[實用新型]一種燃料電池汽車節能供氣系統

有效

• 申請號: 201821333942.1
• 申請日: 2018-08-19
• 公開（公告）號: CN208714974U
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 由宏新;劉召;劉潤杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B60L50/70
• 分類號: B60L50/70;H01M8/04089
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 花向陽;楊翠翠

一種燃料電池汽車節能供氣系統，屬于汽車的節能技術領域。該系統氫氣壓力傳感器設置在減壓電磁閥與多用途壓縮機之間的管線上，空氣壓力傳感器設置在多用途壓縮機排出壓縮空氣的管線上；當經過減壓電磁閥的氫氣壓力不足以推動多用途壓縮機工作時，或空氣出口端壓力傳感器檢測到空氣出口端壓力低于PLC控制器設定的空氣壓力時，控制系統啟動多用途壓縮機供電系統，使用電能驅動多用途壓縮機，同時壓縮氫氣與空氣，保證燃料電池堆的氣體供應。該系統結構簡單，占用空間小，容易實現集成化。利用高壓氫氣瓶的壓力能，推動空氣壓縮裝置，將常壓空氣加壓，以便氫燃料電池堆中使用空氣，直接將氫氣的壓力能轉變為空氣的壓力能，極大提高了能量利用率。

技術領域

本實用新型涉及一種燃料電池汽車節能供氣系統，屬于新能源汽車系統中的節能技術領域。

背景技術

以氫氣為燃料的燃料電池汽車，除了要有氫氣外，還必須有氧氣。氫氣一般是壓縮氣體，有較高的壓力，儲存在高壓氣瓶中，其儲存壓力可達70MPa；氧氣一般來自于空氣，通常使用壓縮機、鼓風機等帶有壓縮性質的機械，克服燃料電池流道、管線阻力，將含有氧氣的空氣輸送到燃料電池陰極流道內，使氧氣有一定的動能透過燃料電池的陰極催化層，進行相關的電化學反應。

用壓縮機、鼓風機等傳動機械壓縮空氣需要消耗燃料電池發出的電力，以提供壓縮空氣所需的原動力，導致由氫氣產生的珍貴的電力沒有完全用到汽車行駛，降低了燃料電池汽車的行駛里程與燃料利用率。由于汽車內的空間有限，故氫氧燃料電池汽車采用氣瓶儲存空氣是不可取的。

專利CN201710431329.7介紹了一種新能源汽車集中供氣系統及供氣方法，該系統主要包括兩級壓縮空氣壓縮機、燃料電池系統、風冷換熱器以及氣壓制動剎車系統。該專利主要利用空氣壓縮機產出的壓縮氣體導入膨脹機進行壓力能的回收，并利用電池反應剩余的冷熱氣體進行冷量和熱量的回收。但是值得關注的是該系統所回收的壓力能是由空氣壓縮機所提供的，該方式的能量回收效率極低，不僅浪費了氫氣所產生的電能，也增加了系統的復雜性。

氫氧燃料電池汽車的高壓氫瓶中富含能量，其中除了化學能，還有壓力能。利用其壓力能，可以驅動壓縮空氣的裝置，以減小耗用電池發電的電力。

發明內容

為了克服現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種燃料電池汽車節能供氣系統，該節能供氣系統應利用高壓氫氣瓶的壓力能，推動空氣壓縮裝置，將常壓空氣加壓，以便氫燃料電池堆中使用空氣，直接將氫氣的壓力能轉變為空氣的壓力能，極大提高了能量利用率。

本實用新型采用的技術方案是：一種燃料電池汽車節能供氣系統，它包括車用高壓氫氣瓶、減壓電磁閥、多用途壓縮機、壓力傳感器和控制系統，所述車用高壓氫氣瓶上安裝減壓電磁閥或車用高壓氫氣瓶通過管線與減壓電磁閥相連，減壓電磁閥的出口與多用途壓縮機氫氣進口相連，多用途壓縮機的另一端吸入的空氣被壓縮，被壓縮的空氣直接用于電池堆陰極；所述壓力傳感器包含一個設置在減壓電磁閥與多用途壓縮機之間管線上的氫氣進口端壓力傳感器和一個設置在多用途壓縮機排出壓縮空氣管線上的空氣出口端壓力傳感器；所述控制系統采用PLC控制器，PLC控制器與減壓電磁閥、氫氣進口端壓力傳感器、空氣出口端壓力傳感器、多用途壓縮機電連接；當經過減壓電磁閥的氫氣壓力不足以推動多用途壓縮機工作時，所述氫氣進口端壓力傳感器檢測到氫氣壓力低于PLC控制器設定的多用途壓縮機自動工作進口壓力，或所述空氣出口端壓力傳感器檢測到空氣出口端壓力低于PLC控制器設定的空氣壓力，所述控制系統啟動多用途壓縮機供電系統，使用電能驅動多用途壓縮機，同時壓縮氫氣與空氣，保證燃料電池堆的氣體供應；此時控制系統發出警報，提示用戶燃料不足；當用戶加充氫氣后，壓力達到正常值，警報解除，控制系統切斷多用途壓縮機外部供電，整個供氣系統正常工作。

所述控制系統采用S7-200 PLC控制器。