【CN109921061A】一种燃料电池供气系统及供气方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910238092.X

(22)申请日 2019.03.27

(71)申请人 重庆长安汽车股份有限公司

地址 400023 重庆市江北区建新东路260号

(72)发明人 汤雪林　李潜　吴学松　闵龙　

郭七一　聂相虹　韩宇　甄涛兴　

(74)专利代理机构 重庆华科专利事务所 50123

代理人 康海燕

(51)Int.Cl.

H01M 8/04082(2016.01)

H01M 8/04089(2016.01)

H01M 8/04111(2016.01)

H01M 8/04746(2016.01)

(54)发明名称

一种燃料电池供气系统及供气方法

(57)摘要

本发明公开了一种燃料电池供气系统，包括

氢气供给组件和空气供给组件；所述氢气供给组

件包括储氢瓶、第一减压阀、第一稳压腔、分流

阀、氢气涡轮机、第二稳压腔、第二减压阀、电磁

球阀和氢气加湿器；所述空气供给组件包括依次

管路连接的空气过滤器、空压机、节流阀、调压

阀、中冷器和空气加湿器，所述空压机与氢气涡

轮机通过刚性管路连接，空压机利用氢气涡轮机

提供的能量对空气进行增压。本发明还公开了上

述燃料电池供气系统的供气方法。其能够有效利

用供给过程所耗散的能量，减小系统附件的功率

消耗，

间接增大燃料电池发动机的系统效率。权利要求书2页 说明书6页 附图2页CN 109921061 A 2019.06.21

C N 109921061

A

权　利　要　求　书1/2页CN 109921061 A

1.一种燃料电池供气系统，其特征在于：包括氢气供给组件和空气供给组件；

所述氢气供给组件包括储氢瓶(1)、第一减压阀(2)、第一稳压腔(3)、分流阀(4)、氢气涡轮机(5)、第二稳压腔(6)、第二减压阀(7)、电磁球阀(8)和氢气加湿器(9)，所述储氢瓶(1)、第一减压阀(2)、第一稳压腔(3)和分流阀(4)依次管路连接，所述分流阀(4)包括两个出口，一个出口管路连接氢气涡轮机(5)，所述氢气涡轮机(5)与第二稳压腔(6)管路连接，另一出口与氢气涡轮机(5)和第二稳压腔(6)之间的管路连接，所述第二稳压腔(6)、第二减压阀(7)、电磁球阀(8)和氢气加湿器(9)依次管路连接，所述氢气加湿器(9)与燃料电池电堆(10)管路连接；

所述空气供给组件包括依次管路连接的空气过滤器(11)、空压机(12)、节流阀(13)、调压阀(14)、中冷器(15)和空气加湿器(16)，所述空气加湿器(16)与燃料电池电堆(10)管路连接，所述空压机(12)与氢气涡轮机(5)通过刚性管路连接，空压机(12)利用氢气涡轮机(5)提供的能量对空气进行增压。

2.根据权利要求1所述的燃料电池供气系统，其特征在于：所述储氢瓶(1)的出口端设有第一流量传感器(17)和第一压力传感器(18)，所述第一稳压腔(3)上设有第二压力传感器(19)，所述分流阀(4)与氢气涡轮机(5)之间的管路上设有第二流量传感器(20)，所述第二稳压腔(6)上设有第三压力传感器(21)，所述电磁球阀(8)上设有第三流量传感器(23)和第四压力传感器(22)，所述节流阀(13)上设有第四流量传感器(24)和第五压力传感器(25)，所述调压阀(14)上设有第六压力传感器(26)。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池供气系统，其特征在于：所述氢气涡轮机(5)与第二稳压腔(6)之间的管路上设有第一单向阀(27)，防止第二稳压腔(6)内的氢气逆流。

4.根据权利要求1或2所述的燃料电池供气系统，其特征在于：所述节流阀(13)与调压阀(14)之间的管路上设有第二单向阀(28)，防止增压空气逆流。

5.根据权利要求1或2所述的燃料电池供气系统，其特征在于：还包括回氢组件，所述回氢组件包括回氢管路，该回氢管路一端与燃料电池电堆(10)氢气出口管路连接，另一端管路连接到第二减压阀(7)与电磁球阀(8)之间的管路上。

6.根据权利要求5所述的燃料电池供气系统，其特征在于：所述回氢管路上设有第三单向阀(29)，防止回氢组件中的氢气逆流。

7.一种如权利要求1～6任一项所述的燃料电池供气系统的供气方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)设定进入燃料电池电堆的氢气压力P H、进入燃料电池电堆的空气压力P A、进入燃料电池电堆的氢气流量Q H、进入燃料电池电堆的空气流量Q A和燃料电池电堆内氢气与空气之间的压力差△P0的目标值；

2)开启燃料电池供气系统，控制器采集储氢瓶出口端的压力P H1、电磁球阀处氢气的压力P H4和电磁球阀处氢气的流量Q H3，计算储氢瓶的氢气输出流量Q H1，计算公式为：

式中，λ为回氢当量比；

3)控制器向第一减压阀和分流阀输出调节信号，通过第一减压阀调节第一稳压腔的压力P H2，通过分流阀调节进入氢气涡轮机的氢气流量Q H2，通过氢气涡轮机的氢气流量Q H2确定

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