湿度相对较高的进气气体，与进气管道3的进气口所通入的湿度相对较低的进气气体，在进入阴极A1之前能够进行混合。并且由于B1比B2更靠近燃料电池阴极的进气口，混合之后的进气气体在进入阴极A1之前，能够被湿度检测装置2检测到其湿度，该湿度为该阴极A1的进气气体的实际湿度。
对于该湿度控制系统的控制器1，该控制器1能够用于根据该湿度检测装置2所检测到的进气气体的实际湿度，对湿路进气分支31的进气流量进行控制。
采用本申请实施例所提供的该湿度控制系统，包括控制器1、湿度检测装置2以及用于向燃料电池阴极通入进气气体的进气管道3，该进气管道3连接有湿路进气分支31，该湿度检测装置2设置于进气管道3，并且所设置的位置B1相对于湿路进气分支31与进气管道3的连接处B2，该B1更靠近燃料电池阴极的进气口，这样使湿度检测装置2能够检测到进入阴极A1的进气气体的实际湿度，进而使控制器用于能够根据该湿度检测装置2所检测到该实际湿度，对湿路进气分支31的进气流量进行控制。由于该湿路进气分支31中所通入的进气气体的湿度相对较高，因此能够通过对湿路进气分支31进气流量的控制，实现对燃料电池阴极进气气体湿度的控制。
需要说明的是，对于该控制器1根据该实际湿度对湿路进气分支31的进气流量进行控制的具体方式，比如可以是根据该实际湿度与目标湿度的相对大小，来对该湿路进气分支31的进气流量进行控制，其中，在该实际湿度大于该目标湿度的情况下，减小该湿路进气分支31的进气流量，或在该实际湿度小于目标湿度的情况下，增大湿路进气分支31的进气流量。
对于该目标湿度的大小，通常可以根据实际情况进行动态设定，比如燃料电池存在多种不同的运行状态，包括正常工作状态、吹扫状态、启动状态等，由于不同运行状态下燃料电池阴极所需要的含水量并不相同，因此所需要的进气气体的湿度也并不相同，进而可以针对各种不同的运行状态，分别设置对应的目标湿度，然后将各种运行状态以及分别所对应的目标湿度进行对应存储。
比如可以根据统计分析来确定各种不同运行状态下，分别所需要的进气气体的最佳湿度或最佳湿度范围，然后根据该最佳湿度或最佳湿度范围来确定出对应的目标湿度，比如，可以将该最佳湿度确定为该目标湿度，或从该最佳湿度范围中选取出任意一个湿度(也可以为该最佳湿度范围的端值、中间值等)作为该目标湿度。
因此，在该湿度控制系统中还可以包括目标湿度获取单元，目标湿度获取单元能够根据燃料电池A的实际运行状态，获取与该实际运行状态对应的目标湿度，比如该实际运行状态若为正常工作状态，可以获取与该正常工作状态对应的目标湿度。比如，该目标湿度获取单元根据该实际运行状态，从所存储的对应关系中获取与该实际运行状态对应的目标湿度。
当然，对于燃料电池A的实际运行状态，一种方式可以从燃料电池的输出电压、输出电流等参数进行确定；特别是在该燃料电池作为车辆的动力装置，从而安装于车辆中的情况下，另一种方式还可以是根据车辆中控系统所下发的数据，来确定燃料电池A的实际运行状态，比如车辆在行驶、启动等过程中，会下发相应的数据来控制燃料电池的输出电压、输出电流等参数，以支撑车辆的用电需求，此时可以根据该数据来确定燃料电池A的实际运行状态。
需要进一步说明的是，在上述图1所示的湿度控制系统中，通过湿路进气分支31通入湿度相对较高的进气气体，进气管道3的进气口通入湿度相对较低的进气气体，两者在进入阴极A1之前能够进行混合，并被湿度检测装置2检测到混合后的进气气体的实际湿度，从而使控制器1能够根据该实际湿度，对湿路进气分支31的进气流量进行控制。比如，若该实际湿度过高，则减小湿路进气分支31的进气流量，若该实际湿度过低，则增大湿路进气分支31的进气流量。
因此于一实施例，对于该进气管道3的入口端可以直接连接进气气体供应系统，从而通过该进气气体供应系统直接向该进气管道3的入口端，通入湿度相对较低的进气气体；而对于湿路进气分支31的入口端，则可以连接空气加湿器等，从而通过空气加湿器对空气进行加湿之后，作为湿度相对较高的进气气体通入该湿路进气分支31的入口端。其中，该进气气体供应系统能够用于提供湿度相对较低的进气气体，比如该进气气体供应系统直接提供正常的空气，此时该空气相对于空气加湿器所提供的加湿空气来说，湿度相对较低。
