一种燃料电池空气循环系统技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池空气循环系统，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术很难在不影响耐久性的基础上实现长时间零功率的问题

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池空气循环系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池空气循环系统
。

技术介绍

[0002]随着传统汽车对环境污染的影响越来越严重，有着效率高
、
零污染
、
续驶里程长等优点的燃料电池汽车越来越受到人们青睐
。
燃料电池的工作原理是，氢气和氧气在催化剂的作用下发生电化学反应，将化学能转换成电能
。
[0003]当燃料电池输出电流很小或为零的时候给电堆通入空气，此时会产生高电位，电位过高会极大地损伤燃料电池寿命
。
因此，为了降低电位，需要控制空气流量
。
当空气流量很小时，空气在电堆内分布不均匀，不仅会有很多的高电位，还会有很多低电位，电位过低容易出现反极，严重影响电堆寿命
。
[0004]针对长时间零功率场景，为了防止长时间高电位出现，不得不采取关机策略，频繁关机会执行频繁的吹扫操作，尤其是冬季长时间冷吹扫操作，对电堆耐久性的影响很大
。
[0005]在空气路增加循环泵是一种较为普遍的方案，当入堆空气气量很小的时候，通过提高空气的循环流量来提高空气分配的一致性，保证每一片都有合适的空气供给
。
但增加空气循环泵后，增加燃料电池系统的成本，现有空气循环泵的故障率普遍较高，还会影响燃料电池产品的可靠性，所以该方案目前仅存在于实验室中
。

