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[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

專利信息
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
【權(quán)利要求書】:

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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