[發明專利]燃料電池系統

在審

• 申請號: 202010305943.0
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN113540499A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 李鵬偉;張國強;賈能鈾;楊紹軍;張禾
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04029;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/0438;H01M8/04701
• 代理公司: 北京市浩天知識產權代理事務所(普通合伙) 11276
• 代理人: 劉云貴

本發明提供了一種燃料電池系統，包括氫氣組件、空氣組件和電堆，所述空氣組件包括空壓機和空氣管路，氫氣組件包括用于輸送液氫的第一管路，所述空壓機使用超導電機進行驅動，空壓機通過空氣管路與電堆的空氣入口連通，氫氣組件與電堆的氫氣入口連通，氫氣組件將液氫汽化后送入電堆，第一管路與空壓機的冷卻管路連接使第一管路中的液氫能夠讓空壓機的超導電機降溫至工作溫度。這種燃料電池系統的優點在于：有效利用了液氫的低溫特性；提高了凈輸出功率；提高了燃料電池系統的功率密度。

技術領域

本發明涉及燃料電池車輛領域，具體而言，涉及一種燃料電池系統。

背景技術

氫燃料電池是一種將氫與氧反應產生的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發電裝置，具有發電效率高，環境污染小等優點，因此被廣泛應用于汽車領域。燃料電池包括空壓機、水泵、升壓DCDC等零部件組成的輔助系統輔助其運行，輔助系統的功耗大小影響著燃料電池系統的凈輸出。燃料電池的空壓機通常是由電機驅動的，空壓機的功率大約占了輔助系統總功率的80％，因此降低空壓機的功耗可以大大的提高燃料電池系統的凈輸出，提高燃料電池系統的效率。

現有燃料電池系統的空壓機是由常規電機驅動的，空壓機也是由常規的冷卻液(比如50％濃度的乙二醇水溶液)進行冷卻的。現有燃料電池系統的空壓機的缺點在于空壓機的功耗大，而燃料電池系統中的空壓機通過升壓DCDC或整車動力電池供電，空壓機會大量消耗燃料電池輸出的功率，造成燃料電池系統低；同時常規電機驅動的空壓機體積、重量均較大，降低了燃料電池系統的功率密度。

綜上所述，需要提供一種燃料電池系統，其能夠克服現有技術的缺陷。

發明內容

本發明旨在提供一種燃料電池系統，其能夠克服現有技術的缺陷。本發明的發明目的通過以下技術方案得以實現。

本發明的一個實施方式提供了一種燃料電池系統,其中所述燃料電池系統包括氫氣組件、空氣組件和電堆，所述空氣組件包括空壓機和空氣管路，氫氣組件包括用于輸送液氫的第一管路，所述空壓機使用超導電機進行驅動，空壓機通過空氣管路與電堆的空氣入口連通，氫氣組件與電堆的氫氣入口連通，氫氣組件將液氫汽化后送入電堆，第一管路與空壓機的冷卻管路連接使第一管路中的液氫能夠讓空壓機的超導電機降溫至工作溫度。

根據本發明的上述任意一個實施方式提供的燃料電池系統，其中所述氫氣組件還包括一個或多個氫瓶、汽化器和第二管路，所述氫瓶通過第一管路與汽化器連通，汽化器通過第二管路與電堆的氫氣入口連通，氫瓶中的液氫經第一管路為空壓機的超導電機降溫后進入汽化器汽化為氫氣，氫氣進入電堆與來自空氣組件的空氣發生反應產生電能。

根據本發明的上述任意一個實施方式提供的燃料電池系統，其中所述氫瓶上設有瓶口閥和泄壓閥，氫瓶中的液氫通過瓶口閥進入第三管路。

根據本發明的上述任意一個實施方式提供的燃料電池系統，其中所述燃料電池系統還包括控制器，控制器分別與瓶口閥、空壓機、液氫泵、汽化器和電堆電連接，控制器控制燃料電池系統的運行。

根據本發明的上述任意一個實施方式提供的燃料電池系統，其中所述燃料電池系統還包括壓力傳感器，所述壓力傳感器設置在第二管路上靠近電堆氫氣入口的一側，壓力傳感器與控制器電連接，壓力傳感器檢測進入電堆的氫氣的氣壓，控制器根據來自壓力傳感器的氣壓數值調節液氫泵的轉速和汽化器的溫度。

該燃料電池系統的優點在于：有效利用了液氫的低溫特性；降低了空壓機的功耗，進而顯著提高了燃料電池系統的效率，提高了凈輸出功率；應用了超導電機的空壓機體積小、重量輕，提高了燃料電池系統的功率密度。

附圖說明

參照附圖，本發明的公開內容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本發明的技術方案，而并非意在對本發明的保護范圍構成限制。圖中：

圖1示出了根據本發明一個實施方式的燃料電池系統的框圖。