一种燃料电池尾排能量回收系统及尾排控制方法技术方案

本申请涉及新能源汽车技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池尾排能量回收系统及尾排控制方法。本发明专利技术提供的燃料电池尾排能量回收系统，包括：燃料电池系统以及膨胀机，所述燃料电池系统中的尾气通过三通阀进入所述膨胀机，所述膨胀机驱动连接有增压设备，所述三通阀上连接有尾排管线，所述增压设备设置在整车的分支系统上。通过将膨胀机与压气机解耦，使膨胀机的转速不再受到压气机电机的影响，能够有效避免废气的驱动力无法使膨胀机的转速与压气机转速一致时，导致系统的整体功耗增加，效率下降的问题。下降的问题。下降的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池尾排能量回收系统及尾排控制方法


[0001]本申请涉及新能源汽车
，具体而言，涉及一种燃料电池尾排能量回收系统及尾排控制方法。

技术介绍

[0002]近年来新能源重卡行业的发展迅猛，尤其在燃料电池重卡方面，良好的发展前景更是愈专利技术显，重卡商用车上的整车需求高，因此随着技术的发展，燃料电池系统的功率也会越来越高以满足整车需求。
[0003]燃料电池系统是利用空气与氢气发生电化学反应，产生电能的同时也会产生热能，进入系统未完全消耗的空气和氢气会从系统尾排管路排出，此排出的气体具有较高的动能和热能，可以利用涡轮膨胀机来进行回收此废气中的能量，以提高系统及整车的效率。
[0004]如上所述，在大功率的燃料电池系统中，未完全参与反应的空气和氢气具有较高的动能和热能，如图1所示，现有技术中的尾排回收方案是将燃料电池系统中的空压机与膨胀机结合，一端为压气机，一端为膨胀机，压气机与膨胀机同轴，膨胀机利用废气的动能与热能膨胀做功转化为空压机转子的动能，为空压机的压气机提供一部分驱动力，通过此技术路线方案实现尾排能量回收，提高燃料电池系统的效率。
[0005]现有技术中膨胀机与压气机同轴同转速，首先压气机需要为燃料电池系统提供满足需求的空气流量及空气压力，由压气机的性能特性可知，当流量与压力确定时，压气机的转速必为定值，即膨胀机转速都会跟随压气机所需求的转速，而当废气的驱动力无法使膨胀机的转速与压气机转速一致时，则需要电动机提供额外的动力来驱动膨胀机，此时膨胀机会成为电机的负载，反而导致系统的功耗增加，效率下降。因此燃料电池系统尾排能量回收的现有技术方案中在某些工况会存在膨胀机回收效率低，导致系统效率下降的问题。

