CN110190300A - 燃料电池的控制***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池的控制***及其控制方法。该控制***包括气体输送主线、加湿支路、主路流量控制器和支路流量控制器，气体输送主线与电池堆连通；加湿支路具有回流管线以及设置于回流管线上的加湿器，回流管线的两端与气体输送主线连通；主路流量控制器设置于气体输送主线上，并位于加湿支路的上游；支路流量控制器设置于加湿支路上，并位于加湿器的上游。通过上述主路流量控制器以及支路流量控制器独立地对不同的介质(反应气体和加湿介质)进行流量调控，达到了多变量相对独立控制的目的，避免了不同气体间热量的耦合作用，提高了调控的灵活性，从而增加测试过程***运行稳定性，提高温湿度响应速率以及测试精度。

Description

燃料电池的控制***及其控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池的控制***及其控制方法。

背景技术

随着全球能源使用量的增长及不科学使用，化石燃料等不可再生能源将日益枯竭，并对环境产生严重影响.这就迫切要求人们开发氢能、太阳能等新能源以应对能源危机和环境污染问题。氢能来源丰富，可以高效转化，使用过程无排放污染，作为二次能源的载体，在工业、交通等领域中有重要前景。

氢燃料电池是为氢气和氧气提供电化学反应场所的能量转化装置。与化学储能电池不同，氢燃料电池的反应介质(氢气和空气/氧气)贮存是独立于反应场所(电堆)的，在氢燃料电池工作过程中，反应介质需要特定的输送设备/部件源源不断的向电堆输送。电堆内部设计有阳极流场和阴极流场分别为氢气和空气/氧气提供流动通道，还设置供反应进行的膜电极(主要由质子交换膜、催化剂和多孔介质等构成)。反应过程，氢气送到电堆的阳极板或双极板阳极侧(阳极板上设计有供氢气流动通道或双极板阳极侧上设计有供氢气流动通道)，到达膜电极的阳极侧，在催化剂的作用下，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达膜电极阴极侧，电子不能穿过质子交换膜，只能经外部电路，到达膜电极阴极侧，此过程在外电路中产生了电流。质子和电子与经过阴极板流场(阴极板上设计有供空气/氧气流动通道或双极板阳极侧上设计有供空气/氧气流动通道)到达膜电极阴极侧的氧气(或空气中的氧气)结合为水。反应进行时，反应介质的化学能转化为电能的同时，也会产生热能，大部分热能需要及时通过冷却介质排出电堆，利用电堆外部冷却装置转移或消耗。电堆反应产物为纯水，一部分用于润湿电堆内部的膜材料，一部分被反应尾气(未反应完全的阳极尾气和阴极尾气)带出电堆。燃料电池发出的电，经变换器、控制器等装置，便可以针对性的利用。

为保证燃料电池反应顺利进行，除了源源不断的反应介质供应，电能、热能平衡输出等条件外，反应场所还需要保证一定量的水分存在，以使质子交换膜处于一定的水化状态，因为质子的传导能力与质子交换膜的含水量有关，含水量太低，质子传导能力弱，含水量过高，会引起膜电极水淹，导致与其相连的气体扩散或传输通道水堵塞。因此，需要保证一个良好的水平衡关系。

本发明提供了一种燃料电池的控制***及控制方法，用于解决燃料电池过干或水淹造成的***性能低、稳定性差等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种燃料电池的控制***及其控制方法，以解决现有技术中燃料电池的湿度控制精度低、响应时间长以及稳定性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种燃料电池的控制***，与电池堆连通，包括：气体输送主线，与电池堆连通，用于向电池堆输送燃料气或氧化气；加湿支路，具有回流管线以及设置于回流管线上的加湿器，回流管线的两端与气体输送主线连通；主路流量控制器，设置于气体输送主线上，并位于加湿支路的上游；支路流量控制器，设置于加湿支路上，并位于加湿器的上游。

进一步地，控制***还包括：温湿度控制组件，设置于加湿支路下游的气体输送主线上，或设置于加湿支路上，用于对燃料气或氧化气的温湿度进行调节。

进一步地，加湿器具有气体入口、加湿介质入口、气体出口以及加湿介质出口，加湿支路还包括加湿介质循环管线，加湿介质循环管线分别与加湿介质入口和加湿介质出口连通，温湿度控制组件包括：加湿介质加热器，设置于加湿介质循环管线上；和/或加湿介质冷凝器，设置于加湿介质循环管线上。

