[发明专利]一种燃料电池氢气回路冷启动破冰方法

说明书

一种燃料电池氢气回路冷启动破冰方法，包括燃料电池堆、空气供应子系统和氢气供应子系统，将空气供应子系统中空压机产生的热空气引入氢气供应子系统中的氢气循环泵，热空气在氢气循环泵内部进行破冰。热空气可快速填充满氢气循环泵内部，能够快速将转子的冰冻部位进行破冰融化，耗时短，破冰效果好，使氢气循环泵能够快速启动正常工作，保证整个燃料电池系统的正常运行。

技术领域：

本发明涉及一种燃料电池氢气回路冷启动破冰方法。

背景技术：

目前发展新能源燃料电池汽车被认为是交通能源动力转型的重要环节，为了保障燃料电池发动机正常工作，燃料电池发动机一般需要氢气供应子系统、空气供应子系统和循环水冷却管理子系统等辅助系统，大量的研究表明，高压、大流量的空气供应对提高现有燃料电池发动机的功率输出具有明显的效果。

对于空气供应子系统，一般都是通过空压机对空气进行增压，对于氢气供应子系统，一般都是通过氢气循环泵将这些含氢混合气体进行增压并循环回燃料电池进行回收再利用。工作时，由于燃料电池排出的含氢混合气体中会带有一些水蒸气，使用一段时间后便会在氢气循环泵的转子压缩腔内积攒一定量的水，冬天时，水蒸气会凝结成冰，从而将转子冻结，电机启动时电机主轴旋转，而转子冰冻不转，从而造成电机堵转，严重时甚至损坏电机。目前，虽然也有一些对氢气循环泵进行破冰的结构，比如在氢气循环泵的外壳内增加循环热水管路，但是由于电机定子和转子间存在间隙，这种破冰结构的热量需要从外向内逐渐渗透，消耗时间太长，达不到理想的破冰效果。氢气循环泵的冻结，导致整个燃料电池发动机无法工作，从而影响整个燃料电池系统的正常运行。

综上所述，氢气循环泵的冷启动破冰问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。

发明内容：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种燃料电池氢气回路冷启动破冰方法，解决了以往的氢气循环泵内部破冰时间长、破冰效果差的问题，解决了以往因氢气循环泵冻结影响整个燃料电池系统正常运行的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种燃料电池氢气回路冷启动破冰方法，包括燃料电池堆、空气供应子系统和氢气供应子系统，将空气供应子系统中空压机产生的热空气引入氢气供应子系统中的氢气循环泵，热空气在氢气循环泵内部进行破冰。

所述燃料电池堆包括空气侧和氢气侧；所述空气供应子系统包括空压机，空压机通过管路与中冷器连接，中冷器通过管路与空气侧的空气进口连接；所述氢气供应子系统包括氢源，氢源通过管路经第一开关阀和比例阀与氢气侧的氢气进口相连，氢气侧的氢气出口通过管路连接气水分离器，气水分离器与氢气循环泵的进气口相连，氢气循环泵的排气口通过管路经第二开关阀与氢气侧的氢气进口相连。

所述空压机与中冷器之间的管路上设有三通，三通通过管路经第三开关阀与氢气侧的氢气进口相连，空压机排出的热空气一方面经三通和中冷器进入空气侧，另一方面经三通和第三开关阀进入氢气侧，保持空气侧与氢气侧的压力平衡，然后从氢气侧的氢气出口进入气水分离器和氢气循环泵，热空气在氢气循环泵内部进行破冰。

所述空压机与中冷器之间的管路上设有三通和第四开关阀，气水分离器与氢气侧的氢气进口之间的管路上设有单向阀，三通通过管路经第三开关阀与气水分离器和单向阀之间、或气水分离器和氢气循环泵之间的管路相连，空压机排出的热空气经三通和第三开关阀进入气水分离器和氢气循环泵，热空气在气水分离器和氢气循环泵内部进行破冰。

所述空压机的进气口通过管路连接有空滤。

所述空气侧的空气出口通过管路连接背压阀。

所述氢气循环泵的排气口通过管路连接排氮阀。

本发明采用上述方案，具有以下优点：