[发明专利]燃料电池系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统及其控制方法，所述燃料电池系统包括：电堆、储料罐、喷射阀；所述储料罐内存储有燃料，所述储料罐与所述电堆的阳极通过引射器连通；所述喷射阀为多个，所述喷射阀的一端与所述储料罐连通，另一端与所述引射器连通，每个所述喷射阀均构造为开关阀，以控制所述燃料罐与所述引射器在连通的导通状态和闭合的断开状态之间切换。由此，一方面，使喷射阀在燃料电池系统处于任意工作状态时，均可以提供初始动能较高、压力较高的工作流体，以满足燃料电池系统对燃料过量系数的要求；另一方面，无需设置循环泵，可以降低燃料电池系统的生产成本，同时降低寄生功率，可以有效地提高燃料电池系统的能量利用率。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

相关技术中，存储在存储罐中的燃料通过喷射阀以气态形式供应到燃料电池的电堆的阳极。在电堆中燃料与供给阴极的氧化剂反应将化学能转化为电能。反应后剩余的燃料通过循环泵和喷射器再循环至阳极的进气端。循环泵的使用增加了燃料电池系统的成本和重量。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种燃料电池系统，所述燃料电池系统的体积更小、成本更低、控制简单且能量利用率高。

本发明进一步地提出了上述燃料电池系统的控制方法。

根据本发明第一方面实施例的燃料电池系统包括：电堆、储料罐、喷射阀；所述储料罐内存储有燃料，所述储料罐与所述电堆的阳极通过引射器连通；所述喷射阀为多个，所述喷射阀的一端与所述储料罐连通，另一端与所述引射器连通，每个所述喷射阀均构造为开关阀，以控制所述燃料罐与所述引射器在连通的导通状态和闭合的断开状态之间切换。

根据本发明实施例的燃料电池系统，通过可以在导通状态和断开状态之间切换的喷射阀替代现有的开度可调的比例阀，一方面，使喷射阀在燃料电池系统处于任意工作状态时，均可以提供初始动能较高、压力较高的工作流体，以满足燃料电池系统对燃料过量系数的要求；另一方面，无需设置循环泵，可以降低燃料电池系统的生产成本，降低燃料电池系统的重量，同时降低寄生功率，可以有效地提高燃料电池系统的能量利用率。

根据本发明的一些实施例，所述燃料电池系统还包括：气液分离器，所述气液分离器的进口与所述阳极的回流口连通，所述气液分离器的出液口与排水阀连通，所述气液分离器的出气口与排气阀和引射器连通。

进一步地，所述燃料电池系统还包括：第一控制器，所述第一控制器适于根据阳极的进气压力控制所述喷射阀的开闭周期。

进一步地，所述燃料电池系统还包括：第二控制器，所述第二控制器适于根据所述阳极的进气端的燃料浓度，控制所述喷射阀的开闭周期。

进一步地，所述第一控制器和所述第二控制器综合控制多个所述喷射阀的开闭周期。

根据本发明的一些实施例，多个所述喷射阀并联设置在所述储料罐与所述引射器之间。

进一步地，所述燃料电池系统还包括：比例电磁阀，所述比例电磁阀的一端与所述储料罐连通，所述比例电磁阀的另一端与所述引射器的进气端连通，所述比例电磁阀与所述喷射阀并联设置。

在一些实施例中，所述燃料电池系统还包括：第三控制器，所述第三控制器适于根据阳极的进气压力控制比例电磁阀的开度。

根据本发明第二方面实施例的燃料电池系统的控制方法，所述控制方法包括：S1：所述第一控制器根据阳极的进气压力以及阳极的设定压力获取第一周期；S2：所述第二控制器根据排气阀的开度获取第二周期；S3：根据第一周期与第二周期调整每个所述喷射阀的开闭周期。

进一步地，所述控制方法还包括：A1：所述第三控制器根据阳极的进气压力以及阳极的设定压力获取第三周期；A2：根据第三周期调整比例电磁阀的占空比。