技术实现思路

[0006]本申请的目的是提供一种燃料电池尾排能量回收系统及尾排控制方法，能够将压气机与膨胀机的转速解耦，实现膨胀机的回收效率达到最优，进而达到提高整车效率的目的。
[0007]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种燃料电池尾排能量回收系统，包括：燃料电池系统以及膨胀机，所述燃料电池系统中的尾气通过三通阀进入所述膨胀机，所述膨胀机驱动连接有增压设备，所述三通阀上连接有尾排管线，所述增压设备设置在整车的分支系统上。
[0008]在可选的实施方式中，所述燃料电池系统包括电动机、压气机、储氢系统以及电堆，所述压气机连接在所述电动机的动力输出端，所述压气机与所述储氢系统分别通过连接管线与所述电堆连接。
[0009]在可选的实施方式中，所述电堆的下游连接有分水器，所述三通阀通过连接管线设置在所述分水器的下游。
[0010]在可选的实施方式中，所述三通阀包括主路及旁通路，所述燃料电池系统的尾气通过所述主路进入所述膨胀机。
[0011]在可选的实施方式中，所述尾排管线连接在所述旁通路上，所述膨胀机连接有膨胀机尾排管线。
[0012]在可选的实施方式中，所述膨胀机与所述增压设备分别包括膨胀机转轴及增压设备转轴，所述膨胀机转轴与所述增压设备转轴连接，或者所述膨胀机转轴与所述增压设备转轴同轴设置。
[0013]在可选的实施方式中，还包括控制系统，所述分水器与所述三通阀之间设置有压力传感器，所述三通阀包括电控三通阀，所述电控三通阀及所述压力传感器分别与所述控制系统电连接。
[0014]在可选的实施方式中，所述增压设备包括与所述膨胀机连接的空调压缩机，所述分支系统包括整车空调系统。
[0015]在可选的实施方式中，所述增压设备包括与所述膨胀机连接的打气泵，所述分支系统包括整车制动系统。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种尾排控制方法，根据前述实施方式中任一项所述的燃料电池尾排能量回收系统进行，包括以下步骤：
[0017]开启燃料电池系统；
[0018]判断整车分支系统是否运行，如果分支系统没有运行，燃料电池系统中的尾气通过三通阀的旁通路排放；
[0019]如果分支系统运行，燃料电池系统中的尾气通过三通阀的主路进入膨胀机，膨胀机回收燃料电池系统排放尾气中的能量，驱动增压设备；
[0020]通过判定燃料电池系统中的尾气排放压力是否超压，动态调整三通阀上主路以及旁通路的开度，以实现能量回收过程中的动态泄压。
[0021]通过将膨胀机与压气机解耦，使膨胀机的转速不再受到压气机电机的影响，能够有效避免废气的驱动力无法使膨胀机的转速与压气机转速一致时，导致系统的整体功耗增加，效率下降的问题。
[0022]本申请的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0023]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，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
[0024]图1为现有技术中燃料电池尾排能量回收系统的结构示意图；
[0025]图2为本申请中实施例1中燃料电池尾排能量回收系统的结构示意图；
[0026]图3为本申请中实施例1中燃料电池尾排控制方法的流程示意图；
[0027]图4为本申请中实施例2中燃料电池尾排能量回收系统的结构示意图；
[0028]图5为本申请中实施例2中燃料电池尾排控制方法的流程示意图。
[0029]图标：
[0030]1‑
燃料电池系统；11
‑
空滤；12
‑
压气机；13
‑
电动机；14
‑
储氢系统；15
‑
电堆；16
‑
分水器；
[0031]2‑
三通阀；21
‑
尾排管线；
[0032]3‑
膨胀机；31
‑
膨胀机尾排管线；
[0033]4‑
空调压缩机；41
‑
整车空调系统；
[0034]5‑
打气泵；51
‑
整车制动系统。
具体实施方式
[0035]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0036]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]在本申请的描述中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池尾排能量回收系统，其特征在于，包括：燃料电池系统以及膨胀机，所述燃料电池系统中的尾气通过三通阀进入所述膨胀机，所述膨胀机驱动连接有增压设备，所述三通阀上连接有尾排管线，所述增压设备设置在整车的分支系统上。2.根据权利要求1所述的燃料电池尾排能量回收系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括电动机、压气机、储氢系统以及电堆，所述压气机连接在所述电动机的动力输出端，所述压气机与所述储氢系统分别通过连接管线与所述电堆连接。3.根据权利要求2所述的燃料电池尾排能量回收系统，其特征在于，所述电堆的下游连接有分水器，所述三通阀通过连接管线设置在所述分水器的下游。4.根据权利要求2所述的燃料电池尾排能量回收系统，其特征在于，所述三通阀包括主路及旁通路，所述燃料电池系统的尾气通过所述主路进入所述膨胀机。5.根据权利要求4所述的燃料电池尾排能量回收系统，其特征在于，所述尾排管线连接在所述旁通路上，所述膨胀机连接有膨胀机尾排管线。6.根据权利要求1所述的燃料电池尾排能量回收系统，其特征在于，所述膨胀机与所述增压设备分别包括膨胀机转轴及增压设备转轴，所述膨胀机转轴与所述增压设备转轴连接，或者所述膨胀机...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴阳年，李鹏伟，姜楠，吴红，
申请(专利权)人：尖峰科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：