CN115939467B - 燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种燃料电池系统中燃料电池电堆含水量的控制方法，根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，确定至少一条特性曲线；该特性曲线表示燃料电池电堆输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压和电流保持在所述的特性曲线中；当需要电堆含水量提高时，降低特性曲线的电压数值；当需要电堆含水量降低时，提高特性曲线的电压数值。在明确的工况条件下，特性曲线电压越低，电堆输出电流越大，生成水越多，因此提高电堆含水量；反之，特性曲线电压越高，电堆输出电流越小，生成水越少，因此降低电堆含水量。

Description

燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法。

背景技术

燃料电池系统包括燃料电池电堆、控制燃料电池反应工况参数的阳极供气、阴极供气和冷却管理等子系统，以及控制燃料电池输出电能的电力控制子系统。燃料电池电堆运行过程中的湿度影响电堆的整体性能，需要保持在适当的水平。燃料电池运行的工况参数不合适会导致电堆内部含水量过低或过高，发生膜电极过干或者水淹现象，引起电堆性能下降。

现有技术通过阴极供气子系统、阳极供气子系统和冷却管理子系统共同控制燃料电池电堆的阳极供气、阴极供气和冷却液等流体的具体工况参数，并通过电力控制子系统采用目标电流控制策略来控制燃料电池电堆的输出电流和水生成量，从而控制燃料电池电堆的含水量。但由于需要阴极供气子系统、阳极供气子系统和冷却管理子系统与电力控制子系统相互协调配合，因此变载速率较低，输出功率变化响应较慢。

为提升燃料电池系统输出功率变化的动态响应速度，提出了特性曲线控制策略，即先设定一条燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系的特性曲线，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上。但该控制策略只保证燃料电池电堆的输出电压与输出电流之间的关系，并不直接将燃料电池电堆输出电流控制在目标电流上，因此无法与现有技术一样直接控制燃料电池电堆的输出电流、水生成量和含水量。

因此，需要针对提升燃料电池系统输出动态响应速度的特性控制策略，提供一种新的燃料电池系统中燃料电池电堆含水量控制的方案。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例在特性曲线控制策略的基础上，提供一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，应用于燃料电池电堆运行水平衡的过程。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，所述燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法包括：

确定至少一条特性曲线；所述特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上；

根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作；通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量；

其中，上移特性曲线具有比当前特性曲线高的燃料电池电堆输出电压；下移特性曲线具有比当前特性曲线低的燃料电池电堆输出电压。

本说明书实施例还提供一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置，所述燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置包括：

获取模块，用于确定至少一条特性曲线；所述特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上；

运行模块，用于根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作；通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量；

其中，上移特性曲线具有比当前特性曲线高的燃料电池电堆输出电压；下移特性曲线具有比当前特性曲线低的燃料电池电堆输出电压。

本说明书实施例还提供一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制系统，包括存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行本说明书实施例任一技术方案中的所述燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法。

本说明书实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本说明书实施例任一技术方案中的所述燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

燃料电池系统基于特性曲线运行控制方式，具有输出功率变化响应速度快的优势，通过对当前一特性曲线进行上移或下移操作，改变电堆输出电压电流使得电堆输出电压电流运行于一实时生成的上/下移特性曲线。当需要电堆含水量提高时，降低特性曲线的电压数值；当需要电堆含水量降低时，提高特性曲线的电压数值，在无需改变阳极供气、阴极供气和冷却液等流体的具体工况参数条件下，实现电堆输出电流和消耗反应物的改变，从而影响实际供气计量比等，实现电堆含水量的调节。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本申请中的一种燃料电池电堆运行相关各个子系统的示意图；

图2是本申请中燃料电池电堆运行的各条特性曲线的示意图；

图3是本申请中一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法流程图；

图4是本申请中一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置示意图；

图5是本申请中一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

现有一种提升燃料电池系统输出功率变化的动态响应速度的特性曲线控制策略，即先设定一条燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系的特性曲线，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上。但该控制策略只保证燃料电池电堆的输出电压与输出电流之间的关系，并不直接将燃料电池电堆输出电流控制在目标电流上，因此无法直接控制燃料电池电堆的输出电流、水生成量和含水量。

针对此问题，本说明书实施例提出了一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方案：燃料电池系统基于特性曲线控制策略运行，在燃料电池系统运行过程中，具体特性曲线根据电堆含水量变化需求而实时生成，电力控制子系统根据该实时生成的特性曲线来执行特性曲线控制策略，即实时监测电堆输出的电压电流，并通过调整电堆输出电能，使电堆输出的电压电流保持在该实时生成的特性曲线(参见图2中的上移/下移特性曲线)上。