进一步地，温湿度控制组件还包括加湿介质温度检测器，加湿介质温度检测器设置于加湿介质循环管线上，并位于加湿介质加热器和加湿介质冷凝器的下游。

进一步地，温湿度控制组件包括：气体加热器，设置于气体输送主线上，并位于加湿支路的下游；和/或气体冷凝器，设置于气体输送主线上，并位于加湿支路的下游。

进一步地，控制***还包括：气体温度检测器，设置于气体输送主线上，并位于温湿度控制组件的下游；气体湿度检测器，设置于气体输送主线上，并位于温湿度控制组件的下游。

进一步地，控制***还包括总控制器，总控制器分别与温湿度控制组件、气体温度检测器和气体湿度检测器电连接，用于根据气体温度检测器和气体湿度检测器的检测结果调节温湿度控制组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种燃料电池的控制方法，采用上述的控制***，控制***与电池堆连通，且控制***中设置有气体输送主线、加湿支路、主路流量控制器和支路流量控制器，加湿支路具有回流管线和加湿器，方法包括以下步骤：同时向气体输送主线和回流管线中通入反应气体，反应气体为燃料气或氧化气；通过主路流量控制器调整进入气体输送主线中气体流量，同时通过支路流量控制器调整进入回流管线中的气体流量，并采用加湿器对回流管线中的反应气体进行加湿处理，以根据气体输送主线与回流管线中反应气体的流量比例对进入电池堆中的反应气体的温湿度进行调节。

进一步地，加湿器具有气体入口、加湿介质入口、气体出口以及加湿介质出口，加湿支路还包括加湿介质循环管线，加湿介质循环管线分别与加湿介质入口和加湿介质出口连通，温湿度控制组件包括设置于加湿介质循环管线上的加湿介质加热器和加湿介质冷凝器，方法包括以下步骤：当反应气体的湿度高于控制***的运行湿度设定范围时，减小加湿介质加热器的加热功率，或增大加湿介质冷凝器的冷流体流量，以降低反应气体的湿度；当反应气体的湿度低于运行湿度设定范围时，增大加湿介质加热器的加热功率，或减小加湿介质冷凝器的冷流体流量，以提高反应气体的湿度；当反应气体的湿度满足运行湿度设定范围时，保持加湿介质加热器的加热功率状态，或保持加湿介质冷凝器的冷流体流量状态。

进一步地，温湿度控制组件包括气体加热器和气体冷凝器，气体加热器和气体冷凝器均位于加湿支路下游的气体输送主线上，方法包括以下步骤：当反应气体的温度高于控制***的运行温度设定范围时，减小气体加热器的加热功率，或增大气体冷凝器的冷流体流量，以降低反应气体的温度；当反应气体的温度低于控制***的运行温度设定范围时，增大气体加热器的加热功率，或减小气体冷凝器的冷流体流量，以提高反应气体的温度；当反应气体的温度满足运行温度设定范围时，保持气体加热器的加热功率状态，或保持气体冷凝器的冷流体流量状态。

应用本发明的技术方案，提供了一种燃料电池的控制***，包括气体输送主线和加湿支路，加湿支路具有回流管线以及设置于气体输送主线回流管线上的气体输送主线加湿器，该控制***还包括主路流量控制器以及支路流量控制器，通过上述主路流量控制器以及支路流量控制器独立地对不同的介质(反应气体和加湿介质)进行流量调控，达到了多变量相对独立控制的目的，避免了不同气体间热量的耦合作用，提高了调控的灵活性，从而增加测试过程***运行稳定性，提高温湿度响应速率以及测试精度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施方式所提供的一种燃料电池的控制***的连接结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、燃料气气源；101、第一流量控制器；102、第二流量控制器；103、第三流量控制器；104、第四流量控制器；11、电池堆；111、第一开关阀；112、第二开关阀；113、第三开关阀；114、第四开关阀；12、负载；121、第一气体温度检测器；122、第二气体温度检测器；123、第一加湿介质温度检测器；124、第二加湿介质温度检测器；125、进堆冷却液温度检测器；126、出堆冷却液温度检测器；131、第一湿度检测器；132、第二湿度检测器；2、氧化气气源；21、第一加湿器；22、第一输送泵；23、第一加热器；24、第一冷凝器；25、第二加热器；26、第二冷凝器；3、阳极尾气；31、第二加湿器；32、第二输送泵；33、第三加热器；34、第三冷凝器；35、第四加热器；36、第四冷凝器；4、阴极尾气；42、冷却液泵；43、冷却液加热器；44、冷却液散热器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

