本发明专利技术涉及了一种燃料电池汽车辅助供能系统，包括汽车本身原有的一些部件，还包括增设气动发电机、增设整流器，增设气动发电机与减压阀依次设置于高压氢气瓶组和燃料电池之间的气流通路上，增设整流器连接于增设气动发电机与锂电池之间，增设气动发电机接收高压氢气瓶组内高压氢气泄压能量的驱动进而发电产生电能同时经过增设气动发电机的氢气经减压阀后进入燃料电池，增设整流器接收增设气动发电机的电能进行整流后对锂电池充电实现辅助供能，锂电池通过DC/DC变换器为车载辅助电池补充电能，该系统有效地解决了现有技术中燃料电池汽车能量浪费大、整车能量利用率低以及部分工况下锂电池自身能量不足、缺少能量补充等问题，提高了整体能量利用率。
A Fuel Cell Vehicle Auxiliary Energy Supply System
【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池汽车辅助供能系统
本专利技术涉及能量回收利用
，具体涉及一种燃料电池汽车辅助供能系统。
技术介绍
随着全球温室效应的日益严重，随着化石燃料消耗量日益增加，随着环境问题日益被重视，国家开始大力发展清洁能源和新能源汽车。新能源汽车采用电能代替石油等化石燃料作为动力，摆脱对石油的依赖的同时减轻环境污染，是绿色交通的高效解决方案。与传统油耗式汽车相比，用氢燃料电池作为动力的汽车，因燃料电池的能量转换效率高、绿色环保、无振动、噪声低、寿命长、制氢原料多、能源补充快等优点而具有更高的市场竞争力，且已逐渐占领一部分的汽车市场。因此，在不久的将来，氢燃料电池汽车会更受消费者的青睐，将是取代汽车内燃机的理想解决方案，被认为是“汽车工业的未来”。但是目前现有氢燃料电池汽车通常采用高压碳纤维氢气瓶组作为供氢系统，现有车载氢燃料电池系统结构可参考图1所示，其加氢和供氢的过程如下：先将经过加压的氢气充装到氢气瓶中，当氢气需要使用时，要先经过一定的减压措施来将高压氢气减压至适宜的压力范围内，最后才能发生电化学反应。而氢气在加压过程中会消耗大量的电能，在减压过程中，高压氢气的大量压力又会无利用的释放，同时据相关资料介绍，将氢气压缩为高压氢气所需的能量或将压缩氢气泄压所释放的能量可占压缩氢气燃烧能量的8％左右，即会造成不必要的能源浪费。由此可见，在泄压过程中释放的能量很高，如果不加以利用，则燃料电池的整体能量利用率会降低，同时经济性也将变差。基于上述考虑，亟需一种在氢燃料电池汽车中应用能够回收在氢气泄压过程中释放的能量并利用的装置。现在氢燃料电池汽车的能量来源通常主要有锂电池和车载辅助电池，锂电池为高压工作状态(通常为400-800V)，其作用主要是储存由燃料电池产生的电能并利用该电能驱动汽车以及利用该电能为车载空调系统进行供能，车载辅助电池为低压工作状态(通常为24V/12V)，其作用主要是给车上的其他负载供能。因为燃料电池所能提供的电能是由燃料进入燃料电池电堆的速度决定的，故而燃料电池供能不稳定且不能一直以最大功率输出，因此，采用既能充电又能放电的锂电池储存燃料电池产生的电能进而通过锂电池为汽车提供驱动能量；设置车载辅助电池，一方面能够给汽车上的其他负载供电，另一方面还能在汽车所需驱动力较少时利用车载辅助电池储存锂电池内的多余的电量。但是当汽车进行爬坡或者处于低温等恶劣环境运作导致汽车所需驱动力非常大时，锂电池所储存的燃料电池产生的能量经常会不够用，所以需要一种能够辅助锂电池补充电能的方案。除了汽车驱动力，车载空调系统运作也是汽车的一大耗能事件，目前车载空调系统一般是由直流电机和制冷剂来实现制冷的，其工作原理描述如下：锂电池为直流电机供能驱动其工作进而带动压缩机进行工作，当空调的压缩机开始工作时，经过蒸发器的低温低压气态制冷剂会被吸入压缩机内，对制冷剂进行升温和升压，再将高温高压的气态制冷剂送入冷凝器，然后在冷凝器内的制冷剂将热量传递给车外的空气，同时自己发生液化而变成液体。