[发明专利]一种燃料电池系统及工作控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统，包括带控制器的空压机、中冷器、增湿器、电池电堆、背压阀、膨胀机、氢气循环泵。本发明还公开了一种燃料电池系统的工作控制方法。这种方法减少了系统功耗，减少低温启动时间，提高系统输出效率。这种系统，在系统集成设计中，省去了循环泵控制器空间，提高了氢气循环泵低温破冰能力，提高系统设计中集成度，可实现氢气循环泵、膨胀机、空压机零部件一体化设计趋势。

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体是以空气作为动力驱动循环泵的一种燃料电池系统及工作控制方法。

背景技术

当今全球环境污染加重，温室气体排放居高不下，全球各国政府鼓励的新能源汽车进行推广应用。其中燃料电池车具有续驶里程长，零污染等特点。燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置。具体地，燃料电池的阳极通入氢气，阴极通入空气，燃料电池通过电化学反应产生电力、热量。多个燃料电池串联组成燃料电池堆，与供氢单元，供氧单元，燃料电池堆热管理单元，电气单元组成燃料电池系统。

发明内容

本发明的目的是针的现有技术的不足，而提供一种燃料电池系统及工作控制方法。这种方法可减少系统功耗，减少低温启动时间，提高系统输出效率。

实现本发明目的的技术方案是：

一种燃料电池系统，包括带控制器的空压机、中冷器、增湿器、电池电堆、背压阀、膨胀机、氢气循环泵，空压机的输入管路上设有空气过滤器和空气计量器，空压机、中冷器和增湿器依次连接，增湿器与电池电堆的第一输入管路和第一输出管路上分别设有第一传感器和第二传感器，增湿器的输出端与背压阀和膨胀机并联连接，其中增湿器往膨胀机的连接管路上依次设有第一电磁阀、第一分水器和节流阀，中冷器与第一电磁阀的输出端之间的管路上设有第二电磁阀，背压阀的输出管路上依次设有混合室和消音器，膨胀机与氢气循环泵连接，氢气循环泵与混合室的连接管路上设有第二分水器和排水电磁阀，膨胀机还与混合室连接，电池电堆还设有第二输入和第二输出管路，及第三输入和第三输出管路，其中第二输出管路与氢气循环泵的输入端连接，第二输出管路上设有第三传感器，第二输入管路与氢气循环泵的输出端连接，第二输入管路上设有第四传感器，电池电堆的第二输入管路由里往外还依次设有比例阀、电磁开关阀、第五传感器、过滤器和安全阀，形成氢气供给单元，其中氢气供给单元经第二输入管路、电池电堆、第二输出管路和氢气循环泵的回路形成氢气循环系统，

所述系统还包括热管理单元，热管理单元包括设在第三输出管路上的第八传感器和节温器，及设在第三输入管路上的水泵、水路过滤器、第六传感器和第七传感器，水泵还与节温器的输入端连接，节温器的输出端管路上设有加热器，加热器与水泵连接，水泵输入端的管路上设有带液位开关的补水箱，补水箱与节温器之间设有散热器，水路过滤器的输入端与节温器的输入端之间设有去离子器，水泵输出端与中冷器连接的管路上设有第三电磁阀，中冷器还与第三输出管路连接，第三输出管路经过第八传感器管路的端部通过补水箱与散热器连接。

所述第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀规格型号相同。

所述第一传感器和第二传感器规格型号相同，第三传感器、第四传感器、第五传感器和第六传感器规格相同，第七传感器和第八传感器规格型号相同。

所述第一传感器和第二传感器为温压一体传感器。

所述第三传感器、第四传感器、第五传感器和第六传感器为压力传感器。

所述第七传感器和第八传感器为温度传感器。

所述第三输入管路经过散热器至第三输出管路的回路为大循环，第三输入管路经过节温器和加热器至第三输出管路的回路为小循环。

所述水泵、第三电磁阀和中冷器形成循环冷却支路。

所述安全阀的输入端外接低压供氢系统。

所述氢气循环泵与膨胀机的联轴器或齿轮连接。

所述膨胀机与氢气循环泵的壳体连接，方便热量传递。