正如背景技术中所介绍的，目前燃料电池的测试过程中普遍存在的湿度控制精度低、响应时间长、稳定性差等问题。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种燃料电池的控制***，与电池堆连通，包括气体输送主线、加湿支路、主路流量控制器和支路流量控制器，气体输送主线与电池堆连通，用于向电池堆输送燃料气或氧化气；加湿支路具有回流管线以及设置于回流管线上的加湿器，回流管线的两端与气体输送主线连通；主路流量控制器设置于气体输送主线上，并位于加湿支路的上游；支路流量控制器设置于加湿支路上，并位于加湿器的上游。

本发明通过上述主路流量控制器以及支路流量控制器独立地对不同的介质反应气体和加湿介质进行流量调控，达到了多变量相对独立控制的目的，避免了不同气体间热量的耦合作用，提高了调控的灵活性，从而增加测试过程***运行稳定性，提高温湿度响应速率以及测试精度。

以上述气体输送主线为燃料气输送管线为例，如图1所示，燃料气输送管线分别与燃料气气源1和电池堆11的阳极连通，上述加湿支路具有第一回流管线以及设置于第一回流管线上的第一加湿器21，第一回流管线的入口和出口均与燃料气输送管线连通，此时，上述控制***还包括第一流量控制器101和第二流量控制器102，第一流量控制器101设置于燃料气输送管线上，并位于燃料气加湿支路的上游；第二流量控制器102设置于第一回流管线上，并位于第一加湿器21的上游。

上述第一流量控制器101下游的燃料气输送管线上还可以设置有第一开关阀111，用以控制经过第一流量控制器101调节的燃料气向电池堆11的流动。上述第二流量控制器102下游的第一回流管线上也可以设置有第二开关阀112，用于控制经过第二流量控制器102调节的燃料气向电池堆11的流动。

以上述气体输送主线为氧化气输送管线为例，如图1所示，氧化气输送管线分别氧化气气源2与电池堆11的阴极连通，上述加湿支路具有第二回流管线以及设置于第二回流管线上的第二加湿器31，第二回流管线的入口和出口均与氧化气输送管线连通，此时，上述控制***还包括第三流量控制器103和第四流量控制器104，第三流量控制器103设置于氧化气输送管线上，并位于氧化气加湿支路的上游；第四流量控制器104设置于第二回流管线上，并位于第二加湿器31的上游。

上述第三流量控制器103下游的氧化气输送管线上还可以设置有第三开关阀113，用以控制经过第三流量控制器103调节的氧化气向电池堆11的流动。上述第四流量控制器104下游的第二回流管线上也可以设置有第四开关阀114，用于控制经过第四流量控制器104调节的氧化气向电池堆11的流动。

本发明的上述控制***还可以包括温湿度控制组件，该温湿度控制组件设置于加湿支路下游的气体输送主线上，或设置于加湿支路上，用于对燃料气或氧化气的温湿度进行调节。

上述加湿器具有气体入口、加湿介质入口、气体出口以及加湿介质出口，加湿支路还包括加湿介质循环管线，加湿介质循环管线分别与加湿介质入口和加湿介质出口连通，优选地，上述温湿度控制组件包括加湿介质加热器和/或加湿介质冷凝器，上述加湿介质加热器和上述加湿介质冷凝器均设置于加湿介质循环管线上。

