电堆湿度调节系统、方法、车辆、存储介质及程序产品与流程

本技术涉及燃料电池，具体涉及一种电堆湿度调节系统、方法、车辆、存储介质及程序产品。

背景技术：

1、燃料电池是一种将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，对于一般的氢氧燃料电池而言，电池电堆的湿度是影响燃料电池工作状态重要因素，一方面，电堆中的质子交换膜需要保持一定的湿度，以确保质子能够顺利迁移和输送，另一方面，湿度过高或过低都可能导致电堆内部出现水淹、干涸等问题，进而影响电堆的性能和寿命。因此，合理的湿度控制是确保燃料电池长期稳定运行的关键之一。

2、现有技术中，对电堆湿度的调节方法主要通过改变入堆空气湿度来调节电堆湿度，这种方法在电堆湿度偏低时，对电堆湿度的调节效果比较显著，但在电堆湿度偏高的情况下，调节效果不佳。因此需要一种可以兼顾电堆湿度偏干或偏湿状态的电堆湿度调节方法。

技术实现思路

1、本技术提供一种电堆湿度调节系统、方法、车辆、存储介质及程序产品，可以动态调整电堆湿度，保证电堆在工作时处于合适的湿度环境，从而提高减少损伤、提高电堆寿命。本技术的技术方案如下：

2、根据本技术提供的第一方面，提供一种电堆湿度调节系统，包括：控制器和空压机；控制器，用于确定电堆的当前湿度，在电堆的当前湿度小于第一预设湿度的情况下，计算增湿量，并基于增湿量对电堆的输入氢气进行增湿，直至电堆的湿度位于预设湿度区间；在电堆的湿度大于第二预设湿度的情况下，调节空压机转速，使空压机转速大于或等于第一转速，直至电堆的湿度位于预设湿度区间。

3、在一种可能的实施方式中，系统还包括：雾化器和引射器；控制器，具体用于向雾化器发送包括增湿量的增湿指令，增湿指令用于指示雾化器基于增湿量对电堆的输入氢气进行增湿；雾化器，用于响应于增湿指令，将雾化器的储水箱中的液态水分雾化产生水雾；引射器，用于将雾化器产生的水雾与输入氢气混合送入电堆。

4、在一种可能的实施方式中，系统还包括：氢水分离器，用于分离电堆出口的氢气中的液态水，得到回流氢气；电堆的输入氢气为回流氢气。

5、在一种可能的实施方式中，系统还包括：雾化器，氢水分离器分离出的液态水被收集在雾化器的储水箱中。

6、在一种可能的实施方式中，控制器，具体用于基于交流阻抗、电堆温度和回流氢气的含湿量计算增湿量。

7、根据本技术提供的第二方面，提供一种电堆湿度调节方法，方法包括：确定电堆的当前湿度；在电堆的当前湿度小于第一预设湿度的情况下，计算实际增湿量，并基于实际增湿量对电堆的输入氢气进行增湿，直至电堆的湿度位于预设湿度区间；在电堆的当前湿度大于第二预设湿度的情况下，调节空压机转速，使空压机转速大于或等于第一转速，直至电堆的湿度位于预设湿度区间。

8、根据上述技术手段，本技术在电堆湿度偏小时，通过对电堆的输入氢气进行增湿，以此增加电堆湿度，在电堆湿度偏大时，通过提高空压机转速增大入堆空气量，带走电堆多余水分，以此降低电堆湿度。可以实现兼顾电堆湿度偏小或偏大的情况，实现电堆湿度的闭环调节。

9、在一种可能的实施方式中，电堆的输入氢气为对电堆出口的氢气进行氢水分离操作得到的回流氢气。

10、根据上述技术手段，本技术将未经过反应的氢气回收后再次输入电堆进行反应，减少了氢气的浪费，提高资源利用率。

11、在一种可能的实施方式中，计算实际增湿量，包括：基于交流阻抗、电堆温度和回流氢气的含湿量计算实际增湿量。

12、根据上述技术手段，本技术基于电堆交流阻抗，电堆温度和回流氢气的含湿量计算实际增湿量，提高了电堆湿度调节的准确性。

13、在一种可能的实施方式中，基于交流阻抗、电堆温度和回流氢气的含湿量计算实际增湿量，包括：基于交流阻抗和电堆温度计算总增湿量；基于总增湿量与回流氢气的含湿量之差，确定实际增湿量。