因此当电堆含水量需要提高时，降低特性曲线的电压数值；当需要电堆含水量降低时，提高特性曲线的电压数值。在燃料电池电堆正常运行条件下，即燃料电池系统运行过程中各种工况参数足以满足电堆输出电压电流的能量供应，且各种工况参数无需调整，特性曲线电压越低，则燃料电池电堆输出电流越大，生成水越多，由此提高燃料电池电堆含水量；反之，特性曲线电压越高，则燃料电池电堆输出电流越小，生成水越少，由此降低电堆含水量。

当电堆含水量变化需求保持不变时，当前所采用的特性曲线无需调整，电力控制子系统实时监测电堆输出的电压电流，并通过调整电堆输出电能，使燃料电池电堆输出的电压和电流保持在当前特性曲线上。

因此，在特性曲线控制策略下，燃料电池电堆的输出电压电流可以随着阳极供气、阴极供气和冷却液的快速变化而迅速响应，而根据电堆含水量变化需求实时生成燃料电池电堆输出电压电流所需符合的特性曲线，使得电堆水生成速率和含水量可以控制调节，实现电堆含水量调节。本说明书实施例的燃料电池系统采用特性曲线控制策略实现了输出功率动态变化的快速响应，并针对该控制方法无法直接控制输出电流数值和调节燃料电池电堆含水量的问题，通过上/下移特性曲线，来实现燃料电池电堆输出电流、反应物消耗速率、水生成速率的调节，并由此实现燃料电池电堆中含水量的调节。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图3所示，本说明书实施例一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法包括步骤S310～步骤S320。步骤S310、确定至少一条特性曲线；所述特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上。步骤S320、根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作；通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量；其中，上移特性曲线具有比当前特性曲线高的燃料电池电堆输出电压；下移特性曲线具有比当前特性曲线低的燃料电池电堆输出电压。

具体地，燃料电池系统包括燃料电池电堆，以及为燃料电池电堆提供氢气作为燃料的阳极供气子系统，该子系统包括供氢阀(作为高压氢气的供应源)，循环泵或引射器(将阳极排出的剩余氢气重新送入电堆以循环利用)，水汽分离器(分离阳极尾气中的液态水滴，保护循环泵或引射器的正常运行)和单向阀(限制高压氢气从循环泵到水汽分离器的逆流，保证阳极气体)；为燃料电池电堆提供空气作为氧化剂的阴极供气子系统，该子系统包括空压机(作为压缩空气的供应源)，中冷器(将受压升温的空气冷却降温)，增湿器(利用电堆排出的湿热空气，增加进入电堆的空气湿度，以使电堆膜电极运行在合适的湿度条件，提高电堆运行性能和寿命)和背压阀(限制尾气排放，以提升阴极压力，提升电堆运行性能)；为燃料电池电堆提供冷却液以控制电堆运行温度的冷却管理子系统，该子系统包括冷却泵(作为冷却液循环流动的动力源)，比例阀(将电堆排出的高温冷却液分配至去离子器和散热器)，去离子器(利用离子交换树脂等材料吸附冷却液中的杂质离子，以降低冷却液中的离子浓度，降低冷却液在系统中的腐蚀性和导电性)，散热排和散热扇(散热扇驱动空气流过散热排，以冷却散热排中流过的高温冷却液，再返回冷却泵，以为电堆提供冷却)。一些实施例中，电力控制子系统为燃料电池电堆输出直流变压器，采用开关型DCDC。

基于燃料电池系统中调节电堆含水量关联的各个子系统，通过电力控制子系统实时监测电堆输出的电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压和电流保持在一特性曲线上，该特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系。

电堆中电化学反应输出电能与运行工况条件中工况参数如反应物浓度，催化剂状态、反应压力等有关，同一电堆采用不同的工况参数，会改变电堆输出的电压或电流。在一些实施例中燃料电池电堆运行采用不同的计量比，导致电堆输出电压电流改变。因此通过不同的电压电流点的特性曲线，即可实现电堆运行的计量比改变。

