一种可能量回收的燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术涉及燃料电池系统领域，公开了一种可能量回收的燃料电池系统，包括燃料电池控制器、电控三通阀、空压机、进气压力传感器、机械涡轮增压器、空滤、流量计与电堆，电控三通阀分别与流量计、空压机和机械涡轮增压器连接，空压机、电堆与机械涡轮增压器依次相连形成闭合回路，空滤与流量计相连，进气压力传感器设置在空压机进气口处的管路上，空压机、电控三通阀与进气压力传感器均与燃料电池控制器连接，燃料电池系统通过燃料电池控制器接收进气压力传感器上的压力值判断是否连通电控三通阀与机械涡轮增压器之间的管路进行能量回收。本实用新型专利技术既达到回收燃料电池系统排出废气的能量，减少空压机功耗，又提高燃料电池系统的效率。系统的效率。系统的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种可能量回收的燃料电池系统


[0001]本技术涉及燃料电池系统领域，特别提供了一种可能量回收的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]近年来，零污染的燃料电池系统飞速发展，燃料电池系统所需的功率也越来越大，但随之而来的，大功率的燃料电池需要的空压机的流量和压力也紧随增加，因此空压机所消耗的功率也越来越大。
[0003]大功率的燃料电池系统中，空气和氢气反应后产生的热能和废气，可以通过涡轮来回收利用，进而减少空压机的功耗。现有的燃料电池系统利用涡轮和压气机同轴，通过电机驱动涡轮与单个压轮或双个压轮实现涡轮能量回收的目的，但现有技术存在着气动性能较差、压比低，造成无法满足大功率燃料电池系统需求问题，或系统在低功率工况点时，使涡轮成为电机的负载，增加电机的功耗，导致系统效率降低的问题。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术燃料电池在低电密时，涡轮成为电机的负载，增加电机功耗导致电池系统效率降低的问题，本技术提供了一种可能量回收的燃料电池系统。
[0005]本技术的技术方案如下：
[0006]为了解决现有技术燃料电池在低电密时，涡轮成为电机的负载，增加电机功耗导致电池系统效率降低的问题，本技术提供了一种可能量回收的燃料电池系统。
[0007]本技术的技术方案如下：
[0008]一种可能量回收的燃料电池系统，包括燃料电池控制器、电控三通阀、空压机、进气压力传感器、机械涡轮增压器、空滤、流量计与电堆，所述电控三通阀分别与流量计、空压机和机械涡轮增压器连接，所述空压机、电堆与机械涡轮增压器依次相连形成闭合回路，所述空滤与流量计相连，所述进气压力传感器设置在所述空压机进气口处的管路上，所述空压机、电控三通阀与进气压力传感器均与所述燃料电池控制器连接，燃料电池系统通过所述燃料电池控制器接收所述进气压力传感器上的压力值判断是否连通电控三通阀与所述机械涡轮增压器之间的管路进行能量回收。
[0009]进一步地，还包括有中冷器、增湿器、分水器与节气门，所述节气门与所述燃料电池控制器连接，所述中冷器、分水器均与所述增湿器相连，所述增湿器与所述电堆连接，所述中冷器与所述空压机连接，所述分水器通过节气门与所述机械涡轮增压器连接。
[0010]进一步地，所述机械涡轮增压器包括有压轮与涡轮，所述机械涡轮增压器通过设置有压轮的一端分别与所述电控三通阀及进气压力传感器连接，所述机械涡轮增压器通过设置有涡轮的一端与所述节气门连接，所述涡轮通过利用电堆排出的高温高压气体做功产生动能，进而带动所述压轮转动，转动的压轮对由所述电控三通阀流入的空气进行增压。
[0011]进一步地，所述空压机包括电机、一级压轮与二级压轮，所述一级压轮与二级压轮
设置在所述电机两侧，所述电机驱动所述一级压轮与二级压轮，所述进气压力传感器设置在所述一级压轮进气口处的管路上，所述一级压轮与所述二级压轮相连。
[0012]进一步地，所述空滤与空气接触，空气流经空滤与流量计，再通过电控三通阀控制流向机械涡轮增压器或空压机。
[0013]根据上述中所述的具有能量回收的燃料电池系统的控制方法，所述方法包括：
[0014]S1：通过所述燃料电池控制器控制所述电控三通阀关闭连通所述机械涡轮增压器的阀门，使机械涡轮增压器不介入到燃料电池系统的工作中，多次检测燃料电池系统在不同工况下工作时，空压机入口处的压力；
