本发明专利技术公开了一种燃电系统、燃电系统的控制方法及车辆，属于车辆技术领域。所述燃电系统包括：空气路与燃料电池堆总成的阴极入口连通，空气路上设置有空气压缩机，空气压缩机的出口与氢气压缩泵装置的输入端连通；氢气压缩泵装置的输出端可与氢气路连通；氢气路与燃料电池堆总成的阳极入口连通；氢气回收路的第一端与燃料电池堆总成的阳极出口连通，氢气回收路的第二端可与氢气压缩泵装置连通。本发明专利技术燃电系统、燃电系统的控制方法及车辆成本低廉且结构简单，不存在电火花导致泄露氢气爆炸危险。险。险。
【技术实现步骤摘要】
一种燃电系统、燃电系统的控制方法及车辆
[0001]本专利技术涉车辆
，特别涉及一种燃电系统、燃电系统的控制方法及车辆。
技术介绍
[0002]随着全球环境与能源等问题的日益严峻，燃料电池汽车因其无污染、能量转换效率高、原料来源广等优点，被认为是未来最具前景的能源动力装置。
[0003]PEMFC(质子交换膜燃料电池，proton exchange membrane fuel cell)氢气供给系统设计方案分为氢气循环使用与无氢气循环使用，无氢气循环使用对燃料电池性能要求高，不利于阳极燃料的高效率使用，以及燃料电池系统的使用寿命，氢气循环使用能高效率使用氢气且利于电堆维护、管理。
[0004]目前根据系统功率需求、零部件性能和效率等因素考虑，车载燃料电池系统的氢气在循环方案主要采用氢气循环泵。
[0005]但是，现有技术中的氢气循环泵靠电机进行驱动，由氢气循环泵自带的控制器对氢泵转速进行控制，体积较大而且价格昂贵，机械部件较多而且需要润滑，运行时伴有噪声并且存在氢气污染风险，同时需要PDU(Power Distribution Unit，电源分配单元)分配电能给氢泵，增加了PDU的设计复杂性。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供一种燃电系统、燃电系统的控制方法及车辆，解决了或部分解决了现有技术中通过氢气循环泵实现氢气循环，导致成本高，结构复杂的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种燃电系统，与燃料电池堆总成连通，所述燃电系统包括：空气路、氢气路、氢气压缩泵装置及氢气回收路；所述空气路与所述燃料电池堆总成的阴极入口连通，所述空气路上设置有空气压缩机，所述空气压缩机的出口与所述氢气压缩泵装置的输入端连通；所述氢气压缩泵装置的输出端可与所述氢气路连通；所述氢气路与所述燃料电池堆总成的阳极入口连通；所述氢气回收路的第一端与所述燃料电池堆总成的阳极出口连通，所述氢气回收路的第二端可与所述氢气压缩泵装置连通。
[0008]进一步地，所述燃电系统还包括：引射器；所述引射器设置在所述氢气路上；所述氢气回收路的第二端可选择性地与所述氢气压缩泵装置或引射器连通。
[0009]进一步地，所述氢气压缩泵装置包括：第一三通管、第一连通管、空气涡轮机、驱动连接轴及氢气压缩机；所述第一三通管设置在所述空气路上，所述第一三通管的入口与所述空气压缩机的出口连通，所述第一三通管的第一出口与所述第一连通管连通，所述第一三通管的第二出口与所述燃料电池堆总成的阴极入口连通；所述第一连通管与所述空气涡轮机连通，所述第一连通管上设置有流量调节电磁阀；所述驱动连接轴的第一端与所述空气涡轮机的输出端连接，所述驱动连接轴的第二端与所述氢气压缩机连接；所述氢气压缩机的进气口可与所述氢气回收路的第二端连通，所述氢气压缩机的出气口可与所述氢气路连通。
