一种燃料电池空气系统及燃料电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池空气系统及燃料电池系统，包括电池体、增湿器、空压机、一级中冷器、二级中冷器、换热器、节气门，增湿器具有干测入口、干侧出口、湿侧入口和湿侧出口，一级中冷器设置于干测入口，二级中冷器设置于干侧出口，换热器安装于湿侧出口；干侧出口通过二级中冷器与电池体的空气入口连接，而湿侧入口与电池体的空气出口连接，空压机与电池体的空气进口连接构成空气冷却管路，节气门安装于空气冷却管路上。搭载多级中冷器的燃料电池系统对中冷器换热性能和增湿器的性能需求更低，可降低部件的开发成本。可降低部件的开发成本。可降低部件的开发成本。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池空气系统及燃料电池系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池系统
，特别涉及一种燃料电池空气系统及燃料电池系统。

技术介绍

[0002]随着燃料电池系统在汽车行业的搭载逐步成熟，其在工作过程中暴露出来的问题也愈加明显，如尾排气体湿度过高，限制消音器的降噪性能；系统集成度不足，限制燃料电池系统在体积功率和质量功率方面的提升。这类问题在大功率燃料电池系统的开发和搭载中同样存在，且会更加显著。另外，燃料电池系统功率的增幅往往伴随着中冷器换热需求和增湿器增湿需求的增加，这在一定程度上造成单级中冷器和增湿器的体积大且过于笨重，无法满足系统开发的高集成度指标。
[0003]目前，国内燃料电池系统的主要搭载对象是商用车，如公交车、物流车及环卫车等。对于已搭载的燃料电池系统，在燃料电池空气系统集成度方面的举措往往是利用电控三通阀取代节气门和旁通阀或集成单级中冷器和增湿器，存在单级中冷器和增湿器体积及重量过大的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种燃料电池空气系统及燃料电池系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种燃料电池空气系统，包括电池体、增湿器、空压机、一级中冷器、二级中冷器、换热器、节气门，增湿器具有干测入口、干侧出口、湿侧入口和湿侧出口，所述一级中冷器设置于所述干测入口，所述二级中冷器设置于所述干侧出口，所述换热器安装于湿侧出口；
[0007]所述干侧出口通过所述二级中冷器与所述电池体的空气入口连接，而所述湿侧入口与所述电池体的空气出口连接，所述空压机与电池体的空气进口连接构成空气冷却管路，所述节气门安装于所述空气冷却管路上。
[0008]本专利技术的有益效果是：
[0009]燃料电池空气系统设置了一级中冷器、二级中冷器，相比于单级中冷器，空气经过一级中冷器进入增湿器的温度会更高，在满足增湿器耐温的前提下，可有效改善现有增湿器的水蒸气分子的渗透量，同时利用增湿器实现气气换热，降低二级中冷器的换热需求。而经过二级中冷器对空气的二次降温，可有效提升空气的相对湿度，即空气进入电堆的相对湿度更高。且将换热器设置在增湿器湿侧出口，借助换热器降低增湿器湿侧出口的空气温度，从而降低增湿器湿侧出口的空气含湿量，便于下游混排管排出尾排气体中的冷凝水，降低流入消音器中尾排气体湿度。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述一级中冷器集成设置于所述干测入口，所
述二级中冷器集成设置于所述干侧出口，所述换热器集成安装于湿侧出口。
[0011]增湿器集成了一级中冷器、二级中冷器、换热器提升了燃料电池空气系统的系统集成度，规避了在大功率燃料电池系统中单级中冷器体积大且过于笨重的问题。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述空气系统包括还第一旁通阀，所述第一旁通阀连接于所述二级中冷器与所述湿侧入口之间。部分气体可通过第一旁通阀直接回流，无需经过增湿器和二级中冷器、换热器的功率，降低了增湿器和二级中冷器、换热器的功率。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一旁通阀集成设置于二所述级中冷器33b。进一步提高集成度。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述节气门集成在所述二级中冷器的空气出口或者所述节气门集成在所述一级中冷器的空气入口。进一步提高集成度。节气门集成在所述一级中冷器的空气入口，工作温度降低，节气门的气密性和可靠性需求也更底。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，所述换热器的出口集成安装有背压阀。背压阀有利于进一步控制，集成背压阀，提高集成度。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，所述第二旁通阀连接于所述一级中冷器与所述换热器的空气进口之间，部分气体直接通过第二旁通阀从下游混排管排出。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，所述第二旁通阀集成设置于一级中冷器。进一步提高集成度。