[0015]S2：通过所述燃料电池控制器控制所述电控三通阀开启连通所述机械涡轮增压器的阀门，使机械涡轮增压器介入到燃料电池系统的工作中，多次检测燃料电池系统在与S1同工况下工作时，空压机入口处的压力；
[0016]S3：对两次检测到的空压机入口处的压力进行比较，根据比较结果调节所述机械涡轮增压器介入燃料电池系统工作时的电控三通阀，得到在该工况下的电控三通阀的目标开度，通过燃料电池控制器进行标定目标开度；
[0017]S4：标定完成后，燃料电池系统在不同的工况下工作时，电控三通阀即可按照已标定好的目标开度打开或关闭连接进气压力传感器的阀门，进行能量回收。
[0018]进一步地，所述S1包括：拆除燃料电池系统中的机械涡轮增压器与电控三通阀、机械涡轮增压器与进气压力传感器之间的连接管路，此时空气的流经路径从所述空滤进入，流经流量计、电控三通阀与空压机，进入到电堆内，再通过所述进气压力传感器检测燃料电池系统在某工况下工作时，空压机入口处的压力，设为p1。
[0019]进一步地，所述S2包括：复位燃料电池系统中的机械涡轮增压器与电控三通阀、机械涡轮增压器与进气压力传感器之间的连接管路，通过电控三通阀关闭电控三通阀与进气压力传感器之间的连接管路，此时空气的流经路径从所述空滤进入，流经流量计、电控三通阀、机械涡轮增压器与空压机，进入到电堆内，再通过所述进气压力传感器检测燃料电池系统在与S1同工况下工作时，空压机入口处的压力，设为P1。
[0020]进一步地，所述S3包括：
[0021]S31：当P1＜p1，此时所述机械涡轮增压器对空压机的进气形成了阻碍作用，通过燃料电池控制器对所述电控三通阀进行调节，打开所述电控三通阀与进气压力传感器之间的连接管路，关闭所述电控三通阀与机械涡轮增压器之间的连接管路，使所述电控三通阀与进气压力传感器之间的连接管路流通有空气，直至P1≥p1，得到该工况下电控三通阀的目标开度；
[0022]S32：当P1＝p1，此时所述机械涡轮增压器对空压机的进气无阻碍作用，即无需对电控三通阀进行调节；
[0023]S33：当P1＞p1，此时所述机械涡轮增压器对通过电控三通阀流入的空气进行增压，达到能量回收的目的，即无需对电控三通阀进行调节。
[0024]本技术的有益效果至少包括：通过将机械涡轮增压器与空压机解耦，电机仅驱动一级压轮和二级压轮，既达到回收燃料电池系统排出废气的能量，减少空压机功耗，又提高燃料电池系统的效率；同时可以避免机械涡轮增压器成为电机的负载，导致电机功耗增加，进而导致燃料电池系统效率降低的问题。
附图说明
[0025]图1为本技术的燃料电池系统的结构示意图。
[0026]其中：
[0027]1‑
燃料电池控制器；
[0028]2‑
电控三通阀；
[0029]3‑
空压机；
[0030]301
‑
电机；302
‑
一级压轮；303
‑
二级压轮；
[0031]4‑
进气压力传感器；
[0032]5‑
机械涡轮增压器；
[0033]501
‑
压轮；502
‑
涡轮；
[0034]6‑
空滤；
[0035]7‑
流量计；
[0036]8‑
电堆；
[0037]9‑
中冷器；
[0038]10
‑
增湿器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可能量回收的燃料电池系统，其特征在于：包括燃料电池控制器、电控三通阀、空压机、进气压力传感器、机械涡轮增压器、空滤、流量计与电堆，所述电控三通阀分别与流量计、空压机和机械涡轮增压器连接，所述空压机、电堆与机械涡轮增压器依次相连形成闭合回路，所述空滤与流量计相连，所述进气压力传感器设置在所述空压机进气口处的管路上，所述空压机、电控三通阀与进气压力传感器均与所述燃料电池控制器连接，燃料电池系统通过所述燃料电池控制器接收所述进气压力传感器上的压力值判断是否连通电控三通阀与所述机械涡轮增压器之间的管路进行能量回收。2.根据权利要求1所述的一种可能量回收的燃料电池系统，其特征在于：还包括有中冷器、增湿器、分水器与节气门，所述节气门与所述燃料电池控制器连接，所述中冷器、分水器均与所述增湿器相连，所述增湿器与所述电堆连接，所述中冷器与所述空压机连接，所述分水器通过节气门与所述机械涡轮增压器连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏伟，李飞强，高云庆，周宝，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：