[发明专利]一种自适应燃料电池系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种自适应燃料电池系统及控制方法，系统包括：供能模块，包括多个并联的燃料电池堆；温湿度调节模块，与供能模块连接；供能调节模块，通过温湿度调节模块与供能模块连接；系统控制模块，分别与供能模块、温湿度调节模块和供能调节模块连接；方法包括：供能调节步骤，根据负载的功率需求，调节向供能模块内输送的气体量，实现供能模块提供电能值的调节；湿度调节步骤，采集当前供能模块内部的湿度状态，根据采集结果对供能模块进行湿度调节；温度调节步骤，采集当前排出的废水温度，根据采集结果对待回收的废水温度进行调节，三个步骤相互独立。与现有技术相比，本发明具有可靠性高、成本低以及提高燃料电池寿命等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种自适应燃料电池系统及控制方法。

背景技术

21世纪世界范围内大力发展和推广燃料电池技术，燃料电池通过电化学反应将化学能直接转化为电能，极大的降低了对环境的污染。同时，燃料电池能量转化不受卡诺循环限制，能量利用率高达40％～60％。

空间站、重型汽车、潜艇等应用场景对燃料电池功率有很高要求，而对于燃料电池的管理过程中，随之而来的将燃料电池和水、热进行统一管理成为了技术难点。专利CN105633435A提出了一种燃料电池电源系统及其管理方法，虽然可以实现燃料电池系统的水热管理，然而该系统仍是针对单堆燃料电池来进行的水热管理，而且该系统将燃料电池湿度作为主要参考量，以此控制燃料电池空气、氢气进气量，忽略了电源负载对燃料电池的功率需求。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种自适应燃料电池系统及控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种自适应燃料电池系统，所述系统包括：

供能模块，包括多个并联的燃料电池堆，用于通过燃料电池反应提供电能；

温湿度调节模块，与供能模块连接，用于调节供能模块的温度和湿度；

供能调节模块，通过温湿度调节模块与供能模块连接，用于调节供能模块提供的电能值；

系统控制模块，分别与供能模块、温湿度调节模块和供能调节模块连接，用于根据供能模块的内部状态，通过调控温湿度调节模块和供能调节模块，实现对供能模块状态的控制。

优选地，所述温湿度调节模块包括：

水箱，用于提供并回收温湿度调节所需用水；

湿度调节回路，分别与水箱、供能模块、供能调节模块和系统控制模块连接，用于在系统控制模块的控制下，利用水箱供水，结合供能调节模块调节供能模块内部的反应湿度；

温度调节回路，分别与水箱、供能模块和系统控制模块连接，用于在系统控制模块的控制下，对流经供能模块的废水温度调节后供给至水箱。

优选地，所述湿度调节回路包括加湿泵和加湿器，所述加湿泵分别连接水箱和加湿器，所述加湿器分别与供能调节模块、供能模块和水箱连接。

优选地，所述温度调节回路包括冷却泵、冷却水路和冷却组件，所述冷却泵与水箱连接，所述冷却水路分别连接冷却泵和供能模块，以及供能模块和冷却组件，所述冷却组件与水箱连接。

优选地，所述供能调节模块包括反应气体供应器，所述反应气体供应器通过温湿度调节模块与供能模块连接，所述反应气体供应器上设置有调节阀，所述调节阀与系统控制模块连接。

优选地，所述系统控制模块包括相互连接的控制器和状态采集传感器，所述控制器分别与温湿度调节模块和供能调节模块连接，所述状态采集传感器分别设置于温湿度调节模块和负载上。

一种自适应燃料电池系统的控制方法，所述方法包括：