[0010]进一步地，所述空气路上设置有中冷器、第二三通管及增湿器；所述中冷器的入口与所述第一三通管的第二出口连通；所述第二三通管的入口与所述中冷器的的出口连通，所述第二三通管的第一出口上设置有泄压阀，所述第二三通管的第二出口与所述增湿器的空气入口连通；所述增湿器的空气出口与所述燃料电池堆总成的阴极入口连通，所述增湿器的尾气入口与所述燃料电池堆总成的阴极出口连通，所述增湿器的尾气出口处设置有背压阀。
[0011]进一步地，所述氢气回收路上设置有气液分离器及三通电磁阀；所述气液分离器的入口与所述燃料电池堆总成的阳极出口连通，所述气液分离器的出液口上设置有排水阀，所述气液分离器出气口与所述三通电磁阀的入口连通；所述三通电磁阀的第一出口与所述氢气压缩泵装置连通，所述三通电磁阀的第二出口与所述引射器连通。
[0012]进一步地，所述氢气路上设置有氢气瓶、引射器比例阀及四通管；所述氢气瓶的出气口通过所述引射器比例阀与所述引射器连通；所述四通管的第一入口与所述引射器连通，所述四通管的第二入口可与所述氢气压缩泵装置的输出端连通，所述四通管的第一出口与所述燃料电池堆总成的阳极入口连通。
[0013]进一步地，所述氢气路上设置有第二连通管；所述第二连通管与所述四通管的第二出口连通，所述第二连通管上设置有卸荷阀。
[0014]进一步地，所述氢气路上设置有关断阀；所述关断阀设置在所述氢气瓶与所述引射器比例阀之间。
[0015]基于相同的专利技术构思，本申请还提供一种燃电系统的控制方法，包括：当燃料电池堆总成进行工作时，VCU(整车控制器，Vehicle control unit)给FCU(燃料电池主控制器，Fuel cell master controller)发出Pi的功率请求；若Pi≤20kw，则氢气回收路的第二端与氢气压缩泵装置连通，氢气压缩泵装置的输出端与氢气路连通，氢气压缩泵装置的流量调节电磁阀打开，空气压缩机将气体供给给氢气压缩泵装置，带动氢气压缩泵装置动作，此时，氢气回收路的第二端与氢气压缩泵装置连通，将燃料电池堆总成的阳极出口的循环氢气供给氢气压缩泵装置，氢气压缩泵装置将循环氢气压缩，并供给给氢气路，通过氢气路将氢气供给给燃料电池堆总成的阳极入口，使阳极进行电化学反应；若Pi＞20kw，则氢气回收路的第二端与引射器连通，将燃料电池堆总成的阳极出口的循环氢气供给引射器，引射器将循环氢气供给给氢气路，通过氢气路将氢气供给给燃料电池堆总成的阳极入口。
[0016]进一步地，当Pi≤20kw时，获取氢气压缩泵装置的氢气压缩机的转速：所述Pi对应燃料电池堆总成的阳极入口需求氢气质量流量为QH1、计量比为βH1、压力为PH1，燃料电池堆总成的阳极出口压力为PH2，由PH1除以PH2可以得出氢气压缩机压比πi，由βH1减1后除以βH1，再乘以QH1，可以得到未反应氢气质量流量QH2，由氢气压缩机压比πi与未反应氢气质量流量QH2，结合氢气压缩机的试验map图，可以得出氢气压缩机的转速nH1，以及氢气压缩所需要能耗W1；获取氢气压缩泵装置的流量调节电磁阀开度：所述Pi对应燃料电池堆总成的阴极需求质量流量为QA1、计量比为βA1、压力为PA1，空气压缩机的出口压力为PA2，氢气压缩机的工作效率η1，由W1除以η1，可得空气涡轮机耗能W2；通过W2与PA2，可得流经空气涡轮机的空气质量流量QA2，进而得出流量调节电磁阀开度；获取空气压缩机的转速：所述Pi对应燃料电池堆总成的阴极需求质量流量为QA1、计量比为βA1、压力为PA1，空气压缩机的出口压力为PA2，而流经氢气压缩泵装置的空气涡轮机的空气质量流量为QA2，QA1加上QA2
可得总进气量QA3，通过空气压缩机工作特性map图可得空气压缩机的转速。