因此，本说明书实施例基于特性曲线运行方式，根据燃料电池系统受控制指令或者燃料电池系统运行过程自行判断需降低/提高电堆含水量，即燃料电池系统中电堆含水量的需求发生变化，对当前一特性曲线进行上移或下移操作，实时生成一上移特性曲线或一下移特性曲线，通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量。一些实施例中，采用相对较低频率调节特性曲线，实现特性曲线上移或下移操作，在无需改变阳极供气、阴极供气和冷却液等流体的具体工况参数条件下，实现电堆输出电流和消耗反应物的改变，从而影响实际供气计量比等，实现电堆含水量的调节。

如图2的示例，若当前特性曲线为基准特性曲线，对该基准特性曲线进行上移或者下移操作可实时生成一上移特性曲线或者一下移特性曲线：上移特性曲线相对于当前特性曲线具有高的电压，使得电堆输出电流减小，从而减少生成水量；下移特性曲线相对于当前特性曲线具有低的电压，使得电堆输出电流增大，从而增加生成水量。

在一些实施例中，根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作，包括：若燃料电池系统设定为降低电堆含水量，则根据当前特性曲线、上移基准特性曲线以及上移程度来实时生成一上移特性曲线。或者，若燃料电池系统设定为提高电堆含水量，则根据当前特性曲线、下移基准特性曲线以及下移程度来实时生成一下移特性曲线。

一些实施例中，针对电堆长时间稳定运行、高性能输出、高可靠运行、低成本维护的目标，在预设工况条件下，考虑运行策略和参数的影响，通过测试样品在测试台架上的运行和调试结果，优化得到的当前特性曲线如参考图2中的基准特性曲线F。该基准特性曲线对应电堆输出电流的变化范围是0～100％，对应电堆输出电压的变化范围是400～300V，其表达式为V＝F＝aI+b，a、b为系数。另一些实施例中，当前特性曲线也可不为基准特性曲线而是对应明确运行工况条件下的一特性曲线。

基于电堆输出电压电流对应的特性曲线变化关系，若燃料电池系统设定为降低电堆含水量，则根据基准特性曲线、上移基准特性曲线以及上移程度来实现生成一上移特性曲线。具体地，在工况条件不改变的情况下，对当前特性曲线进行上移操作，通过将特性曲线上移至该实时生成的一上移特性曲线，使得燃料电池电堆输出电压升高、输出电流降低，生成水减少。该上移基准特性曲线具有最高的燃料电池电堆输出电压，其通过大量实验与特性曲线运行规律发现获得，具体如下文详述。其中，上移程度包括对特性曲线进行上移操作过程中相对于基准特性曲线和上移基准特性曲线对应电堆输出电压/电流的偏离程度。

一些实施例中，实时生成上移特性曲线所需的上移基准特性曲线U针对电堆快速有效降低含水量，同时限制对电堆性能和可靠性影响的设计目标，基于电堆运行特性，通过测试样品在测试台架上的运行和调试结果，优化得到。在本例中，电堆输出电流的变化范围是0～100％，对应电堆输出电压在上移基准特性曲线U上，其对应表达式V＝U＝cI+d，其范围是420～330V；c、d为系数。

若燃料电池系统设定为提高电堆含水量，则根据基准特性曲线、下移基准特性曲线以及下移程度来实时生成一下移特性曲线。具体地，在工况条件不改变的情况下，对当前特性曲线进行下移操作，通过将特性曲线下移至实时生成的一下移特性曲线，使得燃料电池电堆输出电压降低、输出电流升高，生成水增加。类似地，下移基准特性曲线具有最低的燃料电池电堆输出电压，其通过大量实验与特性曲线运行规律发现获得，具体如下文详述。下移程度包括对特性曲线进行下移操作过程中相对于基准特性曲线和下移基准特性曲线对应电堆输出电压/电流的偏离程度。

类似地，在本例中，电堆输出电流的变化范围是0～100％，对应电堆输出电压在下移基准特性曲线D上，其对应表达式V＝D＝eI+f，其范围是380～270V；e、f为系数。

因此电堆运行过程中，目标湿度值为R0(本实例中为65％)，实测值为R1(例如30～90％)，偏离系数定义为θ＝0.2*(R1-65％)，该偏离系数仅表示湿度相对改变的关系，不限制为具体数值。改变电堆运行相对湿度时，当θ>0，对当前特性曲线上移至一实时生成的上移特性曲线S2，具体地S2＝Uθ+F(1-θ)，高于基准特性曲线F，以实现更小的输出电流，减少电堆内部生成水分，从而降低其相对湿度；

