[发明专利]一种燃料电池发动机用空气供给系统及方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池发动机用空气供给系统及方法，能够回收燃料电池在变载输出过程中空压机由高转速向低转速转换过程中的动能，提高能量利用效率，并且提高空压机由高转速向低转速转变的响应速度。该系统包括空气滤清器、空压机和增湿器，环境空气经空气滤清器流进空压机，空气经空压机增压后流进增湿器，经增湿器增湿后流进燃料电池堆；所述空压机包括压缩机、空压机电机和空压机控制器。

技术领域

本公开涉及燃料电池发动机系统能量回收技术领域，具体涉及一种可能量回收的燃料电池发动机用空气供给系统及其工作方法。

背景技术

随着环境污染及能源短缺问题日益严峻，燃料电池发动机系统因其具有无污染、零排放、能量转化效率高的特点，被普遍认为是未来社会主要的能源动力装置之一。

空压机是给燃料电池系统燃料电池堆阴极提供氧气的主要部件，空压机由电机和膨胀机共同驱动，是车用燃料电池阴极供气系统的重要部件，通过对进堆空气进行增压，可以提高燃料电池的功率密度和效率，减小燃料电池系统的尺寸。但空压机的寄生功耗很大，约占燃料电池辅助功能的80％，直接影响燃料电池发动机中的化学计量比，进而影响燃料电池系统的效率，现有的燃料电池发动机空气供给系统能耗较高。

发明内容

针对燃料电池发动机空气供给系统能耗高的问题，本公开提供了一种可能量回收的燃料电池发动机用空气供给系统及方法，能够回收燃料电池在变载输出过程中空压机由高转速向低转速转换过程中的动能，提高能量利用效率，并且提高空压机由高转速向低转速转变的响应速度。

本公开一方面提供的一种燃料电池发动机用空气供给系统的技术方案是：

一种燃料电池发动机用空气供给系统，该系统包括空气滤清器、空压机和增湿器，环境空气经空气滤清器流进空压机，空气经空压机增压后流进增湿器，经增湿器增湿后流进燃料电池堆。

进一步的，所述空压机包括压缩机、空压机电机和空压机控制器，所述压缩器的一端与空气滤清器连接，另一端与增湿器连接；所述空压机电机与压缩机连接，所述空压机控制器与空压机电机连接。

进一步的，所述空压机控制器还与储能电池连接，储能电池输出直流电至空压机控制器，空压机控制器将直流电转换为三相交流电后输出至空压机电机，空压机电机旋转带动压缩机旋转压气，实现空气增压。

进一步的，所述空压机控制器还通过CAN总线与燃料电池控制单元通讯连接，接收燃料电池控制单元发送的负扭矩命令，控制空压机电机将压缩机的动能转化为交流电能，空压机控制器将空压机电机输出的交流电转化为直流电后储存在储能电池中。

本公开另一方面提供的一种燃料电池发动机用空气供给系统的工作方法的技术方案是：

一种燃料电池发动机用空气供给系统的工作方法，该方法包括以下步骤：

环境空气经空气滤清器流进压缩机；

储能电池输出直流电至空压机控制器，空压机控制器将直流电转换为三相交流电后输出至空压机电机，空压机电机旋转带动压缩机旋转压气，实现空气增压；

增压后的空气流进增湿器，经增湿器增湿后流进燃料电池堆。

进一步的，还包括：

当燃料电池发动机需要停机时，空压机控制器接收到燃料电池控制单元发送的负扭矩命令后，控制空压机电机将压缩机的动能转化为交流电能；

空压机控制器将空压机电机输出的交流电转化为直流电后储存在储能电池中。

进一步的，还包括：

采集空压机电机的转速，当空压机电机转速下降至设定值时，停止向空压机控制器发送负扭矩命令。

本公开另一方面提供的一种燃料电池发动机系统的技术方案是：