[实用新型]一种燃料电池发动机的供气系统与一种燃料电池车辆

说明书

本实用新型公开了一种燃料电池发动机的供气系统与一种燃料电池车辆，供气系统包括空气系统、氢气系统和控制器，空气系统包括泵气装置、压力储气罐和布置于各个电堆进气口的空气节流装置，控制器与各个电堆和各个空气节流装置连接以控制各个空气节流装置的开度。本方案通过泵气装置将空气存储到一定压力的压力储气罐中，压力储气罐中的压缩空气通入各个电堆时，控制器再根据各电堆功率需求来控制各个空气节流装置的开度以实现精确调节各个电堆的进气量和进气压力，从而保证各个电堆进气的一致性和需求量，同时，能促进各个电堆充分进行电化学反应以及提高及时响应性能，使得发动机的功率响应更快，满足大功率燃料电池发动机的进气需求条件。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池发动机技术领域，尤其涉及一种燃料电池发动机的供气系统与一种燃料电池车辆。

背景技术

如图1所示，现有的燃料电池发动机的供气系统是由空压机实现进气压力和进气流量的控制的。供气系统具体依靠空压机或者鼓风机将空气吹进燃料电池发动机的各个电堆中，与供给的氢气进行电化学反应，生成电能和水。氢气来自于高压的氢气罐，经过两次减压之后依然持有一定压力从而顺利进入各个电堆，而空气需要经过空压机的鼓吹才能使得空气附带一定压力而进入各个电堆。空压机需要根据需求功率的变化来调节压缩量，保证电化学反应的均衡性。

现有技术存在以下缺陷：这种方式首先需要空压机根据需求功率的变化不断变化工作模式，使得控制趋于复杂，并且空压机的寿命降低，同时会产生较大的噪音，降低车辆舒适性；其次很难保证各个电堆进气压力和进气量的一致性，不利于电化学反应过程的稳定进行，进而造成各电堆的功率不一致；另外，空压机针对变功率的调节较慢，使得发动机的功率响应较慢，进而制约燃料电池发动机全功率覆盖的发展。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池发动机的供气系统，该供气系统可以保证各个电堆进气量和进气压力的一致性，并且使得发动机的功率响应更快，满足大功率燃料电池发动机的进气需求条件。本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述供气系统的燃料电池车辆。

为了实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种燃料电池发动机的供气系统，包括空气系统和氢气系统，还包括控制器，所述空气系统包括泵气装置、压力储气罐和至少一个空气节流装置，所述泵气装置用于将外界空气泵入所述压力储气罐中，所述压力储气罐通过进气管路和所述空气节流装置将压缩空气通入各个电堆中，每个所述电堆对应的进气口对应设置有一个所述空气节流装置，所述控制器与各个电堆和各个所述空气节流装置连接，所述控制器包括用于将电堆的功率信号转换为电信号的功率信号转换模块以及与所述功率信号转换模块相连并用于控制所述空气节流装置的开度的开度调节执行模块。

优选地，上述供气系统还包括用于检测所述压力储气罐内部压力的压力传感器，所述压力传感器连接于所述控制器，所述控制器连接所述泵气装置，所述控制器包括用于将压力信号转换成电信号的压力信号转换模块以及与所述压力信号转换模块相连并用于控制所述泵气装置启停的开关模块。

优选地，所述压力储气罐包括多个分级压力罐。

优选地，所述空气节流装置为空气喷射阀或节流阀。

优选地，所述泵气装置为空压机或鼓风机。

优选地，所述泵气装置与所述压力储气罐之间设置有空气冷却设备。

优选地，所述泵气装置与所述压力储气罐之间设置有空气过滤设备。

本方案通过泵气装置将空气存储到一定压力的压力储气罐中，压力储气罐中的压缩空气通入各个电堆时，各个电堆的功率反馈到控制器，控制器再根据各电堆功率需求来控制各个空气节流装置的开度以实现精确调节各个电堆的进气量和进气压力，从而保证各个电堆进气的一致性和需求量，同时，能促进各个电堆充分进行电化学反应以及提高及时响应性能，使得发动机的功率响应更快，满足大功率燃料电池发动机的进气需求条件。