于一实施例中，如图2所示，该湿度控制系统在上述图1所示的湿度控制系统的基础上，还可以包括增湿器4、三通阀门5和进气气体供应系统6，其中：该三通阀门5的进气口连接进气气体供应系统6，因此，该进气气体供应系统6能够向该三通阀门5的进气口，通入湿度相对较低的进气气体。
另外，该三通阀门5的第一出气口连接增湿器4的进气口，该增湿器4能够用于对所通入的湿度相对较低的进气气体进行加湿，从而得到湿度相对较高的进气气体，这样，该三通阀门5的第一出气口所通入增湿器4的湿度相对较低的进气气体，能够被该增湿器4进行增湿；并且，该三通阀门5的第二出气口连接进气管道3的入口端；该增湿器4的出气口连接湿路进气分支31的入口端。
也就是说，进气气体供应系统6通过三通阀门5的进气口，向该三通阀门5通入湿度相对较低的进气气体，然后该三通阀门5一方面能够将该湿度相对较低的进气气体，通过第一出气口通入增湿器4，另一方面能够将该湿度相对较低的进气气体，通过第二出气口通入进气管道3的入口端，而通入增湿器4的进气气体能够被该增湿器4加湿成湿度相对较高的进气气体，然后通过湿路进气分支31的入口端通入该湿路进气分支31，从而通过该三通阀门5的两个出气口，能够同时实现向进气管道3的入口端和湿路进气分支31的入口端进行供气，进而简化管道设计的复杂度，提高安全性和降低成本。
此时，该控制器1根据实际湿度对湿路进气分支31的进气流量进行控制的具体方式可以是，该控制器1根据该实际湿度控制三通阀门5的第一出气口和第二出气口的开度，从而实现对湿路进气分支的进气流量的控制。比如，在该实际湿度过高(比如，该实际湿度大于目标湿度)的情况下，可以减小第一出气口的开度，并增大第二出气口的开度，这样能够在降低湿路进气分支31的进气流量的同时，增大进气管道3入口端所通入的进气气体的流量，提高控制的效率；又比如，在该实际湿度过低(比如，该实际湿度小于目标湿度)的情况下，可以增大第一出气口的开度，并减小第二出气口的开度，这样能够在增大湿路进气分支31的进气流量的同时，减小进气管道3入口端所通入的进气气体的流量，也能够提高控制的效率。
其中，为了便于对该三通阀门5第一出气口和第二出气口的开度进行远程控制，该三通阀门5的类型可以为三通电磁阀。
需要进一步说明的是，燃料电池A在正常工作过程中，阴极A1所进行的电化学反应会生成水，而增湿器4的增湿过程中需要进行补水(可以是水蒸汽)，因此在本申请实施例所提供的湿度控制系统中，可以将增湿器4补水的入口(后续称之为废气入口)连接燃料电池A的阴极A1的排气口，这样使得，阴极A1电化学反应所生成的水(通常为水蒸气)通过阴极A1的排气口排出之后，通过增湿器4的废气入口进入该增湿器4，从而对该增湿器4进行补水。在该方式中，实现了对阴极A1所排出的水的回收利用，从而节省水资源。
当然，该增湿器4还可以设置有废气出口，从而通过该废气出口对多余的水进行排出，当然，该增湿器4的废气出口所连接的出水管道中还可以设置有背压阀7，通过该背压阀7调控管道内的压力，并对增湿器4的管道的流量进行调控。
另外，为了便于确定三通阀门5通过第一出气口通入增湿器4的进气气体的流量，还可以在三通阀门5的第一出气口，与增湿器4的进气口之间的连接管道中设置有流量计8，从而通过该流量计8来测量该进气气体的流量。
当然，还可以在进气管道3靠近入口端的位置也设置流量计，从而通过该流量来测量三通阀门5通过第二出气口所通入的进气气体的流量；也可以在该进气管道3靠近出口端(即靠近燃料电池阴极的进气口)的位置也设置流量计，从而通过该流量计来测量进入燃料电池阴极的进气气体的流量。
另外，为了便于确定进入燃料电池阴极的进气气体的温度、压力(即气压)等参数，还可以在该进气管道3靠近出口端的位置设置温压传感器，从而通过该温压传感器来测量该进气气体的温度和压力；当然，还可以在燃料电池阴极A1的排气口，与增湿器4的废气入口之间的连接管道中设置温压传感器，从而通过该温压传感器来测量该排气口所排出的气体的温度和压力，便于通过该温度和压力来评估燃料电池阴极内部的水热状态。