然后液态制冷剂经过节流装置的降温降压之后进入蒸发器，同时蒸发器中低温低压的液态制冷剂吸收经过蒸发器的车内空气的热量而气化，变成气体，气化后的制冷剂则又进入压缩机而进行下一个循环。这样通过制冷剂在系统内的循环，不断吸收车内空气的热量并排到车外空气中，使车内空气的温度逐渐下降。所以汽车在使用空调系统的时候，压缩机需不停的工作而使制冷剂在系统内循环，在此过程中，尤其空调系统所需功率较大的时候，压缩机需要从锂电池中消耗大量能量，当车载空调系统长时间运作时，仍会导致锂电池所储存的燃料电池产生的能量不够用，甚至影响锂电池对汽车的驱动力，影响燃料电池汽车的行驶，导致氢燃料电池汽车的续驶里程急剧下降，所以急需提出一种能在燃料汽车行驶过程中额外产生电能的方案。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中燃料电池汽车的氢气泄压过程能量无法有效利用造成的能量浪费大、整车能量利用率低以及部分工况下锂电池自身能量不足、缺少能量补充等问题，提供了一种燃料电池汽车辅助供能系统，该系统充分地利用了电动汽车原有部件并在简单巧妙加设几个部件后创新地将高压氢气泄压能量回收利用与锂电池充电结合在了一起，提高燃料电池整体能量利用率的同时还有效辅助补充了锂电池的能量，提高了燃料电池汽车整体的经济性，简单易行、高效便捷。本专利技术的技术方案如下：一种燃料电池汽车辅助供能系统，包括汽车电池系统本身的高压氢气瓶组、减压阀、燃料电池以及依次连接的锂电池、DC/DC变换器、车载辅助电池，还包括增设气动发电机、增设整流器，所述增设气动发电机与减压阀依次设置于高压氢气瓶组和燃料电池之间的气流通路上，所述增设整流器连接于所述增设气动发电机与锂电池之间，所述增设气动发电机接收高压氢气瓶组内高压氢气泄压能量的驱动进而发电产生电能同时经过增设气动发电机的氢气经减压阀后进入燃料电池，所述增设整流器接收所述增设气动发电机的电能进行整流后对所述锂电池充电实现辅助供能，所述锂电池通过DC/DC变换器为所述车载辅助电池补充电能。所述的燃料电池汽车辅助供能系统，还包括汽车空调系统本身的直流空调电机、车载压缩机、制冷剂管路以及连接在所述制冷剂管路上的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和空调风道，以及包括三通分流阀、三通合流阀和相互连接的增设涡轮与增设压缩机，所述三通分流阀设置于所述高压氢气瓶组与所述增设气动发电机之间且保持一路分流至所述增设气动发电机同时另一路分流至所述增设涡轮，所述三通合流阀设置于所述减压阀与所述燃料电池之间且保持一路合流来自所述减压阀同时另一路合流来自所述增设涡轮，所述增设压缩机与所述车载压缩机并列设置于所述制冷剂管路上且所述增设压缩机、所述车载压缩机分别独立地与所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器结合制冷剂管路形成气流液流转换通路，所述空调风道靠近蒸发器且内部形成空气交换通路；所述增设涡轮接收流经所述三通分流阀一个分流口的高压氢气泄压能量的驱动以转动进而驱动所述增设压缩机工作对制冷剂进行压缩以实现车载空调系统辅助供能，所述增设气动发电机接收所述三通分流阀另一个分流口的高压氢气泄压能量的驱动进行发电产生电能再经所述增设整流器整流后为所述锂电池充电实现辅助供能。所述增设压缩机和所述车载压缩机相互配合工作，进而制冷剂管路中的制冷剂经所述增设压缩机和所述车载压缩机压缩后经过冷凝器再通过气流液流转换通路进入蒸发器，且在靠近蒸发器的空调风道的空气交换通路中吸收空气热量使得空调风道的空气冷却。