[发明专利]一种空气控制装置及车载燃料电池发动机系统

权利要求书

1.一种空气控制装置，其特征在于，包括空压机、三通阀、分水件和控制器；其中，

空压机进一步包括电机，以及分别设置于电机两侧的压轮、涡轮；所述压轮、涡轮均采用密封结构，并分别设置进气口、排气口；空压机启动后，电机驱动压轮转动，使得通过压轮的空气增压；涡轮侧进气口输入的气体带动涡轮转动，为电机提供除控制器外的驱动力；

电堆的空气进气口通过三通阀的主路出口与空压机的压轮侧排气口连接，出气口经分水件的排气端与空压机的涡轮侧进气口连接；三通阀的旁通出口也与空压机的涡轮侧进气口连接；控制器的输出端分别与电机、三通阀的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的空气控制装置，其特征在于，还包括设置于空压机前端的空气过滤器；

空气过滤器的出气口与空压机的压轮侧进气口连接。

3.根据权利要求1或2所述的空气控制装置，其特征在于， 还包括中冷器；

所述中冷器设置于三通阀的主路出口、电堆的空气进气口之间。

4.根据权利要求3所述的空气控制装置，其特征在于，所述控制器进一步包括依次连接的：

数据采集单元，用于实时采集空压机的压轮侧进气口或出气口处的空气流量，以及电机的转速，发送至数据处理与控制单元；

数据处理与控制单元，用于接收到开机指令后，先控制空压机通过三通阀的旁通出口对分水件的排水端、空压机的涡轮执行吹扫，直到吹扫位置的液态水以及冰消失，吹扫结束后，控制空压机通过三通阀的主路出口对电堆提供发电所需空气；以及，在电堆正常运行过程中，判断空压机的压轮侧进气口或出气口处的空气流量，以及电机的转速是否处于预设的喘振数据范围内，若在范围内，增大三通阀的旁通出口开度；以及，接收到关机指令后，先控制空压机通过三通阀的主路出口对电堆执行吹扫，吹扫结束后，再控制空压机通过三通阀的旁通出口对分水件的排水端、空压机的涡轮执行吹扫，直到吹扫位置的液态水以及冰消失。

5.根据权利要求4所述的空气控制装置，其特征在于，所述数据处理与控制单元执行如下程序；

接收到开机指令后，控制三通阀的主路出口关闭、旁通出口打开；

启动空压机，控制空压机输出的空气通过三通阀的旁通出口对分水件的排水端以及空压机的涡轮执行吹扫，直到吹扫达预设时间后，调整三通阀的主路出口、旁通出口的开度至预设开度；

在电堆正常运行过程中，监测空压机的压轮侧进气口和压轮侧出气口处的空气流量，以及电机的转速；

每隔固定时间，分别判断空压机的压轮侧进气口和出气口处的空气流量，以及电机的转速是否处于预设的喘振数据范围内，若有一个在预设范围内，增大三通阀的旁通出口开度；

接收到关机指令后，调整三通阀的主路出口、旁通出口的开度至预设的关机吹扫开度，控制空压机输出的空气通过三通阀的主路出口对电堆内部执行吹扫，直到吹扫达预设时间后，关闭三通阀的主路出口，控制三通阀的旁通出口完全开启，控制空压机输出的空气通过三通阀的旁通出口对分水件的排水端、空压机的涡轮执行吹扫，直到吹扫达预设时间；

关闭空压机，监测空压机的压轮侧排气口的空气流量，待该排气口的空气流量为零后，关闭旁通出口。

6.根据权利要求4或5所述的空气控制装置，其特征在于，还包括增湿器；

所述增湿器的空气进口与中冷器的输出端连接，空气出口与电堆的空气进气口连接，尾气进口与电堆的出气口连接，尾气出口与分水件的输入端连接。

7.根据权利要求6所述的空气控制装置，其特征在于，还包括进气节气门和尾排气节气门；

所述进气节气门的输入端与中冷器的输出端连接，输出端与增湿器的空气进口连接，控制端与控制器的输出端连接；

所述尾排气节气门的输入端与增湿器的尾气出口连接，输出端与分水件的输入端连接，控制端与控制器的输出端连接。