技术实现思路

[0006]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种燃料电池空气循环系统，用以解决现有技术很难在不影响耐久性的基础上实现长时间零功率的问题
。
[0007]一方面，本专利技术实施例提供了一种燃料电池空气循环系统，包括电堆
、
空压机
、
中冷器
、
入口节气门
、
雾化腔
、
喷雾水泵
、
尾排节气门
、
分水件
、
密封阀
、
恒温储水罐
、
控制器；其中，
[0008]电堆的空气入口依次经雾化腔
、
入口节气门
、
中冷器接经空压机的输出端，其空气尾气出口经尾排节气门接分水件的进气口；分水件的出气口经密封阀通入外部大气中，其出液口依次恒温储水罐
、
喷雾水泵接雾化腔的进水口；
[0009]控制器，用于在燃料电池进入零功率运行状态时，先控制恒温储水罐内水排出，再关闭密封阀和入口节气门，并打开尾排节气门，使得空气在电堆
‑
尾排节气门
‑
分水件
‑
恒温储水罐
‑
喷雾水泵
‑
雾化腔
‑
电堆的循环回路内往复，以保证电堆内所有单片电池电压的一致性
。
[0010]上述技术方案的有益效果如下：提供了一种不增加循环泵就可以实现空气循环的方案，以便在不影响电堆耐久性的基础上实现长时间零功率功能
。
在现有喷雾增湿架构不改变的情况下，通过采用调整喷雾水泵的工作方式以及空气路的补气方式，实现空气再循环，最终实现长时间0功率的方法
。
可以在现有喷淋增湿架构的基础上上，无需任何修改以实现长时间零功率的功能，不额外增加系统成本，不增加系统的故障率，提高电堆的使用寿
命
。
[0011]基于上述系统的进一步改进，该燃料电池空气循环系统还包括旁通节气门
、
尾排管路；其中，
[0012]空压机的输出经中冷器后分为两路，一路依次经入口节气门
、
雾化腔接电堆的空气入口，另一路经旁通节气门接尾排管路
。
[0013]进一步，该燃料电池空气循环系统还包括排水阀；并且，
[0014]恒温储水罐的底部设有排水口，该排水口与排水阀连接
。
[0015]进一步，所述控制器执行如下程序：
[0016]S1.
识别燃料电池是否进入零功率运行模式，如果是，执行下一步，否则，继续下一时刻燃料电池是否进入零功率运行模式的识别；
[0017]S2.
控制燃料电池的输出电流降低至燃料电池系统允许的最小可持续输出电流点；
[0018]S3.
打开排水阀，控制恒温储水罐内水排出后，关闭密封阀，并将喷雾水泵的转速调整至零功率运行模式对应的转速；
[0019]S4.
控制燃料电池的输出电流降低至零功率运行模式对应的目标电流点；
[0020]S5.
控制入口节气门逐渐关闭，并打开旁通节气门；
[0021]S6.
调整旁通节气门的开度
、
空压机的转速，使得中冷器输出气体的气压处于设定目标范围；
[0022]S7.
识别燃料电池进入零功率运行模式是否成功，如果否，重新执行步骤
S6
～
S7。
[0023]进一步，该燃料电池空气循环系统还包括：
[0024]温压一体传感器，设于中冷器的输出端管道内壁上，用于获取中冷器输出气体的温度
、
气压，发送至控制器；
[0025]消音器，设于尾排管路上，用于对旁通节气门
、
密封阀输出的气体进行消音操作
。
[0026]进一步，控制器进一步执行如下子程序以完成步骤
S1
中识别燃料电池是否进入零功率运行模式的功能：
[0027]S11.
确定燃料电池是否正常运行，如果是，执行下一步；
[0028]S12.
在燃料电池正常运行时，定时判断下一时刻燃料电池的目标功率是否为0，如果是，判定燃料电池进入零功率运行模式，否则，判定燃料电池未进入零功率运行模式
。
[0029]进一步，控制器执行如下子程序完成步骤
S3
的功能：
[0030]S31.
打开排水阀，按照恒温储水罐水满条件设置排水阀的排水时间，将恒温储水罐内的水完全排出；
[0031]S32.
排水结束后，关闭密封阀，并控制尾排节气门全开，同时，控制喷雾水泵调整至零功率运行模式对应的转速
。
[0032]进一步，控制器执行如下子程序以完成步骤
S7
识别燃料电池进入零功率运行模式是否成功的功能：
[0033]S71.
获取燃料电池的实际电流；
[0034]S72.
识别燃料电池的实际电流是否在零功率运行模式对应的设定电流范围内，如果是，判定燃料电池进入零功率运行模式成功，否则，判定燃料电池进入零功率运行模式未成功
。
[0035]进一步，该燃料电池空气循环系统还包括燃料电池单片电压巡检装置；该燃料电池单片电压巡检装置的输入端接电堆内每一单片电池的供电端，用于获取电堆内每一单片本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种燃料电池空气循环系统，其特征在于，包括电堆
、
空压机
、
中冷器
、
入口节气门
、
雾化腔
、
喷雾水泵
、
尾排节气门
、
分水件
、
密封阀
、
恒温储水罐
、
控制器；其中，电堆的空气入口依次经雾化腔
、
入口节气门
、
中冷器接经空压机的输出端，其空气尾气出口经尾排节气门接分水件的进气口；分水件的出气口经密封阀通入外部大气中，其出液口依次恒温储水罐
、
喷雾水泵接雾化腔的进水口；控制器，用于在燃料电池进入零功率运行状态时，先控制恒温储水罐内水排出，再关闭密封阀和入口节气门，并打开尾排节气门，使得空气在电堆
‑
尾排节气门
‑
分水件
‑
恒温储水罐
‑
喷雾水泵
‑
雾化腔
‑
电堆的循环回路内往复，以保证电堆内所有单片电池电压的一致性
。2.
根据权利要求1所述的燃料电池空气循环系统，其特征在于，还包括旁通节气门
、
尾排管路；其中，空压机的输出经中冷器后分为两路，一路依次经入口节气门
、
雾化腔接电堆的空气入口，另一路经旁通节气门接尾排管路
。3.
根据权利要求1或2所述的燃料电池空气循环系统，其特征在于，还包括排水阀；并且，恒温储水罐的底部设有排水口，该排水口与排水阀连接
。4.
根据权利要求3所述的燃料电池空气循环系统，其特征在于，所述控制器执行如下程序：
S1.
识别燃料电池是否进入零功率运行模式，如果是，执行下一步，否则，继续下一时刻燃料电池是否进入零功率运行模式的识别；
S2.
控制燃料电池的输出电流降低至燃料电池系统允许的最小可持续输出电流点；
S3.
打开排水阀，控制恒温储水罐内水排出后，关闭密封阀，并将喷雾水泵的转速调整至零功率运行模式对应的转速；
S4.
控制燃料电池的输出电流降低至零功率运行模式对应的目标电流点；
S5.
控制入口节气门逐渐关闭，并打开旁通节气门；
S6.
调整旁通节气门的开度
、
空压机的转速，使得中冷器输出气体的气压处于设定目标范围；
S7.
识别燃料电池进入零功率运行模式是否成功，如果否，重新执行步骤
S6
～
S7。5.
根据权利要求4所述的燃料电池空气循环系统，其特征在于，还包括：温压一体传感器，设于中冷器的输出端管道内壁上，用于获取中冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛有冬，赵兴旺，李文文，罗玉兰，槐佳，周宝，
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：