更为优选地，上述温湿度控制组件还包括加湿介质温度检测器，加湿介质温度检测器设置于加湿介质循环管线上，并位于加湿介质加热器和加湿介质冷凝器的下游。

以上述气体输送主线为燃料气输送管线为例，上述温湿度控制组件设置于燃料气输送管线上，并位于加湿支路的下游，用于对燃料气的温度和湿度进行调节；如图1所示，加湿支路中的第一加湿器21具有燃料气入口、第一加湿介质入口、燃料气出口以及加第一湿介质出口，燃料气加湿支路还包括第一循环管线，第一循环管线分别与第一加湿介质入口和第一加湿介质出口连通，此时，上述温湿度控制组件包括第一输送泵22、第一加热器23、第一冷凝器24和第一加湿介质温度检测器123，第一加热器23和第一冷凝器24均设置于第一加湿介质循环管线上，第一输送泵22设置于上述第一加热器23与上述第一冷凝器24上游的第一加湿介质循环管线上，第一加湿介质温度检测器123设置于上述第一加热器23与上述第一冷凝器24下游的第一加湿介质循环管线上，其中第一加热器23和第一冷凝器24用于平衡加湿介质的温度，进而间接调控湿度。

以上述气体输送主线为氧化气输送管线为例，上述温湿度控制组件设置于氧化气输送管线上，并位于加湿支路的下游，用于对氧化气的温度和湿度进行调节；如图1所示，加湿支路中的第二加湿器31具有氧化气入口、第二加湿介质入口、氧化气出口以及第二加湿介质出口，氧化气加湿支路还包括第二循环管线，第二循环管线分别与第二加湿介质入口和第二加湿介质出口连通，此时，上述温湿度控制组件包括第二输送泵32、第三加热器33、第三冷凝器34和第二加湿介质温度检测器124，第三加热器33和第三冷凝器34均设置于第二加湿介质循环管线上，第二输送泵32设置于上述第三加热器33和上述第三冷凝器34上游的第二加湿介质循环管线上，第二加湿介质温度检测器124设置于上述第三加热器33和上述第三冷凝器34下游的第二加湿介质循环管线上，其中第三加热器33和第三冷凝器34用于平衡加湿介质的温度，进而间接调控湿度。

优选地，上述温湿度控制组件包括气体加热器和/或气体冷凝器，上述气体加热器与上述气体冷凝器均设置于气体输送主线上，并位于加湿支路的下游。上述气体加热器与上述气体冷凝器分别用于对气体输送主线中的燃料气或氧化气进行加热和冷却。

以上述气体输送主线为燃料气输送管线为例，如图1所示，上述温湿度控制组件包括第二加热器25和第二冷凝器26，第二加热器25和第二冷凝器26均设置于燃料气输送管线上，并位于第一加湿单元的下游。

以上述气体输送主线为氧化气输送管线为例，如图1所示，上述温湿度控制组件包括第四加热器35和第四冷凝器36，第四加热器35和第四冷凝器36均设置于氧化气输送管线上，并位于第二加湿单元的下游

为了实现对温湿度控制组件的监控，优选地，本发明的控制***包括气体温度检测器和气体湿度检测器，气体温度检测器与气体湿度检测器均设置于气体输送主线上，并位于温湿度控制组件的下游。

更为优选地，本发明的上述控制***还包括总控制器，总控制器分别与温湿度控制组件、气体温度检测器和气体湿度检测器电连接，用于根据气体温度检测器和气体湿度检测器调节温湿度控制组件。

以上述气体输送主线为燃料气输送管线为例，如图1所示，上述温湿度控制组件包括第一气体温度检测器121和第一湿度检测器131，第一气体温度检测器121与第一湿度检测器131均设置于燃料气输送管线上，并位于温湿度控制组件的下游；此时，上述总控制器分别与温湿度控制组件、第一气体温度检测器121和第一湿度检测器131电连接，用于根据气体温度检测器和气体湿度检测器调节温湿度控制组件。

以上述气体输送主线为氧化气输送管线为例，如图1所示，上述温湿度控制组件包括第二气体温度检测器122和第二湿度检测器132，第二气体温度检测器122与第二湿度检测器132均设置于氧化气输送管线上，并位于温湿度控制组件的下游；此时，上述总控制器分别与温湿度控制组件、第二气体温度检测器122和第二湿度检测器132电连接，用于根据气体温度检测器和气体湿度检测器调节温湿度控制组件。