[0017]基于相同的专利技术构思，本申请还提供一种车辆，包括所述的燃电系统。
[0018]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0019]由于空气路与燃料电池堆总成的阴极入口连通，空气路上设置有空气压缩机，空气压缩机的出口与氢气压缩泵装置的输入端连通，氢气压缩泵装置的输出端可与氢气路本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃电系统，与燃料电池堆总成连通，其特征在于，所述燃电系统包括：空气路、氢气路、氢气压缩泵装置及氢气回收路；所述空气路与所述燃料电池堆总成的阴极入口连通，所述空气路上设置有空气压缩机，所述空气压缩机的出口与所述氢气压缩泵装置的输入端连通；所述氢气压缩泵装置的输出端可与所述氢气路连通；所述氢气路与所述燃料电池堆总成的阳极入口连通；所述氢气回收路的第一端与所述燃料电池堆总成的阳极出口连通，所述氢气回收路的第二端可与所述氢气压缩泵装置连通。2.根据权利要求1所述的燃电系统，其特征在于，所述燃电系统还包括：引射器；所述引射器设置在所述氢气路上；所述氢气回收路的第二端可选择性地与所述氢气压缩泵装置或引射器连通。3.根据权利要求1或2所述的燃电系统，其特征在于，所述氢气压缩泵装置包括：第一三通管、第一连通管、空气涡轮机、驱动连接轴及氢气压缩机；所述第一三通管设置在所述空气路上，所述第一三通管的入口与所述空气压缩机的出口连通，所述第一三通管的第一出口与所述第一连通管连通，所述第一三通管的第二出口与所述燃料电池堆总成的阴极入口连通；所述第一连通管与所述空气涡轮机连通，所述第一连通管上设置有流量调节电磁阀；所述驱动连接轴的第一端与所述空气涡轮机的输出端连接，所述驱动连接轴的第二端与所述氢气压缩机连接；所述氢气压缩机的进气口可与所述氢气回收路的第二端连通，所述氢气压缩机的出气口可与所述氢气路连通。4.根据权利要求3所述的燃电系统，其特征在于：所述空气路上设置有中冷器、第二三通管及增湿器；所述中冷器的入口与所述第一三通管的第二出口连通；所述第二三通管的入口与所述中冷器的的出口连通，所述第二三通管的第一出口上设置有泄压阀，所述第二三通管的第二出口与所述增湿器的空气入口连通；所述增湿器的空气出口与所述燃料电池堆总成的阴极入口连通，所述增湿器的尾气入口与所述燃料电池堆总成的阴极出口连通，所述增湿器的尾气出口处设置有背压阀。5.根据权利要求1或2所述的燃电系统，其特征在于：所述氢气回收路上设置有气液分离器及三通电磁阀；所述气液分离器的入口与所述燃料电池堆总成的阳极出口连通，所述气液分离器的出液口上设置有排水阀，所述气液分离器出气口与所述三通电磁阀的入口连通；所述三通电磁阀的第一出口与所述氢气压缩泵装置连通，所述三通电磁阀的第二出口与所述引射器连通。6.根据权利要求1或2所述的燃电系统，其特征在于：所述氢气路上设置有氢气瓶、引射器比例阀及四通管；所述氢气瓶的出气口通过所述引射器比例阀与所述引射器连通；所述四通管的第一入口与所述引射器连通，所述四通管的第二入口可与所述氢气压缩泵装置的输出端连通，所述四通管的第一出口与所述燃料电池堆总成的阳极入口连通。
【专利技术属性】
技术研发人员：李学锐，刘利连，张明凯，周友涛，
申请(专利权)人：东风汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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