上述提到，本申请实施例所提供的进气气体供应系统6，能够用于提供湿度相对较低的进气气体，比如直接提供正常的空气等。然而，在实际应用中，正常的空气中可能会存在粉尘等杂质，这些杂质进入燃料电池的阴极后，容易堵塞流道，另外，空气中的杂质气体如SO2、NOx、H2S等会导致阴极催化剂活性降低，进而造成燃料电池性能下降，需要吸附和化学反应去除这些有害气体。因此对于该进气气体供应系统6，可以采用如图3所示的进气气体供应系统。在该如图3所示的进气气体供应系统6中，可以包括空气滤清器61、空压机62和中冷器63，其中，该空气滤清器61能够对空气进行过滤，从而降低进气气体中的杂质和有害气体的含量，该空压机62能够对空气滤清器61过滤后的空气进行压缩，以提高其压力；而由于空压机62压缩后的空气通常温度较高，该较高温度的空气可能影响燃料电池的正常工作，因此可以通过中冷器63对该温度较高的压缩空气进行降温。
如图3所示，该进气气体供应系统6中的空气滤清器61、空压机62和中冷器63之间的连接关系为，空气滤清器61的出气口连接空压机62的进气口，空压机62的出气口连接中冷器63的进气口。
并且，该中冷器63的出气口连接三通阀门5的进气口，从而将通过该中冷器63冷却后的压缩空气(即湿度相对较低的进气气体)，通入该三通阀门5。
比如，空气从该空气滤清器61的进气口进入该空气滤清器61之后，被该空气滤清器61进行过滤，从而降低空气中的杂质和有害气体的含量；然后，被过滤后的空气从该空气滤清器61的出气口流出，并通过空压机62的进气口流入该空压机62，该空压机62对该过滤后的空气进行升压后鼓吹至中冷器63，该中冷器63对空气进行降温后通入三通阀门5，然后再从该三通阀门5的第一出气口和第二出气口分别流出。
另外，为了便于确定从空压机62流入中冷器63的压缩空气的温度和压力，还可以在空压机62的出气口与中冷器63的进气口之间的连接管道，设置温压传感器，从而通过该温压传感器来检测该压缩空气的温度和压力；当然，还可以在空气滤清器61的出气口与空压机62的进气口之间的连接管道，设置流量计和温压传感器，从而通过该流量计来测量空气流量，并通过该温压传感器来测量空气的温度和压力。
上述是对本申请实施例所提供的湿度控制系统的具体说明，为了便于理解，可以进一步结合图2和图3所示的湿度控制系统，这里可以基于该湿度控制系统，针对燃料电池阴极进气气体的湿度控制方法进行说明。
控制器获取燃料电池当前的工作模式，然后根据该当前的工作模式，选取对应的控制策略。在实际应用中，燃料电池的工作模式包括三种，分别是吹扫模式、运行模式和启动或其他模式，并且各种不同的工作模式分别对应不同的控制策略，其中，该当前的工作模式可以是上述三种模式中的任意一种。
若当前的工作模式为吹扫模式，则进一步采集空压机62的入口温度T，并根据该入口温度T与阀值K(K为常数)的相对关系，判断具体是低温停机吹扫模式还是停机吹扫模式，比如，若T大于K，则为停机吹扫模式，若T小于或等于K，则为低温停机吹扫模式。
此时，若为低温停机吹扫模式(即T小于或等于K)，则进一步控制三通阀门5，关闭三通阀门5第二出气口，从而使空气从第一出气口流入增湿器4，进而实现对增湿器4进行吹扫。另外，控制器获取该低温停机吹扫模式下的目标流量m0，并采集流量计8的实际流量m，并根据目标流量m0与实际流量m，控制实际流量m达到目标流量m0，在该控制过程中，当|m-m0|<ε(ε为预设容差)后，继续运行t秒，并在运行t秒后，关闭三通阀5第一出气口，并开启三通阀门5第二出气口，从而对燃料电池A进行吹扫。在对燃料电池A吹扫t1秒后，完成低温停机吹扫模式。其中，t的取值范围为10s≤t≤20s；t1的取值范围为180s≤t1≤300s。
若为停机吹扫模式(即T大于K)，此时控制器控制关闭三通阀门5的第一出气口，开启三通阀门5的第二出气口，从而对燃料电池A进行吹扫。在该吹扫过程中，控制器获取该停机吹扫模式下的目标流量m1，并采集流量计8的实际流量m’，并根据目标流量m1与实际流量m’，控制实际流量m’达到目标流量m1，在该控制过程中，当|m’-m1|<ε后，继续运行t2秒，从而完成停机吹扫模式。其中，t2的取值范围为60s≤t2≤90s。
