本发明专利技术提供了一种用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，属于氢燃料电池技术领域，解决了现有技术不适用于燃料电池在低温环境下快速启动且易导致燃料电池故障的问题。该装置包括电堆、第一电磁阀、第二电磁阀、氢气加热装置、换热器、节温器、散热器和液氢存储装置。液氢存储装置的输出端一路依次经第一电磁阀、氢气加热装置接电堆的氢气进口，另一路依次经第二电磁阀、换热器的换热支路一接电堆的氢气进口。节温器的输入端一接电堆的冷却液出口，其输入端二依次经散热器、换热器的换热支路二接电堆的冷却液出口，其输出端接电堆的冷却液进口。低温时，可通过外加热方式预热入堆氢气，保障燃料电池低温快速启动，防止电堆冷凝或结冰。凝或结冰。凝或结冰。
【技术实现步骤摘要】
用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统
[0001]本专利技术涉及氢燃料电池
，尤其涉及一种用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统。
技术介绍
[0002]由于具有零排放、无污染、高效等优点，氢燃料电池汽车目前已成为一种备受关注的新能源汽车。常温常压下的氢气能量密度比较小，为保证汽车发动机的功率密度，一般使用低温液氢作为车载储氢方式。
[0003]现有的低温氢气预热方法主要有两种，一种使通过小循环的高温冷却液对冷氢气进行预热，另一种时通过燃料电池排放的热空气对冷氢气进行预热。
[0004]当燃料电池在低温环境下运行时，燃料电池需要快速升温，上述预热方法无法对氢气进行有效加热，此时氢气温度极低，冷氢气进入燃料电池与循环氢气混合后会出现冷凝甚至结冰，造成燃料电池故障或损坏。
技术实现思路
[0005]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，用以解决现有技术不适用于燃料电池在低温环境下快速启动且易导致燃料电池故障的问题。
[0006]一方面，本专利技术实施例提供了一种用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，包括电堆（1）、第一电磁阀（9）、第二电磁阀（7）、氢气加热装置（10）、换热器（8）、节温器（3）、散热器（5）和液氢存储装置（6）；液氢存储装置（6）的输出分为两路，一路依次经第一电磁阀（9）、氢气加热装置（10）接电堆（1）的氢气进口，构成第一预热支路，另一路依次经第二电磁阀（7）、换热器（8）的换热支路一接电堆（1）的氢气进口，构成第二预热支路；节温器（3）的输入端一接电堆（1）的冷却液出口，其输入端二依次经散热器（5）、换热器（8）的换热支路二接电堆（1）的冷却液出口，其输出端接电堆（1）的冷却液进口。
[0007]上述技术方案的有益效果如下：设置了氢气加热装置，在燃料电池低温启动时通过外加热的方式，对冷氢气进行预热，保障燃料电池在低温情况下快速启动，防止燃料电池因氢气温度过低在电堆内发生冷凝或结冰导致系统故障或损坏。同时，还设置了换热器，在燃料电池运行后可利用燃料电池产生的热量对冷氢气进行预热，这时可关闭氢气加热装置，有效降低功耗，同时充分利用液氢气体释放的冷能参与燃料电池运行过程中的降温，充分利用了冷能。
[0008]基于上述系统的进一步改进，该氢气温度调控系统还包括：控制器，用于在燃料电池低温启动时，启动氢气加热装置（10）并开启液氢存储装置（6）、第一电磁阀（9），以通过第一预热支路对冷氢气进行预热；以及，在燃料电池启动后，监测到燃料电池升温至目标温度时，开启第二电磁阀（7），并调整节温器（3）的开度以保证
入堆氢气温度不低于设定值，以通过第一预热支路、第二预热支路一起对冷氢气预热，继续监测到入堆氢气温度升高至换热器（8）可单独预热的标定下限温度时关闭氢气加热装置（10）、第一电磁阀（9），以通过第二预热支路对冷氢气进行预热。
[0009]进一步，所述控制器进一步包括依次连接的数据获取单元、数据处理与控制单元；并且，数据处理与控制单元的输出端分别与第一电磁阀（9）、第二电磁阀（7）、氢气加热装置（10）、节温器（3）、散热器（5）和液氢存储装置（6）的控制端连接。
[0010]进一步，所述数据获取单元进一步包括：氢气温度传感器（11），布设于所述电堆（1）的氢气进口处管道内壁上，用于获取入堆氢气温度；冷却液温度传感器（4），布设于电堆（1）的冷却液进口处管道内壁上，用于获取入堆冷却液温度。
[0011]进一步，所述数据处理与控制单元执行如下程序：在燃料电池低温启动时，启动氢气加热装置（10），并开启液氢存储装置（6）、第一电磁阀（9），以单独通过第一预热支路对冷氢气进行预热；关闭节温器（3），以使节温器（3）的输出端一导通、输出端二关闭，开启燃料电池的冷却液小循环；在燃料电池启动后，监测冷却液温度传感器（4）数据是否达到目标温度，如果是，开启节温器（3）并逐步增大其开度，执行下一步，否则，继续监测；在开启节温器（3）的同时开启第二电磁阀（7），识别开启后氢气温度传感器（11）数据是否低于设定值，如果是，立即关闭第二电磁阀（7），间隔设定时间后再次开启第二电磁阀（7）重复氢气温度传感器（11）数据的上述识别，如果否，执行下一步；继续识别氢气温度传感器（11）数据是否超过换热器（8）可单独预热的标定下限温度,如果是，则关闭第一电磁阀（9）和氢气加热装置（10），以通过第二预热支路对冷氢气预热，如果否，继续下一时刻的识别。