本发明的上述控制***与电池堆11连通，电池堆11与负载12电连接，电池堆11具有冷却介质入口和冷却介质出口，冷却介质入口和冷却介质出口分别与冷却介质循环管线连通，冷却液泵42、冷却液加热器43、冷却液散热器44、进堆冷却液温度检测器125和出堆冷却液温度检测器126设置于上述冷却介质循环管线上，如图1所示。进入电池堆11的燃料气和氧化气反应生成电、水、热，电用于负载12消耗，水部分留存于电池堆11内部润湿质子交换膜，部分随着阳极尾气3和阴极尾气4排放，热由冷却介质带出电堆后经冷却液泵输送进入冷却液加热器43和冷却液散热器44完成温度平衡后又进入电池堆11完成一次循环，冷却回路设置了冷却液箱用于补液和压力缓冲。

根据本发明的另一方面，还提供了一种燃料电池的控制方法，采用上述的控制***，该方法包括以下步骤：同时向气体输送主线和回流管线中通入反应气体，反应气体为燃料气或氧化气；通过主路流量控制器调整进入气体输送主线中气体流量，同时通过支路流量控制器调整进入回流管线中的气体流量，并采用加湿器对回流管线中的反应气体进行加湿处理，以根据气体输送主线与回流管线中反应气体的流量比例对进入电池堆中的反应气体的温湿度进行调节。

在一种优选的实施方式中，对进堆气体湿度进行调节的方法包括以下步骤：当反应气体的湿度高于控制***的运行湿度设定范围时，减小加湿介质加热器的加热功率，或增大加湿介质冷凝器的冷流体流量，以降低反应气体的湿度；当反应气体的湿度低于运行湿度设定范围时，增大加湿介质加热器的加热功率，或减小加湿介质冷凝器的冷流体流量，以提高反应气体的湿度；当反应气体的湿度满足运行湿度设定范围时，保持加湿介质加热器的加热功率状态，或保持加湿介质冷凝器的冷流体流量状态。

本发明的上述控制方法可以采用如图1所示的控制***，以第一湿度检测器131的检测湿度为判断依据，通过调节加湿支路中第一冷凝器24的冷流体流量控制电堆湿度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一湿度检测器131的湿度大于设定值上限时，增大第一冷凝器24的冷流体流量，循环加湿介质温度降低，加湿量减小，湿度降低，当第一湿度检测器131的湿度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一湿度检测器131的湿度小于设定值下限时，减小第一冷凝器24的冷流体流量，循环加湿介质温度升高，加湿量增大，湿度升高，当第一湿度检测器131的湿度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

本发明的上述控制方法也可以采用如图1所示的控制***，以第一湿度检测器131的检测湿度为判断依据，通过调节加湿支路中第一加热器23的加热功率控制电堆湿度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一湿度检测器131的湿度大于设定值上限时，减小第一加热器23的加热功率，循环加湿介质温度降低，加湿量减小，湿度降低，当第一湿度检测器131的湿度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一湿度检测器131的湿度小于设定值下限时，增大第一加热器23的加热功率，循环加湿介质温度升高，加湿量增大，湿度升高，当第一湿度检测器131的湿度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

本发明的上述控制方法可以采用如图1所示的控制***，以第二湿度检测器132的检测湿度为判断依据，通过调节加湿支路中第三冷凝器34的冷流体流量控制电堆湿度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二湿度检测器132的湿度大于设定值上限时，增大第三冷凝器34的冷流体流量，循环加湿介质温度降低，加湿量减小，湿度降低，当第二湿度检测器132的湿度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二湿度检测器132的湿度小于设定值下限时，减小第三冷凝器34的冷流体流量，循环加湿介质温度升高，加湿量增大，湿度升高，当第二湿度检测器132的湿度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

本发明的上述控制方法也可以采用如图1所示的控制***，以第二湿度检测器132的检测湿度为判断依据，通过调节加湿支路中第三加热器33的加热功率控制电堆湿度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二湿度检测器132的湿度大于设定值上限时，减小第三加热器33的加热功率，循环加湿介质温度降低，加湿量减小，湿度降低，当第二湿度检测器132的湿度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二湿度检测器132的湿度小于设定值下限时，增大第三加热器33的加热功率，循环加湿介质温度升高，加湿量增大，湿度升高，当第二湿度检测器132的湿度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