若当前的工作模式为运行模式，采集湿度检测装置2的实际露点温度T1，并且当该实际露点温度T1<K1时，说明该实际露点温度T1过低，此时控制器控制关闭三通阀门5的第二出气口，并开启第一出气口(或增大第一出气口的开度)，从而增大进入增湿器4的流量，进而增大湿路进气分支31的流量，对燃料电池A的阴极进气气体进行增湿；当该实际露点温度T1满足K1≤T1≤K2时，其中，K1、K2分别为所需求露点温度的下限和上限，此时露点温度T1介于K1和K2之间，说明该露点温度T1满足实际需要，一种处理方式可以不用进一步控制三通阀门5的各个出气口的开度，另一种处理方式可以进一步比较该实际露点温度T1与目标露点温度Tr的大小，此时若目标露点温度Tr≥T1，则控制器控制增大三通阀门5第一出气口的开度(相应地会减小第二出气口的开度)，从而增大进入增湿器4的流量，即，将流量从当前流量m2增大至m2+X，其中，X为预设的常数。另外，当流量增大至m2+X后，可以继续运行t3秒，该t3的取值范围可以为5s≤t3≤8s
其中，对于K1、K2、和Tr的大小，其中，K1小于K2，并且Tr介于K1和K2之间；在实际应用中，可以通过查询如图4所示的电流密度与露点温度的对应关系图，来得到K1、K2、和Tr具体的值，在该对应关系图中，横坐标为电流密度(单位为A/cm2)，纵坐标为露点温度(单位为摄氏度)，因此控制器可以获取燃料电池实际的电流密度，进而查询该对应关系图，从而得到K1、K2、和Tr具体的值。
若Tr<T1时，控制器可以控制减小三通阀门5第一出气口的开度(相应地会增大第二出气口的开度)，从而减小进入增湿器4的流量，即，将流量从当前流量m2减小至m2–X，并且当流量减小至m2-X后，可以继续运行t3秒。
需要进一步说明的是，在实际露点温度T1满足K1≤T1≤K2，并且Tr≥T1或Tr<T1，此时对第一出气口的开度增大或减小进行控制时，还可以设置预设第二容差μ，比如在对第一出气口的开度增大或减小进行控制时，实时监控实际露点温度T1的变化，当|Tr-T1|<μ时，说明完成调控，可以暂停对第一出气口的开度增大或减小进行控制。
若当前的工作模式为运行模式，并且实际露点温度T1满足T1>K2时，说明该实际露点温度T1过高，控制器可以控制关闭三通阀门5的第一出气口，并开启第二出气口(或增大第二出气口的开度)，从而将实际露点温度T1调整到K1≤T1≤K2范围内。
本发明实施例还提供了一种存储介质，包括：程序，当其在车辆上的电子设备上运行时，使得电子设备可执行上述实施例中方法的全部或部分流程。其中，存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等。存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
本申请实施例还提供一种车用电子设备。如图5所示为该电子设备8的具体结构示意图。该电子设备8包括：至少一个处理器81和存储器82，图5中以一个处理器为例。处理器81和存储器82可以通过总线80连接，存储器82存储有可被处理器81执行的指令，指令被处理器81执行，以使电子设备8可执行本申请实施例中方法的全部或部分流程。比如，在车辆上设置该电子设备8，进而通过该电子设备8来执行本申请实施例中方法的全部或部分流程。
本申请实施例还提供一种车辆，该车辆中设有燃料电池，该燃料电池通过本申请实施例所提供的湿度控制系统，对阴极进气气体的湿度进行控制。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池阴极进气气体的湿度控制系统，其特征在于，包括控制器、湿度检测装置以及用于向燃料电池阴极通入进气气体的进气管道，其中，所述进气管道连接有湿路进气分支；
所述湿度检测装置设置于所述进气管道，并且所设置的位置相对于所述湿路进气分支与所述进气管道的连接处，更靠近燃料电池阴极的进气口；
所述控制器用于根据所述湿度检测装置所检测到的进气气体的实际湿度，对所述湿路进气分支的进气流量进行控制；
其中，所述湿度控制系统还包括增湿器、三通阀门和进气气体供应系统，所述进气气体供应系统包括空气滤清器、空压机和中冷器，所述空气滤清器的出气口连接所述空压机的进气口，所述空压机的出气口连接所述中冷器的进气口，其中：
所述三通阀门的进气口连接所述中冷器的出气口；
所述三通阀门的第一出气口连接增湿器的进气口；
所述三通阀门的第二出气口连接所述进气管道的入口端；
所述增湿器的出气口连接所述湿路进气分支的入口端；
其中，控制器获取燃料电池当前的工作模式，若当前的工作模式为吹扫模式，则采集空压机的入口温度，并根据所述入口温度与阀值的相对关系，判断具体为低温停机吹扫模式或是停机吹扫模式；