当θ<0，对当前特性曲线下移至一实时生成的下移特性曲线S2，具体地S2＝D|θ|+F(1-|θ|)，低于基准特性曲线F，以实现更大的输出电流，增多电堆内部生成水分，从而提高其相对湿度。

在一些实施例中，通过将燃料电池系统运行于各个预设工况条件时确定一上移基准特性曲线和一下移基准特性曲线；所述上移基准特性曲线和下移基准特性曲线限制每个特性曲线对应电堆输出电压随输出电流的变化关系范围，其中上移基准特性曲线具有最高的电堆输出电压，下移基准特性曲线具有最低的电堆输出电压。

具体地，针对电堆电化学反应各种不同的等条件预设工况情况，可确定电堆输出电压最高及最低运行的范围，基于电堆输出电流电压符合特性曲线规律，则存在电堆输出电压最高对应的一特性曲线，如上移基准特性曲线；同时存在电堆输出电压最低对应的一特性曲线，如下移基准特性曲线。通过实验确定在该上移基准特性曲线与下移基准特性曲线之间可生成多条电堆输出电压电流对应的特性曲线。

在一些实施例中，电堆输出电压电流对应的预设工况条件包括电堆运行的各个工况参数，其中，所述工况参数包括燃料电池阳极和阴极分别对应的供气压力、流量、温度、湿度及成分，还包括冷却液的温度、流量、电导率、成分等参数。

具体地，电堆电化学反应输出电能与运行工况参数相关，在电堆明确的运行工况条件下，上述工况参数设定为充足能量供应，维持电堆输出电压电流符合一特性曲线运行规律，即不会发生因为某工况参数对应设置量不足，造成电堆输出电压电流无法满足特性曲线的运行规律。因此在电堆运行对应预设工况条件充足条件下，若电堆含水量需求发生变化，则对特性曲线进行上移或下移操作，实现电堆消耗反应物的不同，由此改变计量比，实现电堆含水量的改变。具体实时生成一上移/下移特性曲线，通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量。

在一些实施例中，在阴极供气子系统、阳极供气子系统和冷却管理子系统运行工况条件不变的情况下，对特性曲线进行上移或下移操作时，电力控制子系统实时监测电堆输出电压和电流，并使其保持在所述特性曲线上。

具体地，在阴极供气子系统、阳极供气子系统和冷却管理子系统运行工况条件无需改变的情况下，对特性曲线进行上移或下移操作时，通过电力控制子系统实时监测电堆输出的电压和电流保持在实时生成的一特性曲线上，该特性曲线可以为上移特性曲线也可以为下移特性曲线。且该特性曲线上电压电流变化关系还满足上移基准特性曲线和下移基准特性曲线对应最高、最低电压运行范围内。

如图2，在阴极供气子系统、阳极供气子系统和冷却管理子系统运行工况条件无需改变的情况下，如具有相同的供气量及供气成分，且该工况条件不会导致电堆电压电流输出的无法实现。在对特性曲线进行上移或下移操作时，电堆输出的电压电流点沿图2所示等条件曲线移动，并保持在实时生成的一上移特性曲线或下移特性曲线上，即在所述等条件曲线与所述实时生成的特性曲线的交点。如上移特性曲线和等条件曲线交点相对向左上方移动，电压相对升高，电流相对减小，生成水量减小；在相同的供气量及供气成分条件下电堆反应计量比变大，不仅减少生成的水量，由于进气量没有增加，排气量增加，从而增加排水量，实现电堆相对湿度的减少。又如下移特性曲线和等条件曲线交点向右下方移动，电压相对降低，电流相对增大，生成水量增大；在相同的供气量及供气成分条件下电堆反应计量比变小，不仅增大生成的水量，由于进气量没有增加，排气量减少，从而减少排水量，实现电堆相对湿度的增加。如上述电堆含水量运行调节过程无需改变燃料电池电堆运行中的工况条件参数，就可仅通过电力控制子系统的设定变化实现电堆含水量的变化。

即使电堆在不同的供气量等运行工况条件下，只要电堆在一明确且充足的供气环境中，对特性曲线进行上移或下移操作，相对提升电压、电堆输出电流减少，生成水减少，从而降低电堆含水量。相对降低电压，电堆输出电流增大，生成水越多，进而提高电堆含水量。

如图4示例，本说明书实施例提供的一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置40，其包括：

获取模块41，确定至少一条特性曲线；所述特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上；

运行模块42，用于根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作；通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量；

