一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，包括截止阀；所述截止阀的输入端连接至所述电堆的空气出口端，输出端连接至所述流量计的输出端与所述空压机的输入端之间；所述截止阀打开时，所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气通过所述截止阀输入至所述空压机的输入端口，使所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气再循环进入所述电堆，以解决所述空压机无法满足底空气流量供给导致氧饥饿的问题。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术所提出的技术方案通过将贫氧空气再循环进入阴极，相同计量比下降低氧气分压，导致氧气饥饿，降低开路电压，提升系统寿命，达到系统效率与寿命的平衡。

【技术实现步骤摘要】
一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统
本专利技术涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统。
技术介绍
燃料电池系统存在怠速充电与怠速关机两种怠速状态，当怠速充电使动力电池的电量超过阈值时，燃料电池需要进入怠速关机状态。为了在怠速关机状态下快速启动，需要燃料电池系统能够以一定的系统功率输出以使冷却液温度维持在一定温度，同时需要尽可能的降低系统输出，以提升氢气利用率。为了达到上述平衡，常用的方式是采用间歇性对系统拉载。间歇性拉载会导致系统持续处于OCV状态(开路电压)，OCV电压较高会对电堆寿命产生影响，因此需要降低系统OCV电压。传统的燃料电池无法实现怠速关机，导致在配备的动力电池电量较小时，动力电池电量充满后，系统必须关机，导致电堆频繁的启停影响电堆寿命，而且怠速时间较长时，冷却液温度较低，无法实现快速拉载。传统具备怠速关机功能的燃料电池系统，主要的方式是通过过量空气供应，降低氢气分压，导致氢饥饿，会产生氢空界面影响电堆寿命。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，包括：电堆、背压阀、空气滤清气、流量计、空压机、中冷器和加湿器；所述空气滤清气通过流量计连接至所述空压机的输入端，所述空压机的输出端连接至所述中冷器的输入端，所述中冷器的输出端连接至所述加湿器的输入端，所述加湿器的输出端连接至所述电堆的空气进口端；空气通过所述空气滤清器，依次经过所述流量计、所述空压机、所述中冷器及所述加湿器处理后输入至所述电堆；所述电堆的空气出口端连接至所述背压阀的输入端口；所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，还包括截止阀；所述截止阀的输入端连接至所述电堆的空气出口端，输出端连接至所述流量计的输出端与所述空压机的输入端之间；所述截止阀打开时，所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气通过所述截止阀输入至所述空压机的输入端口，使所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气再循环进入所述电堆，以解决所述空压机无法满足底空气流量供给导致氧饥饿的问题。进一步地，所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统还包括水泵、节温器及散热器；所述电堆的冷却液出口端连接至所述水泵的输入端口，所述水泵分别与所述节温器及所述散热器电性连接，所述散热器与所述节温器电性连接，所述节温器的输出端口连接至所述电堆的冷却液入口端，以对所述电堆的冷却液温度进行调节。进一步地，所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统还包括电磁阀、比例阀和氢气循环泵；所述电堆的氢气出口端和氢气入口端分别连接至所述氢气循环泵的输入端口和输出端口；所述电磁阀的输出端口连接至所述比例阀的输入端口，所述比例阀的输入端口连接至所述电堆的氢气入口端；氢气经所述电磁阀和所述比例阀进入电堆，在所述氢气循环泵的作用下对氢气进行循环利用。进一步地，所述空压机、中冷器、加湿器及所述截止阀共同构成了所述电堆的空气再循环回路，使用时，间歇性的关闭所述空气再循环回路中的截止阀，同时间歇性的进行氢气供给，以满足维持冷却液温度的拉载需求，稳定冷却液温度。进一步地，间歇性的关闭所述空气再循环回路中的截止阀，具体为：所述背压阀开时，关闭所述截止阀，所述截止阀开时，关闭所述背压阀；具体间歇时间根据实际应用需求进行设定。进一步地，所述空压机为离心式空压机，开机后流量会较大的情况，通过通入贫氧空气，可以有效解决空压机无法满足低空气流量供给导致氧饥饿的问题。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术所提出的技术方案在原空气系统单向回路的基础上增加空气再循环回路，将贫氧空气再循环进入电堆。通过将贫氧空气再循环进入阴极，相同计量比下降低氧气分压，导致氧气饥饿，降低开路电压，提升系统寿命，达到系统效率与寿命的平衡。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例中一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统的结构图；图2是本专利技术实施例中一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统间歇性控制空气再循环回路的策略示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术的实施例提供了一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统；请参阅图1，图1是本专利技术实施例中一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统的结构图；所述的一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，包括：电堆(氢能燃料)、背压阀、空气滤清气、流量计、空压机、中冷器和加湿器；所述空气滤清气通过流量计连接至所述空压机的输入端，所述空压机的输出端连接至所述中冷器的输入端，所述中冷器的输出端连接至所述加湿器的输入端，所述加湿器的输出端连接至所述电堆的空气进口端；空气通过所述空气滤清器，依次经过所述流量计、所述空压机、所述中冷器及所述加湿器处理后输入至所述电堆；所述电堆的空气出口端连接至所述背压阀的输入端口；所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统还包括截止阀；所述截止阀的输入端连接至所述电堆的空气出口端，输出端连接至所述流量计的输出端与所述空压机的输入端之间；所述截止阀打开时，所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气通过所述截止阀输入至所述空压机的输入端口，使所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气再循环进入所述电堆，以解决所述空压机无法满足底空气流量供给导致氧饥饿的问题。所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统还包括水泵、节温器及散热器；所述电堆的冷却液出口端连接至所述水泵的输入端口，所述水泵分别与所述节温器及所述散热器电性连接，所述散热器与所述节温器电性连接，所述节温器的输出端口连接至所述电堆的冷却液入口端，构成所述电堆的冷却液供应回路，以对所述电堆的冷却液温度进行调节。所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统还包括电磁阀、比例阀和氢气循环泵；所述电堆的氢气出口端和氢气入口端分别连接至所述氢气循环泵的输入端口和输出端口；所述电磁阀的输出端口连接至所述比例阀的输入端口，所述比例阀的输入端口连接至所述电堆的氢气入口端，构成所述电堆的氢气供应回路，氢气经所述电磁阀和所述比例阀进入电堆，在所述氢气循环泵的作用下对氢气进行循环利用。所述空压机、中冷器、加湿器及所述截止阀共同构成了所述电堆的空气再循环回路，使用时，间歇性的关闭所述空气再循环回路中的截止阀，同时间歇性的进行氢气供给，以满足维持冷却液温度的拉载需求，稳定冷却液温度。所述背压阀开时，关闭所述截止阀，所述截止阀开时，关闭所述背压阀；具体间歇时间根据实际应用需求进行设定；具体操作策略见图2，其中①为系统输出功率曲线，②为截止阀开度曲线，③为背压阀开度曲线，④为氢气压力曲线。所述空压机为离心式空压机，开机后流量会较大的情况，通过通入贫氧空气，可以有效解决空压机无法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，包括：电堆、背压阀、空气滤清气、流量计、空压机、中冷器和加湿器；所述空气滤清气通过流量计连接至所述空压机的输入端，所述空压机的输出端连接至所述中冷器的输入端，所述中冷器的输出端连接至所述加湿器的输入端，所述加湿器的输出端连接至所述电堆的空气进口端；空气通过所述空气滤清器，依次经过所述流量计、所述空压机、所述中冷器及所述加湿器处理后输入至所述电堆；所述电堆的空气出口端连接至所述背压阀的输入端口；其特征在于：/n所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，还包括截止阀；所述截止阀的输入端连接至所述电堆的空气出口端，输出端连接至所述流量计的输出端与所述空压机的输入端之间；所述截止阀打开时，所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气通过所述截止阀输入至所述空压机的输入端口，使所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气再循环进入所述电堆，以解决所述空压机无法满足底空气流量供给导致氧饥饿的问题。/n