[0018]本专利技术还提供了一种燃料电池系统，包括上述任意一项所述的一种燃料电池空气系统、热管理系统、氢气系统。
[0019]应用了本专利技术的燃料电池空气系统，功率减小。
[0020]作为上述技术方案的进一步改进，所述热管理系统包括水泵、散热部件和电池体形成一个回路，所述离子过滤器、加热器分别与所述散热部件并联，所述散热部件、加热器、电池体之间通过三通阀连接，所述加热器的入口与入口之间设置有旁通路。
[0021]所述三通阀全开时流经大循环，主路冷却液依次流经水泵、电池体、三通阀、散热部件，而大循环支路流经离子过滤器；当三通阀全关时流经小循环即低温预热回路，主路冷却液依次流经水泵、电池体、三通阀、加热器，而小循环支路流经离子过滤器。
[0022]设置小循环支路，起到去离子作用，以及降低燃料电池热管理系统的流阻；所述加热器的入口与入口之间设置有旁通路，主要作用是改善小循环或低温环境下加热器支路因流阻过高而导致的流量不足问题，提升燃料电池系统的低温启动效率。
附图说明
[0023]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明；
[0024]图1是本专利技术所提供的一种燃料电池系统，其一实施例的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术所提供的一种燃料电池空气系统，其一实施例的示意图；
[0026]图3是本专利技术所提供的一种燃料电池空气系统，其一实施例的示意图；
[0027]图4是本专利技术所提供的一种燃料电池空气系统，其一实施例的示意图；
[0028]图5是本专利技术所提供的一种燃料电池空气系统，其一实施例的结构示意图；
[0029]图6是本专利技术所提供的一种燃料电池空气系统，其一实施例的结构示意图。
[0030]附图说明：
[0031]燃料电池11；热管理系统2；水泵21；节温器22；离子过滤器23；PTC加热器24；散热器及风扇25；颗粒过滤器26；膨胀水箱27；空气系统3；空气滤清器31；空压机32；一级中冷器33a；二级中冷器33b；换热器33c；增湿器34；节气门35；背压阀36；第一旁通阀37a，第二旁通阀37b；
[0032]氢气系统4；储氢瓶41；截止阀42；减压阀43；安全阀44；氢气换热器45；引射器46；液气分离器47；引射器回流口单向阀48；氢气循环泵49；氢气循环泵出口单向阀410；排水阀411；排氢阀412；混排管51；消音器52。
具体实施方式
[0033]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池空气系统，其特征在于，包括电池体(11)、增湿器(34)、空压机(32)、一级中冷器(33a)、二级中冷器(33b)、换热器(33c)、节气门(35)，所述增湿器(34)具有干测入口、干侧出口、湿侧入口和湿侧出口，所述一级中冷器(33a)设置于所述干测入口，所述二级中冷器(33b)设置于所述干侧出口，所述换热器(33c)安装于湿侧出口；所述干侧出口通过所述二级中冷器(33b)与所述电池体(11)的空气入口连接，而所述湿侧入口与所述电池体(11)的空气出口连接，所述空压机(32)与电池体(11)的空气进口连接构成空气冷却管路，所述节气门(35)安装于所述空气冷却管路上。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：所述一级中冷器(33a)集成设置于所述干测入口，所述二级中冷器(33b)集成设置于所述干侧出口，所述换热器(33c)集成安装于湿侧出口。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：还第一旁通阀(37a)，所述第一旁通阀(37a)连接于所述二级中冷器(33b)与所述湿侧入口之间。4.根据权利要求3所述的一种燃料电池空气系统，其特征在于：所述第一旁通阀(37a)集成设置于所述二级中冷器(33b)。5.根据权利要求2所述的一种燃料电池空...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇昌盛，吴友华，李振兴，丘祖新，卢炽华，颜伏伍，刘建国，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：