其中，上移特性曲线具有比当前特性曲线高的燃料电池电堆输出电压；下移特性曲线具有比当前特性曲线低的燃料电池电堆输出电压。

图4所示实施例的装置对应地可用于执行图3所示方法实施例中的步骤，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

如图5示例的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制系统50可包括：处理器51、存储器52和计算机程序；其中存储器，用于存储所述计算机程序，该存储器还可以是闪存(flash)。所述计算机程序例如是实现上述方法的应用程序、功能模块等。处理器，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述方法中设备执行的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。

可选地，存储器既可以是独立的，也可以跟处理器集成在一起。

当所述存储器是独立于处理器之外的器件时，所述设备还可以包括：

总线53，用于连接所述存储器和处理器。

本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的方法。

其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

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”、“第三”“第四”等(如果存在)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能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的产品实施例而言，由于其与方法是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，其特征在于，所述燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法包括：

确定至少一条特性曲线；所述特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上；

根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作；通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量；

其中，上移特性曲线具有比当前特性曲线高的燃料电池电堆输出电压；下移特性曲线具有比当前特性曲线低的燃料电池电堆输出电压。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，其特征在于，根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作，包括：

若燃料电池系统设定为降低电堆含水量，则根据基准特性曲线、上移基准特性曲线以及上移程度来实时生成一上移特性曲线；

或者，若燃料电池系统设定为提高电堆含水量，则根据基准特性曲线、下移基准特性曲线以及下移程度来实时生成一下移特性曲线。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，其特征在于，通过将燃料电池系统运行于各个预设工况条件时确定一上移基准特性曲线和一下移基准特性曲线；所述上移基准特性曲线和所述下移基准特性曲线限制每个特性曲线对应电堆输出电压随电堆输出电流的变化关系范围，其中上移基准特性曲线具有最高的燃料电池电堆输出电压，下移基准特性曲线具有最低的燃料电池电堆输出电压。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，其特征在于，电堆输出电压电流对应的预设工况条件包括电堆运行的各个工况参数，其中，所述工况参数包括燃料电池阳极和阴极分别对应的供气压力、流量、温度、湿度及成分，还包括冷却液的温度、流量、电导率及成分。

5.根据权利要求3所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法，其特征在于，在阴极供气子系统、阳极供气子系统及冷却管理子系统运行工况条件无需改变的情况下，对特性曲线实时进行上移或下移操作，同时电力控制子系统实时监测电堆输出的电压和电流，并使其保持在所述特性曲线上。

6.一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置，其特征在于，所述燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置包括：

获取模块，用于确定至少一条特性曲线；所述特性曲线表示随着工况条件的改变，在电力控制子系统的控制下，燃料电池电堆的输出电压随输出电流的变化关系；其中，电力控制子系统实时监测电堆输出电压电流，并自动调节电堆输出电能，使电堆输出的电压与电流保持在所述的特性曲线上；

运行模块，用于根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作；通过将特性曲线上移，提升燃料电池电堆输出电压，从而降低燃料电池电堆输出电流，减少生成水，降低电堆含水量，或者将特性曲线下移，降低燃料电池电堆输出电压，从而提高燃料电池电堆输出电流，增加生成水，提高电堆含水量；

其中，上移特性曲线具有比当前特性曲线高的燃料电池电堆输出电压；下移特性曲线具有比当前特性曲线低的燃料电池电堆输出电压。

7.根据权利要求6所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置，其特征在于，根据燃料电池系统中的电堆含水量变化需求，对特性曲线进行上移或下移操作，包括：

若燃料电池系统设定为降低电堆含水量，则根据基准特性曲线、上移基准特性曲线以及上移程度来实时生成一上移特性曲线；

或者，若燃料电池系统设定为提高电堆含水量，则根据基准特性曲线、下移基准特性曲线以及下移程度来实时生成一下移特性曲线。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制装置，其特征在于，通过将燃料电池系统运行于各个预设工况条件时确定一上移基准特性曲线和一下移基准特性曲线；所述上移基准特性曲线和所述下移基准特性曲线限制每个特性曲线对应电堆输出电压随电堆输出电流的变化关系范围，其中上移基准特性曲线具有最高的燃料电池电堆输出电压，下移基准特性曲线具有最低的燃料电池电堆输出电压。

9.一种燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制系统，其特征在于，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行权利要求1-5中任一项所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现权利要求1-5中任一项所述的燃料电池系统中的燃料电池电堆含水量的控制方法。