[0012]进一步，所述数据处理与控制单元还执行如下程序：在关闭第一电磁阀（9）和氢气加热装置（10）后，调节节温器（3）的开度以维持冷却液温度传感器（4）数据不超过设定温度；识别节温器（3）的开度是否达到最大，如果是，在冷却液温度传感器（4）数据达到设定温度时，启动散热器，否则，继续增大节温器（3）开度。
[0013]进一步，该氢气温度调控系统还包括；冷却液加热装置（12），布设于电堆（1）的冷却液出口、节温器（3）的输入端一之间，其控制端与控制器的输出端连接。
[0014]进一步，所述数据处理与控制单元还执行如下程序：在燃料电池低温启动时，先启动冷却液加热装置（12）；监测到冷却液温度传感器（4）数据上升至目标温度时，在执行启动氢气加热装置（10），并开启液氢存储装置（6）、第一电磁阀（9）的步骤。
[0015]进一步，该氢气温度调控系统还包括：第三电磁阀（2），设于液氢存储装置（6）的输出端，其控制端与控制器的输出端连
接，用于开启液氢存储装置（6）；进气节气门（13），设于电堆的氢气进口处，其控制端与控制器的输出端连接，用于控制入堆氢气的导通。
[0016]进一步，所述控制器具有显示模块；并且，该显示模块的显示屏上分别显示氢气温度传感器（11）、冷却液温度传感器（4）的实时数据。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：1、当燃料电池低温启动时，通过氢气加热装置预热氢气，防止氢气路温度过低对燃料电池系统造成影响，提高了燃料电池运行可靠性。
[0018]2、当燃料电池运行时，燃料电池升温完成后，监控入堆氢气温度可自动判断换热器参与后是否还满足氢气预热需求，防止温度突变，对燃料电池系统造成影响。
[0019]3、在换热满足氢气预热需求（即具备预热能力），既可以通过换热器给氢气进行加热，同时也可以降低散热需求，最大限度的利用冷能，提高了散热系统温控精度、耐久性。
[0020]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
[0021]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0022]图1示出了实施例1用于液氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，其特征在于，包括电堆（1）、第一电磁阀（9）、第二电磁阀（7）、氢气加热装置（10）、换热器（8）、节温器（3）、散热器（5）和液氢存储装置（6）；液氢存储装置（6）的输出分为两路，一路依次经第一电磁阀（9）、氢气加热装置（10）接电堆（1）的氢气进口，构成第一预热支路，另一路依次经第二电磁阀（7）、换热器（8）的换热支路一接电堆（1）的氢气进口，构成第二预热支路；节温器（3）的输入端一接电堆（1）的冷却液出口，其输入端二依次经散热器（5）、换热器（8）的换热支路二接电堆（1）的冷却液出口，其输出端接电堆（1）的冷却液进口。2.根据权利要求1所述的用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，其特征在于，还包括：控制器，用于在燃料电池低温启动时，启动氢气加热装置（10）并开启液氢存储装置（6）、第一电磁阀（9），以通过第一预热支路对冷氢气进行预热；以及，在燃料电池启动后，监测到燃料电池升温至目标温度时，开启第二电磁阀（7），并调整节温器（3）的开度以保证入堆氢气温度不低于设定值，以通过第一预热支路、第二预热支路一起对冷氢气预热，继续监测到入堆氢气温度升高至换热器（8）可单独预热的标定下限温度时关闭氢气加热装置（10）、第一电磁阀（9），以通过第二预热支路对冷氢气进行预热。3.根据权利要求2所述的用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，其特征在于，所述控制器进一步包括依次连接的数据获取单元、数据处理与控制单元；并且，数据处理与控制单元的输出端分别与第一电磁阀（9）、第二电磁阀（7）、氢气加热装置（10）、节温器（3）、散热器（5）和液氢存储装置（6）的控制端连接。4.根据权利要求3所述的用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，其特征在于，所述数据获取单元进一步包括：氢气温度传感器（11），布设于所述电堆（1）的氢气进口处管道内壁上，用于获取入堆氢气温度；冷却液温度传感器（4），布设于电堆（1）的冷却液进口处管道内壁上，用于获取入堆冷却液温度。5.根据权利要求4所述的用于液氢燃料电池发动机的氢气温度调控系统，其特征在于，所述数据处理与控制单元执行如下程序：在燃料电池低温启动时，启动氢气加热装置（10），并开启液氢存储装置（6）、第一电磁阀（9），以单独通过第一预热支路对冷氢气进行预热；关闭节温器（3），以使节温器（3）的输出端一导通、输出端二关闭...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩竹，李飞强，方川，赵兴旺，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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