一种燃料电池系统及车辆技术方案

本发明专利技术涉及电动车辆技术领域，尤其涉及一种燃料电池系统及车辆。其中，燃料电池系统包括：燃料电池模块；空气供给系统，包括供气机和供气管路；尾排管路；排氢进气管路，与封闭箱体连通；空气供给系统通过桥接支路与排氢进气管路连通，并用于向封闭箱体内补风，桥接支路上串接有电控阀，燃料电池系统还包括控制模块，电控阀与控制模块相连，控制模块根据电池系统输出电流控制电控阀的开度。本发明专利技术的燃料电池系统通过控制模块能够根据系统输出电流的大小控制电控阀的开度，实现对从空气供气系统分流流量的控制，使系统达到排氢进气管路的实际流量与需求流量向平衡，实现了电池系统低能耗、安全性高的性能优点。安全性高的性能优点。安全性高的性能优点。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池系统及车辆


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统和车辆。

技术介绍

[0002]随着人们对环境问题的逐步重视，电动车辆的研发和使用越来越普遍，而燃料电池作为一种高效的、清洁的能源转换装置，也越来越多的应用到电动车辆上，作为电动车辆的能源。
[0003]为了保证燃料电池系统的防尘防水，目前的普遍做法是将电池堆栈安装在封闭箱体内，但是由于燃料电池的特性，在电池堆栈运行时，氢气一般会外漏，这样就造成封闭箱体内往往会聚集一部分氢气。因此，为了保证燃料电池系统的安全，往往需要保持封闭箱体的通风，以将电池堆栈溢漏到封闭箱体内的氢气排出，避免封闭箱体内氢气聚集而发生危险。
[0004]目前也有部分燃料电池系统采用空压机分流的方式进行吹排气，且对电池堆栈吹气的空气流量与空压机流量呈正相关关系，这样将会导致空压机供给电池堆栈的反应气体被较多的分流，在保证对电池堆栈供气的前提下，需要空压机更高的转速，能耗升高；而在对电池堆栈的供气量降低时，从空压机分流出的吹排气也相应减少，此时将很容易导致封闭箱体内氢气聚集。因此，这种燃料电池系统在使用时并不安全可靠。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种排氢性能优异的燃料电池系统，此外，本专利技术的目的还在于提供一种使用上述燃料电池系统的车辆。
[0006]本专利技术的燃料电池系统包括：燃料电池模块，包括封闭箱体以及安装在封闭箱体内的电池堆栈；空气供给系统，包括供气机和供气管路，供气管路连通封闭箱体且在供气机工作时向电池堆栈供给反应所需的氧气；尾排管路，连通封闭箱体并用于排出反应后的尾气；排氢进气管路，与封闭箱体连通，用于向封闭箱体内吹风并带走封闭箱体内聚集的氢；空气供给系统通过桥接支路与排氢进气管路连通，并用于向封闭箱体内补风，桥接支路上串接有电控阀，燃料电池系统还包括控制模块，电控阀与控制模块相连，控制模块根据电池系统输出电流控制电控阀的开度，以控制排氢进气管路从供气管路的分流流量。
[0007]本专利技术的燃料电池系统通过控制模块能够根据系统输出电流的大小控制电控阀的开度，进而实现对从空气供气系统分流流量的控制，使系统达到排氢进气管路的实际流量与需求流量向平衡，避免了分流流量与空压机流量相关而导致排氢供气流量不能合理控制，空压机能耗高或封闭箱体内氢气聚集的问题，实现了电池系统低能耗、安全性高的性能优点。
[0008]进一步地，封闭箱体上还连有排氢出气管路，排氢出气管路连通至尾排管路上。由
于尾排管路和排氢出气管路内的气流都含有部分氢气，为了避免这些氢气直接排空，往往需要对排气进行处理，将排氢出气管路和尾排管路汇聚到一起，这样可以通过一套尾排处理装置即可实现对整个系统的排气处理，降低了系统成本，简化了系统结构。
[0009]进一步地，尾排管路的下游串接有气动涡轮，排氢进气管路上在与桥接支路交汇位置的上游串接有用于向排氢进气管路内供风的吸气助力机构，气动涡轮与吸气助力机构传动连接，且在气动涡轮被尾排气流的作用下转动时，带动吸气助力机构工作。这样能够最大程度的利用系统的排气动能，反过来实现对封闭箱体的供气，进一步降低了系统能耗。
[0010]更进一步地，所述吸气助力机构为从动涡轮，采用从动涡轮能够采用较为简单的传动结构实现与气动涡轮之间的传动，简化了传动结构，且传动效率高。
[0011]优选地，排氢进气管路的上游和供气机的进气侧均串接有空滤，保证进入封闭箱体内的空气为洁净空气，保证燃料电池堆栈的工作环境，保证燃料电池的工作寿命。
[0012]进一步地，排氢进气管路和供气机共用同一个空滤，减少系统部件，降低系统成本。