在一种优选的实施方式中，对进堆气体温度进行调节的方法包括以下步骤：当反应气体的温度高于控制***的运行温度设定范围时，减小气体加热器的加热功率，或增大气体冷凝器的冷流体流量，以降低反应气体的温度；当反应气体的温度低于控制***的运行温度设定范围时，增大气体加热器的加热功率，或减小气体冷凝器的冷流体流量，以提高反应气体的温度；当反应气体的温度满足运行温度设定范围时，保持气体加热器的加热功率状态，或保持气体冷凝器的冷流体流量状态。

本发明的上述控制方法可以采用如图1所示的控制***，以第一气体温度检测器121的检测温度为判断依据，通过调节燃料气输送管线上第二冷凝器26的冷流体流量控制燃料气入堆温度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一气体温度检测器121的温度大于设定值上限时，增大第二冷凝器26的冷流体流量，燃料气入堆温度降低，当第一气体温度检测器121的温度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一气体温度检测器121的温度小于设定值下限时，降低第二冷凝器26的冷流体流量，燃料气入堆温度升高，当第一气体温度检测器121的温度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

本发明的上述控制方法也可以采用如图1所示的控制***，以第一气体温度检测器121的检测温度为判断依据，通过调节燃料气输送管线上第二加热器25的冷流体流量控制燃料气入堆温度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一气体温度检测器121的温度大于设定值上限时，减小第二加热器25的加热功率，燃料气入堆温度降低，当第一气体温度检测器121的温度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第一气体温度检测器121的温度小于设定值下限时，增大第二加热器25加热功率，燃料气入堆温度升高，当第一气体温度检测器121的温度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

本发明的上述控制方法可以采用如图1所示的控制***，以第二气体温度检测器122的检测温度为判断依据，通过调节氧化气输送管线上第四冷凝器36的冷流体流量控制氧化气入堆温度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二气体温度检测器122的温度大于设定值上限时，增大第四冷凝器36的冷流体流量，氧化气入堆温度降低，当第二气体温度检测器122的温度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二气体温度检测器122的温度小于设定值下限时，降低第四冷凝器36的冷流体流量，氧化气入堆温度升高，当第二气体温度检测器122的温度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

本发明的上述控制方法也可以采用如图1所示的控制***，以第二气体温度检测器122的检测温度为判断依据，通过调节氧化气输送管线上第四加热器35的冷流体流量控制氧化气入堆温度。***运行时，总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二气体温度检测器122的温度大于设定值上限时，减小第四加热器35的加热功率，氧化气入堆温度降低，当第二气体温度检测器122的温度小于设定下限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序；总控制器接收***温度、压力、湿度等运行参数，当第二气体温度检测器122的温度小于设定值下限时，增大第四加热器35加热功率氧化气入堆温度升高，当第二气体温度检测器122的温度大于设定上限值时，且未接收到停机信号，总控制器继续对各个运行参数进行监测，否则结束程序。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、通过上述主路流量控制器以及支路流量控制器独立地对不同的介质(反应气体和加湿介质)进行流量调控，达到了多变量相对独立控制的目的，避免了不同气体间热量的耦合作用，提高了调控的灵活性，从而增加测试过程***运行稳定性，提高温湿度响应速率以及测试精度；

2、通过在不同介质回路都设置了可独立调控的加热器、冷凝器等装置，达到了多变量相对独立控制的目的，减小了燃料气、氧化气和加湿介质之间以温度、湿度等参量为媒介的耦合作用，降低***过程控制的复杂性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池的控制***，其特征在于，与电池堆连通，包括：