其中，若所述入口温度小于或等于所述阀值，说明为低温停机吹扫模式，则控制器控制三通阀门，关闭三通阀门的第二出气口，以使得空气从第一出气口流入增湿器，进而实现对增湿器进行吹扫；
若所述入口温度大于所述阀值，说明为停机吹扫模式，则控制器控制关闭三通阀门的第一出气口，开启三通阀门的第二出气口，从而对燃料电池进行吹扫。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述增湿器的废气入口连接所述燃料电池阴极的排气口。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三通阀门的第一出气口与所述增湿器的进气口之间的连接管道，设置有流量计。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述增湿器还设置有废气出口；以及，
所述增湿器的废气出口所连接的出口管道设置有背压阀。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空压机的出气口与所述中冷器的进气口之间的连接管道，设置有温压传感器；以及，
所述空气滤清器的出气口与所述空压机的进气口之间的连接管道，设置有流量计和温压传感器。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器用于根据所述实际湿度与目标湿度的相对大小，对所述湿路进气分支的进气流量进行控制；
其中，在所述实际湿度大于所述目标湿度的情况下，减小湿路进气分支的进气流量；或，在所述实际湿度小于所述目标湿度的情况下，增大湿路进气分支的进气流量。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述湿度控制系统还包括目标湿度获取单元，用于根据燃料电池的实际运行状态，获取与所述实际运行状态对应的目标湿度。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆中设置有燃料电池；以及，
所述燃料电池通过如权利要求1～7任意一项权利要求所述的湿度控制系统，对阴极进气气体的湿度进行控制。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112186223A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种汽车燃料电池系统及其空气湿度控制方法
CN112201806A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 珠海格力电器股份有限公司 燃料电池的控制系统及方法、装置、存储介质及处理器
CN213071190U (zh) * 2020-06-28 2021-04-27 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池系统的阴极回路
CN217655915U (zh) * 2022-05-19 2022-10-25 上海卓微氢科技有限公司 一种燃料电池空气湿度控制系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN213071190U (zh) * 2020-06-28 2021-04-27 金华氢途科技有限公司 一种燃料电池系统的阴极回路
CN112186223A (zh) * 2020-09-27 2021-01-05 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种汽车燃料电池系统及其空气湿度控制方法
CN112201806A (zh) * 2020-10-12 2021-01-08 珠海格力电器股份有限公司 燃料电池的控制系统及方法、装置、存储介质及处理器
CN217655915U (zh) * 2022-05-19 2022-10-25 上海卓微氢科技有限公司 一种燃料电池空气湿度控制系统

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