所述增设压缩机采用功率在1KW至5KW之间的小功率压缩机，所述车载压缩机采用功率在5KW至15KW之间的大功率压缩机。所述锂电池采用高压工作状态，工作电压为400-800V，所述车载辅助电池采用低压工作状态，工作电压为24V或12V。所述车载辅助电池采用铅酸蓄电池。所述的燃料电池汽车辅助供能系统，还包括设置于所述增设气动发电机与所述增设涡轮之间的单向阀，所述单向阀开启时，流经所述增设气动发电机的较高压氢气单向流入所述增设涡轮进而带动所述增设压缩机工作。本专利技术的技术效果如下：本专利技术涉及了一种燃料电池汽车辅助供能系统，在充分利用燃料电池汽车上汽车电池系统本身的高压氢气瓶组、减压阀、燃料电池以及依次连接的锂电池、DC/DC变换器、车载辅助电池等原有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃料电池汽车辅助供能系统，包括汽车电池系统本身的高压氢气瓶组、减压阀、燃料电池以及依次连接的锂电池、DC/DC变换器、车载辅助电池，其特征在于，还包括增设气动发电机、增设整流器，所述增设气动发电机与减压阀依次设置于高压氢气瓶组和燃料电池之间的气流通路上，所述增设整流器连接于所述增设气动发电机与锂电池之间，所述增设气动发电机接收高压氢气瓶组内高压氢气泄压能量的驱动进而发电产生电能同时经过增设气动发电机的氢气经减压阀后进入燃料电池，所述增设整流器接收所述增设气动发电机的电能进行整流后对所述锂电池充电实现辅助供能，所述锂电池通过DC/DC变换器为所述车载辅助电池补充电能。
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池汽车辅助供能系统，包括汽车电池系统本身的高压氢气瓶组、减压阀、燃料电池以及依次连接的锂电池、DC/DC变换器、车载辅助电池，其特征在于，还包括增设气动发电机、增设整流器，所述增设气动发电机与减压阀依次设置于高压氢气瓶组和燃料电池之间的气流通路上，所述增设整流器连接于所述增设气动发电机与锂电池之间，所述增设气动发电机接收高压氢气瓶组内高压氢气泄压能量的驱动进而发电产生电能同时经过增设气动发电机的氢气经减压阀后进入燃料电池，所述增设整流器接收所述增设气动发电机的电能进行整流后对所述锂电池充电实现辅助供能，所述锂电池通过DC/DC变换器为所述车载辅助电池补充电能。2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车辅助供能系统，其特征在于，还包括汽车空调系统本身的直流空调电机、车载压缩机、制冷剂管路以及连接在所述制冷剂管路上的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和空调风道，以及包括三通分流阀、三通合流阀和相互连接的增设涡轮与增设压缩机，所述三通分流阀设置于所述高压氢气瓶组与所述增设气动发电机之间且保持一路分流至所述增设气动发电机同时另一路分流至所述增设涡轮，所述三通合流阀设置于所述减压阀与所述燃料电池之间且保持一路合流来自所述减压阀同时另一路合流来自所述增设涡轮，所述增设压缩机与所述车载压缩机并列设置于所述制冷剂管路上且所述增设压缩机、所述车载压缩机分别独立地与所述冷凝器、所述膨胀阀、所述蒸发器结合制冷剂管路形成气流液流转换通路，所述空调风道靠近蒸发器且内部形成空气交...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世春，华旸，金鑫娜，潘宇巍，闫啸宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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