[发明专利]用于燃料电池系统的加湿系统及其控制方法、存储介质

说明书

本申请提供了一种用于燃料电池系统的加湿系统，其包括分别被配置成具有可调的第一通流能力和第二通流能力的加湿通道和旁通通道。加湿器设置在加湿通道上并且被配置成对空气进行加湿。加湿控制器被配置成响应于来自加湿调节请求基于燃料电池系统的中冷器出口处的空气相对湿度调节第一通流能力和第二通流能力，从而控制进入燃料电池系统的阴极入口的空气相对湿度。本申请还提供了一种用于控制加湿系统的方法，以及一种机器可读的非易失性存储介质。根据本申请的加湿系统能够精确地控制进入阴极的空气相对湿度，以将燃料电池系统中的电堆含水量精确地维持在期望的水平，从而确保燃料电池系统可靠和高效运行。

技术领域

本申请总体上涉及燃料电池技术，尤其涉及用于燃料电池系统的加湿系统及其控制方法。本申请还涉及一种机器可读的非易失性存储介质。

背景技术

利用燃料与氧化剂的电化学反应发电的燃料电池系统被日益广泛地用来提供电力，尤其是在电动车辆领域中。质子交换膜燃料电池是一种广泛应用的燃料电池，其采用氢气为燃料，氧气为氧化剂。在质子交换膜燃料电池运行期间，氢气和空气被分别供给到质子交换膜燃料电池的阳极和阴极。进入阳极的氢分子被催化剂吸附并离化为氢离子和电子，氢离子经由质子交换膜转移到阴极，电子则通过外电路流向阴极以形成电流。空气中的氧气在阴极与氢离子和电子相结合成水分子。只有在质子交换膜上的含水量处于合适的水平，才能确保良好的质子传导能力。已知通过调节进入阴极的空气的相对湿度可以控制电堆中的含水量，以将质子交换膜上的含水量维持在合适的水平。

空气通过燃料电池系统的空压机吸入进气通道，被空压机加压，随后经过设置在该空压机下游的中冷器而被冷却。目前已知用于燃料电池系统的多种空气加湿系统，其通常设置在中冷器下游以对空气进行加湿。现有的加湿系统都是基于空气通过空压机吸入进气通道时的初始相对湿度(亦即燃料电池系统外部的环境中的空气相对湿度)来对空气进行加湿，以调节进入阴极的空气的相对湿度，而没有考虑空气经过空压机和中冷器的温度变化导致的相对湿度变化。这导致基于该初始相对湿度来对空气进行加湿误差较大，难以精确控制进入阴极的空气的相对湿度，从而使得难以精确控制电堆中的含水量。

因此，需要对现有的加湿系统进行改进。

发明内容

本申请旨在提供一种用于燃料电池系统的加湿系统，以克服以上缺陷中的至少一种。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于燃料电池系统的加湿系统。所述燃料电池系统包括被配置成用于向所述燃料电池系统的电堆的阴极入口供给空气的进气通道、设置在所述进气通道上并且被配置成对空气进行加压的空压机、以及设置在所述进气通道上位于所述空压机下游并且被配置成对经加压的空气进行冷却的中冷器。所述加湿系统被配置成设置在所述进气通道上位于所述中冷器下游，并且包括：被配置成分别连接在所述中冷器与所述阴极入口之间的加湿通道和旁通通道，所述加湿通道被配置成具有可调的第一通流能力，并且所述旁通通道被配置成具有可调的第二通流能力；设置在所述加湿通道上并且被配置成对空气进行加湿的加湿器；以及加湿控制器，所述加湿控制器被配置成响应于来自所述燃料电池系统的加湿调节请求基于所述中冷器出口处的空气相对湿度RH_ICDs调节所述第一通流能力和所述第二通流能力，从而控制进入所述阴极入口的空气相对湿度。