气体输送主线，与所述电池堆连通，用于向所述电池堆输送燃料气或氧化气；

加湿支路，具有回流管线以及设置于所述回流管线上的加湿器，所述回流管线的两端与所述气体输送主线连通；

主路流量控制器，设置于所述气体输送主线上，并位于所述加湿支路的上游；

支路流量控制器，设置于所述加湿支路上，并位于所述加湿器的上游。

2.根据权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述控制***还包括：

温湿度控制组件，设置于所述加湿支路下游的所述气体输送主线上，或设置于所述加湿支路上，用于对所述燃料气或所述氧化气的温湿度进行调节。

3.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述加湿器具有气体入口、加湿介质入口、气体出口以及加湿介质出口，所述加湿支路还包括加湿介质循环管线，所述加湿介质循环管线分别与所述加湿介质入口和所述加湿介质出口连通，所述温湿度控制组件包括：

加湿介质加热器，设置于所述加湿介质循环管线上；和/或

加湿介质冷凝器，设置于所述加湿介质循环管线上。

4.根据权利要求3所述的控制***，其特征在于，所述温湿度控制组件还包括加湿介质温度检测器，所述加湿介质温度检测器设置于所述加湿介质循环管线上，并位于所述加湿介质加热器和所述加湿介质冷凝器的下游。

5.根据权利要求2所述的控制***，其特征在于，所述温湿度控制组件包括：

气体加热器，设置于所述气体输送主线上，并位于所述加湿支路的下游；和/或

气体冷凝器，设置于所述气体输送主线上，并位于所述加湿支路的下游。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的控制***，其特征在于，所述控制***还包括：

气体温度检测器，设置于所述气体输送主线上，并位于所述温湿度控制组件的下游；

气体湿度检测器，设置于所述气体输送主线上，并位于所述温湿度控制组件的下游。

7.根据权利要求6所述的控制***，其特征在于，所述控制***还包括总控制器，所述总控制器分别与所述温湿度控制组件、所述气体温度检测器和所述气体湿度检测器电连接，用于根据所述气体温度检测器和所述气体湿度检测器的检测结果调节所述温湿度控制组件。

8.一种燃料电池的控制方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的控制***，所述控制***与电池堆连通，且所述控制***中设置有气体输送主线、加湿支路、主路流量控制器和支路流量控制器，所述加湿支路具有回流管线和加湿器，所述方法包括以下步骤：

同时向所述气体输送主线和所述回流管线中通入反应气体，所述反应气体为燃料气或氧化气；

通过所述主路流量控制器调整进入所述气体输送主线中气体流量，同时通过所述支路流量控制器调整进入所述回流管线中的气体流量，并采用所述加湿器对所述回流管线中的所述反应气体进行加湿处理，以根据所述气体输送主线与所述回流管线中所述反应气体的流量比例对进入所述电池堆中的所述反应气体的温湿度进行调节。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述加湿器具有气体入口、加湿介质入口、气体出口以及加湿介质出口，所述加湿支路还包括加湿介质循环管线，所述加湿介质循环管线分别与所述加湿介质入口和所述加湿介质出口连通，所述温湿度控制组件包括设置于所述加湿介质循环管线上的加湿介质加热器和加湿介质冷凝器，所述方法包括以下步骤：

当所述反应气体的湿度高于所述控制***的运行湿度设定范围时，减小所述加湿介质加热器的加热功率，或增大所述加湿介质冷凝器的冷流体流量，以降低所述反应气体的湿度；

当所述反应气体的湿度低于所述运行湿度设定范围时，增大所述加湿介质加热器的加热功率，或减小所述加湿介质冷凝器的冷流体流量，以提高所述反应气体的湿度；

当所述反应气体的湿度满足所述运行湿度设定范围时，保持所述加湿介质加热器的加热功率状态，或保持所述加湿介质冷凝器的冷流体流量状态。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述温湿度控制组件包括气体加热器和气体冷凝器，所述气体加热器和所述气体冷凝器均位于所述加湿支路下游的所述气体输送主线上，所述方法包括以下步骤：

当所述反应气体的温度高于所述控制***的运行温度设定范围时，减小所述气体加热器的加热功率，或增大所述气体冷凝器的冷流体流量，以降低所述反应气体的温度；

当所述反应气体的温度低于所述控制***的运行温度设定范围时，增大所述气体加热器的加热功率，或减小所述气体冷凝器的冷流体流量，以提高所述反应气体的温度；

当所述反应气体的温度满足所述运行温度设定范围时，保持所述气体加热器的加热功率状态，或保持所述气体冷凝器的冷流体流量状态。