[發明專利]一種燃料電池系統空氣供應量的調節系統

無效

• 申請號: 200610134032.6
• 申請日: 2006-10-25
• 公開（公告）號: CN101170186A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發明（設計）人: 胡軍;萇國強;回曉康;李杰;明平文;衣寶廉
• 申請（專利權）人: 新源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/02;H01M8/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及燃料電池系統，具體說是一種燃料電池系統空氣供應量的調節系統，其為一種快速改變燃料電池堆空氣供應量的旁路調節系統。

背景技術

燃料電池是一種通過電化學反應將化學能轉變為電能的發電裝置。電池運行時，供入的氧化劑和燃料在電催化劑作用下發生電化學反應，直接產生直流電。燃料電池發動機由燃料電池堆、氧化劑供應系統、燃料供應系統、水熱管理系統和控制系統等組成。燃料電池發動機在工作時通過向燃料電池堆源源不斷供入燃料和氧化劑輸出電能，驅動電機運轉而使電動車行駛。發動機的氧化劑供應系統通常向燃料電池堆供入空氣，可采用鼓風機供入低壓空氣，也可采用空壓機供入加壓空氣。發動機運行時，供入燃料電池堆的空氣量應當與電池堆的輸出電流相匹配。供入的空氣量過大將增大內耗，同時造成燃料電池的電解質失水，導致電池堆性能降低；供入的空氣量過小會造成供應不足，電池堆無法達到要求的輸出功率。

電動車行駛時，對燃料電池發動機的功率需求不斷變化，因此電池堆的運行電流也頻繁改變，這就要求隨時調整空氣的供入量。通常采用調整鼓風機或空壓機的轉速來改變供入量，例如，當燃料電池堆在低電流運行時，鼓風機或空壓機采用低轉速運轉；當燃料電池堆在高電流運行時，鼓風機或空壓機采用高轉速運轉。為了滿足車的行駛要求，電池堆的輸出電流往往在1秒內就會大幅度增加，但使鼓風機或空壓機的轉速提高到要求值則需要數倍的時間，因此電池堆在加載后的一段時間內空氣供應不足，這對電池堆的整體壽命和個別單池的性能非常不利。

發明內容

本發明的目的在于提供一種調節燃料電池系統空氣供應量的調節系統，其可快速改變空氣供應量，以緩解燃料電池堆加載時空氣供應不足的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種調節燃料電池系統空氣供應量的調節系統，應用于燃料電池空氣供應系統中，所述的空氣供應系統包括依次串聯的與環境空氣相通的空氣供應機械、增濕器及燃料電池堆，由燃料電池堆陰極出來的氣體通過增濕器后排空，所述調節系統為設置于空氣供應機械與增濕器之間或增濕器與燃料電池堆陰極入口之間的旁路管道、以及設置于旁路管道上的旁路調節閥門，旁路調節閥門與空氣相通。

所述旁路調節閥門上的閥桿通過連軸器與一電機的傳動軸相連；電機通過線路連接有電機控制器；電機控制器通過線路與燃料電池控制系統相連；在燃料電池堆陰極出口與增濕器之間可設置有膨脹機?？諝夤獧C械可以為鼓風機或空壓機。

本發明的優點與積極效果為：

1.旁路調節系統結構簡單。本發明在常用的燃料電池發動機空氣供應系統中加設一旁路調節體系，其包括旁路管道、流通截面可調的電動旁路調節閥、旁路調節裝置控制器；所述的旁路調節系統可放置在空氣增濕器前，也可放置在燃料電池堆陰極入口之前；結構簡單，所需成本低。其中的旁路調節裝置即可采用現有的產品，也可自行加工。

2.可快速調節燃料電池堆的空氣供入量。本發明通過旁路調節裝置控制器，可以快速改變電動旁路調節閥的流通截面積，從而快速改變空氣的旁路流量，燃料電池堆的空氣供入量也由此而快速調節。

3.使用方便。鼓風機或空壓機的控制方式更為靈活，整個發動機運行期間，鼓風機或空壓機可以采用恒速運轉，也可以分檔設定鼓風機或空壓機的轉速。

4.應用范圍廣。本發明即可用于低壓燃料電池發動機系統，又可用于加壓燃料電池發動機系統，也可用于其它燃料電池系統，如燃料電池單池或堆的評價裝置。

5.應用效果好。本發明可使供入燃料電池堆的空氣量迅速與其運行電流相匹配，有利于穩定燃料電池堆的性能，提高其壽命。

附圖說明

圖1為常用的低壓型燃料電池發動機空氣供應系統的連接框圖；

圖2為常用的加壓型燃料電池發動機空氣供應系統的連接框圖；

圖3為本發明在低壓型燃料電池發動機空氣供應系統中的使用框圖1；

圖4為本發明在低壓型燃料電池發動機空氣供應系統中的使用框圖2；

圖5為本發明在加壓型燃料電池發動機空氣供應系統中的使用框圖1；

圖6為本發明在加壓型燃料電池發動機空氣供應系統中的使用框圖2；

具體實施方式

燃料電池發動機空氣供應系統可以采用如圖3～圖6所示的方式構建。