[发明专利]一种燃料电池发动机空气控制系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池发动机空气控制系统，包括空气滤清器、第一进气消音器、空压机、第二进气消音器、中冷器、膜增湿器、电堆、主路进气阀、旁路进气阀、主路排气阀、尾排背压阀及尾排消音器，通过主路进气阀与旁路进气阀的的协同工作来控制空气的进气量和干湿程度，并通过冷却液循环系统与进入电堆前的空气进行热交换，保证了空气进电堆前处于可控且适宜的温度，该控制系统能够有效改善电堆在低荷载条件下的过增湿状态，提高燃料电池发动机在不同荷载下的输出性能，改善燃料电池发动机在停机状态下因耗氧放电对膜电极的腐蚀的问题，进而提高燃料电池发动机零部件的寿命，减缓燃料电池发动机性能的衰减速度。

技术领域

本发明涉及新能源汽车燃料电池发动机技术领域，尤其是一种燃料电池发动机空气控制系统。

背景技术

燃料电池是一种把燃料中的化学能通过化学反应直接转化为电能的发电装置。整个发电装置由多个子系统组成，空气系统为发动机提供参与化学反应的氧化剂，氧化剂的进气方式及控制方法对发动机的性能输出具有至关重要的作用。现有技术中空气进气系统比较简单，无法控制燃料电池发动机在不同载荷下的进气干湿程度，致使发动机在低荷载条件下出现过增湿状态，影响燃料电池发动机的电化学反应效率，进而直接影响发动机性能输出。并且，在发动机停机后，电堆的进气口和出气口两端处于敞开状态，剩余氢气会在电堆内部进行反应形成电压，该类电压长时间处于高电位，对膜电极的腐蚀非常严重，会大大降低燃料电池发动机的耐久性，致使发动机性能衰减加剧。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池发动机空气控制系统，能够有效改善电堆在低荷载条件下的过增湿状态，提高燃料电池发动机在不同荷载下的输出性能，改善燃料电池发动机在停机状态下因耗氧放电对膜电极的腐蚀，进而提高燃料电池发动机零部件的寿命，减缓燃料电池发动机性能的衰减速度。

一种燃料电池发动机空气控制系统，包括空气滤清器、空压机、中冷器、膜增湿器、电堆、主路进气阀、旁路进气阀及主路排气阀，所述空压机的进气口与空气滤清器的出气口连通，出气口与中冷器的进气口连通，所述膜增湿器的空气进口与中冷器的出气口连通，空气出口与电堆的空气进口连通，尾气进口与电堆的尾气出口连通，所述主路进气阀设置在膜增湿器的空气出口与电堆的空气进口的连接管路上，所述旁路进气阀的进气口连接在中冷器的出气口与膜增湿器的空气进口的连接管路上，出气口连接在所述膜增湿器的空气出口与电堆的空气进口的连接管路上，所述主路排气阀设置在电堆的尾气出口与膜增湿器的尾气进口的连接管路上；还包括冷却液循环系统，所述冷却液循环系统与空压机和中冷器连接，与进入电堆前的空气进行热交换。

作为上述方案的优选，所述膜增湿器的尾气出口还设有背压电磁阀。

作为上述方案的优选，所述冷却液循环系统包括水箱、水泵、散热器及空压机变频器，所述水泵的进水口与水箱的出水口连通，出水口与散热器的进水口连通，所述散热器的出水口分别与中冷器、空压机及空压机变频器的进水口连通，所述中冷器和空压机变频器的出水口直接与水箱的进水口连通，所述空压机的出水口有两路支管，一路支管与空压机变频器的进水口连通，另一路支管直接与水箱的进水口连通。

作为上述方案的优选，所述膜增湿器的空气进气口处设有温度传感器，所述电堆的空气进气口处设有压力传感器。

作为上述方案的优选，所述空气滤清器的出气口与空压机的进气口的连接管路上设有第一进气消音器，所述空压机的出气口与中冷器的进气口的连接管路上设有第二进气消音器。

作为上述方案的优选，所述尾排背压阀的出气口的连接管路上设有尾排消音器。

本发明的有益效果在于：