14、根据上述技术手段，本技术基于电堆交流阻抗和电堆温度计算电堆从当前湿度达到预设湿度区间所需的增湿量，并从中减去回流氢气自身可带回电堆的增湿量，从而获得实际增湿量，实现了电堆所产生的废水的循环利用，提高了电堆湿度调节方法的准确性。

15、在一种可能的实施方式中，基于实际增湿量对电堆的输入氢气进行增湿，包括：向雾化器发送增湿指令，增湿指令包括实际增湿量；增湿指令用于指示雾化器基于实际增湿量对雾化器的储水箱中的液态水进行雾化，产生水雾，水雾用于对电堆的输入氢气进行增湿。

16、根据上述技术手段，本技术基于计算出的实际增湿量对电堆的输入氢气进行增湿，能够提高电堆湿度调节的准确度。

17、在一种可能的实施方式中，雾化器的储水箱中的液态水为对电堆出口的氢气进行氢水分离操作得到的液态水。

18、根据上述技术手段，本技术将从回流氢气中分离出来的液态水储存到雾化器的储水箱中，以便雾化器对回流氢气进行增湿，解决了燃料电池使用过程中需定期进行废水排放的问题，能够降低污染，提高电堆湿度调节的效率。

19、根据本技术提供的第三方面，提供一种电堆湿度调节装置，包括计算模块、执行模块；计算模块，用于确定电堆的当前湿度；执行模块，用于在电堆的当前湿度小于第一预设湿度的情况下，计算实际增湿量，并基于实际增湿量对电堆的输入氢气进行增湿，直至电堆的湿度位于预设湿度区间；在电堆的当前湿度大于第二预设湿度的情况下，调节空压机转速，使空压机转速大于或等于第一转速，直至电堆的湿度位于预设湿度区间。

20、在一种可能的实施方式中，电堆的输入氢气为对电堆出口的氢气进行氢水分离操作得到的回流氢气。

21、在另一种可能的实施方式中，执行模块，具体用于基于交流阻抗、电堆温度和回流氢气的含湿量计算实际增湿量。

22、在又一种可能的实施方式中，执行模块，具体用于向雾化器发送增湿指令，增湿指令包括实际增湿量；增湿指令用于指示雾化器基于实际增湿量对雾化器的储水箱中的液态水进行雾化，产生水雾，水雾用于对电堆的输入氢气进行增湿。

23、在又一种可能的实施方式中，雾化器的储水箱中的液态水为对电堆出口的氢气进行氢水分离操作得到的液态水。

24、根据本技术提供的第四方面，提供一种车辆，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为执行指令，以实现上述第一方面及其任一种可能的实施方式的方法。

25、根据本技术提供的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，当计算机可读存储介质中的指令由车辆的处理器执行时，使得车辆能够执行上述第一方面中及其任一种可能的实施方式的方法。

26、根据本技术提供的第六方面，提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机指令，当计算机指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行上述第一方面及其任一种可能的实施方式的方法。

27、由此，本技术的上述技术特征具有以下有益效果：

28、(1)根据上述技术手段，本技术在电堆湿度偏小时，通过对电堆的输入氢气进行增湿，以此增加电堆湿度，在电堆湿度偏大时，通过提高空压机转速增大入堆空气量，带走电堆多余水分，以此降低电堆湿度。可以兼顾电堆湿度偏小或偏大的情况，实现电堆湿度的闭环调节。

29、(2)根据上述技术手段，本技术将未经过反应的氢气回收后再次输入电堆进行反应，减少了氢气的浪费，提高资源利用率。

30、(3)根据上述技术手段，本技术基于电堆交流阻抗，电堆温度和回流氢气的含湿量计算实际增湿量，提高了电堆湿度调节的准确性。

31、(4)根据上述技术手段，本技术基于电堆交流阻抗和电堆温度计算电堆从当前湿度达到预设湿度区间所需的增湿量，并从中减去回流氢气自身可带回电堆的增湿量，从而获得实际增湿量，实现了电堆所产生的废水的循环利用，提高了电堆湿度调节方法的准确性。

32、(5)根据上述技术手段，本技术基于计算出的实际增湿量对电堆的输入氢气进行增湿，能够提高电堆湿度调节的准确度。

33、(6)根据上述技术手段，本技术将从回流氢气中分离出来的液态水储存到雾化器的储水箱中，以便雾化器对回流氢气进行增湿，解决了燃料电池使用过程中需定期进行废水排放的问题，能够降低污染，同时提高电堆湿度调节的效率。

34、需要说明的是，第一方面、第三方面至第五方面中的任一种实现方式所带来的技术效果可参见第二方面中对应实现方式所带来的技术效果，此处不再赘述。

35、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。