[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)及車輛

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911348296.5
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN113022333B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙琨;張龍海;蔣尚峰;孟德水;李維國;王越
• 申請（專利權(quán)）人: 宇通客車股份有限公司
• 主分類號: B60L50/72
• 分類號: B60L50/72;B60L58/30;H01M8/0662;H01M8/0606
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 王子龍

本發(fā)明涉及電動(dòng)車輛技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池系統(tǒng)及車輛。其中，燃料電池系統(tǒng)包括：燃料電池模塊；空氣供給系統(tǒng)，包括供氣機(jī)和供氣管路；尾排管路；排氫進(jìn)氣管路，與封閉箱體連通；空氣供給系統(tǒng)通過橋接支路與排氫進(jìn)氣管路連通，并用于向封閉箱體內(nèi)補(bǔ)風(fēng)，橋接支路上串接有電控閥，燃料電池系統(tǒng)還包括控制模塊，電控閥與控制模塊相連，控制模塊根據(jù)電池系統(tǒng)輸出電流控制電控閥的開度。本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)通過控制模塊能夠根據(jù)系統(tǒng)輸出電流的大小控制電控閥的開度，實(shí)現(xiàn)對從空氣供氣系統(tǒng)分流流量的控制，使系統(tǒng)達(dá)到排氫進(jìn)氣管路的實(shí)際流量與需求流量向平衡，實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)低能耗、安全性高的性能優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池系統(tǒng)和車輛。

背景技術(shù)

隨著人們對環(huán)境問題的逐步重視，電動(dòng)車輛的研發(fā)和使用越來越普遍，而燃料電池作為一種高效的、清潔的能源轉(zhuǎn)換裝置，也越來越多的應(yīng)用到電動(dòng)車輛上，作為電動(dòng)車輛的能源。

為了保證燃料電池系統(tǒng)的防塵防水，目前的普遍做法是將電池堆棧安裝在封閉箱體內(nèi)，但是由于燃料電池的特性，在電池堆棧運(yùn)行時(shí)，氫氣一般會(huì)外漏，這樣就造成封閉箱體內(nèi)往往會(huì)聚集一部分氫氣。因此，為了保證燃料電池系統(tǒng)的安全，往往需要保持封閉箱體的通風(fēng)，以將電池堆棧溢漏到封閉箱體內(nèi)的氫氣排出，避免封閉箱體內(nèi)氫氣聚集而發(fā)生危險(xiǎn)。

目前也有部分燃料電池系統(tǒng)采用空壓機(jī)分流的方式進(jìn)行吹排氣，且對電池堆棧吹氣的空氣流量與空壓機(jī)流量呈正相關(guān)關(guān)系，這樣將會(huì)導(dǎo)致空壓機(jī)供給電池堆棧的反應(yīng)氣體被較多的分流，在保證對電池堆棧供氣的前提下，需要空壓機(jī)更高的轉(zhuǎn)速，能耗升高；而在對電池堆棧的供氣量降低時(shí)，從空壓機(jī)分流出的吹排氣也相應(yīng)減少，此時(shí)將很容易導(dǎo)致封閉箱體內(nèi)氫氣聚集。因此，這種燃料電池系統(tǒng)在使用時(shí)并不安全可靠。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種排氫性能優(yōu)異的燃料電池系統(tǒng)，此外，本發(fā)明的目的還在于提供一種使用上述燃料電池系統(tǒng)的車輛。

本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)包括：

燃料電池模塊，包括封閉箱體以及安裝在封閉箱體內(nèi)的電池堆棧；

空氣供給系統(tǒng)，包括供氣機(jī)和供氣管路，供氣管路連通電池堆棧且在供氣機(jī)工作時(shí)向電池堆棧供給反應(yīng)所需的氧氣；

尾排管路，連通電池堆棧并用于排出反應(yīng)后的尾氣；

排氫進(jìn)氣管路，與封閉箱體連通，用于向封閉箱體內(nèi)吹風(fēng)并帶走封閉箱體內(nèi)聚集的氫；

空氣供給系統(tǒng)通過橋接支路與排氫進(jìn)氣管路連通，并用于向封閉箱體內(nèi)補(bǔ)風(fēng)，橋接支路上串接有電控閥，燃料電池系統(tǒng)還包括控制模塊，電控閥與控制模塊相連，控制模塊根據(jù)電池系統(tǒng)輸出電流控制電控閥的開度，以控制排氫進(jìn)氣管路從供氣管路的分流流量。

本發(fā)明的燃料電池系統(tǒng)通過控制模塊能夠根據(jù)系統(tǒng)輸出電流的大小控制電控閥的開度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對從空氣供氣系統(tǒng)分流流量的控制，使系統(tǒng)達(dá)到排氫進(jìn)氣管路的實(shí)際流量與需求流量向平衡，避免了分流流量與空壓機(jī)流量相關(guān)而導(dǎo)致排氫供氣流量不能合理控制，空壓機(jī)能耗高或封閉箱體內(nèi)氫氣聚集的問題，實(shí)現(xiàn)了電池系統(tǒng)低能耗、安全性高的性能優(yōu)點(diǎn)。

進(jìn)一步地，封閉箱體上還連有排氫出氣管路，排氫出氣管路連通至尾排管路上。由于尾排管路和排氫出氣管路內(nèi)的氣流都含有部分氫氣，為了避免這些氫氣直接排空，往往需要對排氣進(jìn)行處理，將排氫出氣管路和尾排管路匯聚到一起，這樣可以通過一套尾排處理裝置即可實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的排氣處理，降低了系統(tǒng)成本，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，尾排管路的下游串接有氣動(dòng)渦輪，排氫進(jìn)氣管路上在與橋接支路交匯位置的上游串接有用于向排氫進(jìn)氣管路內(nèi)供風(fēng)的吸氣助力機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)渦輪與吸氣助力機(jī)構(gòu)傳動(dòng)連接，且在氣動(dòng)渦輪被尾排氣流的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)吸氣助力機(jī)構(gòu)工作。這樣能夠最大程度的利用系統(tǒng)的排氣動(dòng)能，反過來實(shí)現(xiàn)對封閉箱體的供氣，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)能耗。