【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池系统领域，尤其涉及一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统。
技术介绍
1、近年来，氢能技术的迅速发展推动越来越多的企业加入氢燃料电池系统研发的队伍，大大促进了氢能重卡的发展，从而对燃料电池系统的技术提出了进一步的要求。燃料电池系统在反应过程中阳极的氢气与阴极空气中的氧气进行电化学反应产生能量。然而阴极空气中只有占比20%的氧气发生了反应，剩余未反应的气体与反应生成的水随尾排排出。排出的气体的量大并且具有一定的能量，可以采用带能量回收的空压机，即涡轮膨胀机来回收这部分能量，进而提高系统效率。由于燃料电池系统功率越大，系统的寄生功率也越高，故这一能量回收技术在大功率燃料电池系统中的应用更为广泛。
2、现有大功率燃料电池系统通常采用涡轮膨胀机来进行上述能量回收过程，这种膨胀机一端为压气机一端为膨胀机，压端与涡端同轴并且同转速。压端根据电堆需求来提供一定流量及压力的气体，当电堆需求确定时，压气端转速也是确定的。由于两端同轴，涡端的转速与压端是一致的。由于现有技术中压气机与膨胀机转速相同，膨胀机转速会响应压气机的转速。由于系统在低电密运行时，电堆出口的气体能量较低，导致膨胀机转速无法跟随压气机，这时需要电机提供额外的功率来驱动膨胀机，从而膨胀机变成系统的负载，产生寄生功耗，导致空压机整体效率降低，系统整体效率降低。因此现有技术方案并不能保证膨胀机在系统全功率范围内都能带来能量回收，进而不能全面的提高系统整体效率。
技术实现思路
1、针对
技术介绍
中存在的问题
2、本专利技术提出一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，包括：
3、通过电化学反应产生能量和尾排废气的电堆；
4、根据系统电密大小切换电堆尾排路径的电控截止三通阀；
5、系统低电密运行时，通过电控截止三通阀进气来回收能量的涡轮发电机；
6、系统高电密运行时，通过电控截止三通阀进气来回收能量的膨胀机；
7、以及与上述各电器信号连接的控制单元。
8、优选的，电控截止三通阀设置为开度θ1时，控制电堆排出的废气进入涡轮发电机发电。
9、优选的，电控截止三通阀设置为开度θ2时，控制电堆排出的废气经分水器输送至膨胀机涡端回收。
10、优选的，膨胀机通过提前标定，得到涡端在没有实际能量回收状态下的功率范围，并根据该功率范围设置功率阈值，用于判断系统电密状态。
11、优选的，功率阈值为w1；系统低电密运行时系统需求功率≤w1；系统高电密运行时系统需求功率＞w1。
12、优选的，涡轮发电机回收的能量输送至dcdc，并经dcdc输送至高压母线，供其它高压部件使用。
13、优选的，膨胀机涡端回收后的废气最终经混合室排入大气，回收的能量输送至中冷器，用于制冷剂的制备。
14、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益的技术效果：电控截止三通阀根据电密大小切换电堆尾排路径。系统低电密运行时，电控截止三通阀设置为开度θ1，涡轮发电机通过电控截止三通阀进气，电堆排出的废气进入涡轮发电机发电。系统高电密运行时，电控截止三通阀设置为开度θ2，膨胀机通过电控截止三通阀进气，电堆排出的废气经分水器输送至膨胀机涡端回收来回收能量。使得电堆在全功率范围排出的废气都能得以利用回收，提高了整体能源利用率。该方案可以根基客户需求自行调节能量回收方式，可直接跨过膨胀机涡端，进而只利用涡轮发电机进行能量回收利用。本方案布置简单，控制相对容易，可根据客户需求适用于更多的应用场合。
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1.一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，电控截止三通阀设置为开度θ1时，控制电堆排出的废气进入涡轮发电机发电。
3.根据权利要求1所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，电控截止三通阀设置为开度θ2时，控制电堆排出的废气经分水器输送至膨胀机涡端回收。
4.根据权利要求1所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，膨胀机通过提前标定，得到涡端在没有实际能量回收状态下的功率范围，并根据该功率范围设置功率阈值，用于判断系统电密状态。
5.根据权利要求4所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，功率阈值为W1；系统低电密运行时系统需求功率≤W1；系统高电密运行时系统需求功率＞W1。
6.根据权利要求2所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，涡轮发电机回收的能量输送至DCDC，并经DCDC输送至高压母线，供其它部件使用。
7.根据权利要求3所述
...【技术特征摘要】
1.一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，电控截止三通阀设置为开度θ1时，控制电堆排出的废气进入涡轮发电机发电。
3.根据权利要求1所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，电控截止三通阀设置为开度θ2时，控制电堆排出的废气经分水器输送至膨胀机涡端回收。
4.根据权利要求1所述的一种全面提高电堆尾排利用率的燃料电池系统，其特征在于，膨胀机通过提前标定，得到涡端在没有实际能量回收状态下的功率范围，并根据该功率范...
【专利技术属性】
技术研发人员：马光磊，李翠翠，
申请(专利权)人：氢质氢离北京氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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