【技术特征摘要】
1.一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，包括：电堆、背压阀、空气滤清气、流量计、空压机、中冷器和加湿器；所述空气滤清气通过流量计连接至所述空压机的输入端，所述空压机的输出端连接至所述中冷器的输入端，所述中冷器的输出端连接至所述加湿器的输入端，所述加湿器的输出端连接至所述电堆的空气进口端；空气通过所述空气滤清器，依次经过所述流量计、所述空压机、所述中冷器及所述加湿器处理后输入至所述电堆；所述电堆的空气出口端连接至所述背压阀的输入端口；其特征在于：
所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，还包括截止阀；所述截止阀的输入端连接至所述电堆的空气出口端，输出端连接至所述流量计的输出端与所述空压机的输入端之间；所述截止阀打开时，所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气通过所述截止阀输入至所述空压机的输入端口，使所述电堆的空气出口端输出的贫氧空气再循环进入所述电堆，以解决所述空压机无法满足底空气流量供给导致氧饥饿的问题。


2.如权利要求1所述的一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统，其特征在于：所述一种可以实现零功率怠速及低怠速电压的氢燃料电池系统还包括水泵、节温器及散热器；所述电堆的冷却液出口端连接至所述水泵的输入端口，所述水泵分别与所述节温器及所述散热器电性连接，所述散热器与所述节温器电性连接，所述节温器的输出端口连接至所述电堆的冷却液入口端，以对所述电堆的冷却液温度进行调节。

【专利技术属性】
技术研发人员：文文，郝义国，
申请(专利权)人：武汉格罗夫氢能汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42