[發(fā)明專利]一種基于有機朗肯循環(huán)的燃料電池汽車空氣供給系統(tǒng)及其控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910357989.4 | 申請日： | 2019-04-30 |
| 公開（公告）號： | CN109980251B | 公開（公告）日： | 2023-09-08 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 閔海濤;王博石;于遠彬;孫維毅;黃世佩;曹起銘;李卓昂;張明智 | 申請（專利權(quán)）人： | 吉林大學(xué) |
| 主分類號： | H01M8/04298 | 分類號： | H01M8/04298;H01M8/04089;H01M8/04007;H01M8/0438;H01M8/0432 |
| 代理公司： | 北京遠大卓悅知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369 | 代理人： | 許小東 |
| 地址： | 130000 吉*** | 國省代碼： | 吉林;22 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 有機 循環(huán) 燃料電池 汽車 空氣 供給 系統(tǒng) 及其 控制 方法 | ||
1.一種基于有機朗肯循環(huán)的燃料電池汽車空氣供給系統(tǒng)，其特征在于，包括：
增壓回路，其包括依次連接的燃料電池電堆、渦輪機、第一壓縮機、第二壓縮機、第一中冷器、空氣壓縮機、換熱器和第二中冷器；
余熱利用回路，其包括依次連接的有機工質(zhì)泵、換熱器和膨脹機；
第一旁通電磁閥，其設(shè)置在所述增壓回路上，且連接所述第二壓縮機兩端，用于旁通所述第二壓縮機；
第二旁通電磁閥，其設(shè)置在所述增壓回路上，且連接所述換熱器兩端，用于旁通所述換熱器；
第三旁通電磁閥，其設(shè)置在所述余熱利用回路上，且連接所述膨脹機兩端，用于部分或者全部旁通所述膨脹機；
壓力流量傳感器，其設(shè)置在所述增壓回路上，且連接在所述第一中冷器和所述空氣壓縮機之間，用于檢測空氣壓縮機入口處的壓力和流量；
壓力溫度傳感器，其設(shè)置在所述增壓回路上，且連接在所述空氣壓縮機和所述換熱器之間，用于檢測空氣壓縮機出口處的壓力和溫度；
控制器，其同時連接所述空氣壓縮機、有機工質(zhì)泵、壓力流量傳感器、壓力溫度傳感器、第一旁通電磁閥、第二旁通電磁閥和第三旁通電磁閥，用于接收所述壓力流量傳感器和壓力溫度傳感器傳感器的檢測數(shù)據(jù)并控制所述空氣壓縮機、有機工質(zhì)泵、第一旁通電磁閥、第二旁通電磁閥和第三旁通電磁閥工作；
其中，所述第一壓縮機連接外部空氣，所述膨脹機與所述第二壓縮機連接，用于驅(qū)動所述第二壓縮機工作；
當(dāng)所述余熱利用回路開啟時，所述空氣壓縮機的余熱流入所述換熱器，并對有機工質(zhì)進行加熱，通過所述膨脹機驅(qū)動所述第二壓縮機，所述增壓回路為中高壓增壓回路；
當(dāng)所述余熱利用回路關(guān)閉時，所述第二壓縮機不工作，所述增壓回路為低壓增壓回路；
當(dāng)所述余熱利用回路關(guān)閉時，所述第一旁通電磁閥和第二旁通電磁閥開啟；
當(dāng)所述余熱利用回路開啟時，所述第一旁通電磁閥和第二旁通電磁閥關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求1所述的基于有機朗肯循環(huán)的燃料電池汽車空氣供給系統(tǒng)，其特征在于，還包括：
空氣濾清器，其設(shè)置在所述第一壓縮機連接外部空氣一側(cè)；
加濕器，其設(shè)置在所述增壓回路上，且連接在所述第二中冷器和所述燃料電池電堆之間；
冷凝器，其設(shè)置在所述余熱利用回路上，且連接在所述膨脹機和所述有機工質(zhì)泵之間。
3.一種基于有機朗肯循環(huán)的燃料電池汽車空氣供給系統(tǒng)的控制方法，使用如權(quán)利要求1-2任意一項所述的基于有機朗肯循環(huán)的燃料電池汽車空氣供給系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：
步驟1：按照采樣周期采集空氣壓縮機入口處的流量和壓力，出口處的溫度和壓力以及汽車需求功率，并根據(jù)汽車需求功率獲得空氣壓縮機的輸出目標(biāo)流量和目標(biāo)壓力；
步驟2：當(dāng)空氣壓縮機出口處的溫度T滿足T≤T1時，第一旁通電磁閥和第二旁通電磁閥開啟，余熱利用回路關(guān)閉，根據(jù)目標(biāo)流量與空氣壓縮機入口處的流量的差值和目標(biāo)壓力與空氣壓縮機入口處的壓力的差值，并通過所述空氣壓縮機的特性標(biāo)定圖確定空氣壓縮機的轉(zhuǎn)速；
當(dāng)空氣壓縮機出口處的溫度T滿足T＞T1時，第一旁通電磁閥和第二旁通電磁閥關(guān)閉，余熱利用回路開啟，第二壓縮機工作，根據(jù)目標(biāo)流量與空氣壓縮機入口處的流量的差值和目標(biāo)壓力與空氣壓縮機入口處的壓力的差值，并通過所述空氣壓縮機的特性標(biāo)定圖確定空氣壓縮機的轉(zhuǎn)速；
其中，T1為設(shè)定的第一溫度閾值。
4.如權(quán)利要求3所述的基于有機朗肯循環(huán)的燃料電池汽車空氣供給系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，當(dāng)余熱利用回路開啟后，還包括：
當(dāng)空氣壓縮機出口處的溫度T滿足T≥T2時，第一旁通電磁閥和第二旁通電磁閥保持關(guān)閉，余熱利用回路保持開啟狀態(tài)；
當(dāng)空氣壓縮機出口處的溫度T滿足T＜T2時，第一旁通電磁閥和第二旁通電磁閥開啟，余熱利用回路關(guān)閉；
其中，T2為第二溫度閾值，且T2＜T1。
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