[0013]此外，排氢进气管路上在与桥接支路交汇位置的下游串接有流量计，用以检测总排氢进气量。系统运行时，流量计实时监测排氢进气管路的实际气体流量，并与实际需求流量进行对比，通过PID调节电控阀的开度，使之达到需求流量与实际流量的平衡，为系统保持最优的工作状态提供控制参数。
[0014]本专利技术的车辆，包括车架、燃料电池系统、电动机以及传动系统，燃料电池系统包括：燃料电池模块，包括封闭箱体以及安装在封闭箱体内的电池堆栈；空气供给系统，包括供气机和供气管路，供气管路连通封闭箱体且在供气机工作时向电池堆栈供给反应所需的氧气；尾排管路，连通封闭箱体并用于排出反应后的尾气；排氢进气管路，与封闭箱体连通，用于向封闭箱体内吹风并带走封闭箱体内聚集的氢；空气供给系统通过桥接支路与排氢进气管路连通，并用于向封闭箱体内补风，桥接支路上串接有电控阀，燃料电池系统还包括控制模块，电控阀与控制模块相连，控制模块根据电池系统输出电流控制电控阀的开度，以控制排氢进气管路从供气管路的分流流量。
[0015]本专利技术的车辆所采用的燃料电池系统通过控制模块能够根据系统输出电流的大小控制电控阀的开度，进而实现对从空气供气系统分流流量的控制，使系统达到排氢进气管路的实际流量与需求流量向平衡，避免了分流流量与空压机流量相关而导致排氢供气流量不能合理控制，空压机能耗高或封闭箱体内氢气聚集的问题，实现了电池系统低能耗、安全性高的性能优点，进而也实现了车辆的低能耗、低故障率的优点。
[0016]进一步地，封闭箱体上还连有排氢出气管路，排氢出气管路连通至尾排管路上。由于尾排管路和排氢出气管路内的气流都含有部分氢气，为了避免这些氢气直接排空，往往需要对排气进行处理，将排氢出气管路和尾排管路汇聚到一起，这样可以通过一套尾气处理装置即可实现对整个系统的排气处理，降低了系统成本，简化了系统结构。
[0017]进一步地，尾排管路的下游串接有气动涡轮，排氢进气管路上在与桥接支路交汇位置的上游串接有用于向排氢进气管路内供风的吸气助力机构，气动涡轮与吸气助力机构传动连接，且在气动涡轮被尾排气流的作用下转动时，带动吸气助力机构工作。这样能够最
大程度的利用系统的排气动能，反过来实现对封闭箱体的供气，进一步降低了系统能耗。
[0018]更进一步地，所述吸气助力机构为从动涡轮，采用从动涡轮能够采用较为简单的传动结构实现与气动涡轮之间的传动，简化了传动结构，且传动效率高。
[0019]优选地，排氢进气管路的上游和供气机的进气侧均串接有空滤，保证进入封闭箱体内的空气为洁净空气，保证燃料电池堆栈的工作环境，保证燃料电池的工作寿命。
[0020]进一步地，排氢进气管路和供气机共用同一个空滤，减少系统部件，降低系统成本。
[0021]此外，排氢进气管路上在与桥接支路交汇位置的下游串接有流量计，用以检测总排氢进气量。系统运行时，流量计实时监测排氢进气管路的实际气体流量，并与实际需求流量进行对比，通过PID调节电控阀的开度，使之达到需求流量与实际流量的平衡，为系统保持最优的工作状态提供控制参数。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的燃料电池系统的实施例一的系统简图。
[0023]图中：1-封闭箱体；10-电池堆栈；11-排氢进气管路；12-排氢出气管路；13-尾排管路；2-供气管路；20-供气机；2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池系统，其特征是，包括：燃料电池模块，包括封闭箱体以及安装在封闭箱体内的电池堆栈；空气供给系统，包括供气机和供气管路，供气管路连通封闭箱体且在供气机工作时向电池堆栈供给反应所需的氧气；尾排管路，连通封闭箱体并用于排出反应后的尾气；排氢进气管路，与封闭箱体连通，用于向封闭箱体内吹风并带走封闭箱体内聚集的氢；空气供给系统通过桥接支路与排氢进气管路连通，并用于向封闭箱体内补风，桥接支路上串接有电控阀，燃料电池系统还包括控制模块，电控阀与控制模块相连，控制模块根据电池系统输出电流控制电控阀的开度，以控制排氢进气管路从供气管路的分流流量。2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征是，封闭箱体上还连有排氢出气管路，排氢出气管路连通至尾排管路上。3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征是，尾排管路的下游串接有气动...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵琨，张龙海，蒋尚峰，孟德水，李维国，王越，
申请(专利权)人：郑州宇通客车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：