[發(fā)明專利]一種燃料電池發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011151360.3
• 申請日: 2020-10-25
• 公開（公告）號: CN112259759B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 周磊
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇清能動力科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04007
• 分類號: H01M8/04007;H01M8/04044;H01M8/04082;H01M8/04089;H01M8/04119
• 代理公司: 上海一平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 徐迅;祝蓮君

本發(fā)明公開了一種燃料電池發(fā)動機，包括：溫度控制子系統(tǒng)、ECU子系統(tǒng)、供氫子系統(tǒng)以及供氧子系統(tǒng)，其中，供氧子系統(tǒng)還包括集成于中冷器上的電堆吹掃子系統(tǒng)，電堆吹掃子系統(tǒng)包括：氫氣濃度傳感器、電堆吹掃墩頭、第一電磁閥，使電堆吹掃墩頭的管口朝向設置為能夠與燃料電池電堆的出氣口連接，用于對燃料電池電堆外殼和電堆本體之間限定的腔體中的氫氣進行吹掃。本發(fā)明使得電堆本體與電堆外殼之間的氫氣濃度能夠管理，有效防止由于氫氣聚集而產(chǎn)生的爆炸危險；減少加工和物料使用，降低開發(fā)成本；長時間運行時，系統(tǒng)更穩(wěn)定，降低了故障概率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池領(lǐng)域，特別涉及燃料電池發(fā)動機技術(shù)。

背景技術(shù)

燃料電池是將燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置，只發(fā)生電化學反應，沒有燃燒過程。發(fā)動機將潛在的具有高可靠性和長壽命,并且燃料電池以氫氣和氧氣為燃料時生成水，沒有污染且可以循環(huán)利用。燃料電池具有效率高、無污染、壽命長和高可靠性等優(yōu)點，可作為汽車內(nèi)燃機的替代產(chǎn)品，也可應用于小型集中供電或分散式供電系統(tǒng)中。由于燃料電池直接把化學能轉(zhuǎn)化成電能，因而其效率通常遠遠高于內(nèi)燃機，是綠色環(huán)保能源，極具發(fā)展?jié)摿蛻们熬啊?/p>

然而，由于氫氣是一種易燃易爆氣體，因此燃料電池發(fā)動機的安全性是極為重要的。尤其是對于車載的燃料電池發(fā)動機而言，由于車輛的營運時間長、路況復雜，因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)具有高安全性能的車載燃料電池發(fā)動機。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種具有高安全性能的車載燃料電池發(fā)動機。

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種燃料電池發(fā)動機，包括：

溫度控制子系統(tǒng)、ECU子系統(tǒng)、供氫子系統(tǒng)以及供氧子系統(tǒng)，

所述的溫度控制子系統(tǒng)包括：去離子過濾器、加熱器以及散熱器，還包括第一DC/DC模塊，所述第一DC/DC模塊用于將燃料電池電堆輸出電壓變換至整車負載電壓平臺，和第二DC/DC模塊，所述第二DC/DC模塊用于將母線電壓降壓至燃料電池發(fā)動機各子系統(tǒng)用電器電壓平臺；

所述供氫子系統(tǒng)包括：氫氣進氣高壓組件、氫氣換熱組件、氫氣分水組件、氫氣回流組件、氫氣緩沖組件和氫氣尾排組件；

所述供氧子系統(tǒng)包括：空濾器、空壓機、中冷器和增濕器；

其中，所述供氧子系統(tǒng)還包括：電堆吹掃子系統(tǒng)，所述電堆吹掃子系統(tǒng)集成于所述中冷器上，用于對燃料電池電堆外殼和電堆本體之間限定的腔體中的氫氣進行吹掃。

在另一優(yōu)選例中，所述電堆吹掃子系統(tǒng)包括：電堆吹掃墩頭，所述電堆吹掃墩頭設置于所述中冷器靠近空氣出氣口的傾斜面上。

在另一優(yōu)選例中，所述的電堆吹掃墩頭在靠近出氣口處具有90°彎角結(jié)構(gòu)，使得分流的用于吹掃的空氣流路與所述中冷器中的空氣流路正交，并且所述電堆吹掃墩頭的管口朝向被設置為能夠與燃料電池電堆的出氣口連接。

在另一優(yōu)選例中，所述電堆吹掃墩頭的內(nèi)徑被配置為使得分流空氣流量占所述中冷器空氣流量的1-5％，較佳地1.5％～3％。

在另一優(yōu)選例中，所述電堆吹掃墩頭的內(nèi)徑為5mm～10mm，較佳地5～7mm。

在另一優(yōu)選例中，所述電堆吹掃墩頭上連接有第一電磁閥，所述第一電磁閥通過電連接至所述ECU子系統(tǒng)，由所述ECU子系統(tǒng)開關(guān)控制。

在另一優(yōu)選例中，所述電堆吹掃子系統(tǒng)還包括：氫氣濃度傳感器，所述氫氣濃度傳感器設置于燃料電池電堆的通風出口，用于探測燃料電池電堆本體和電堆外殼之間的腔體的氫氣濃度。

在另一優(yōu)選例中，所述氫氣濃度傳感器與所述ECU子系統(tǒng)通過CAN總線連接，所述ECU子系統(tǒng)根據(jù)氫氣濃度值不同與預設閾值比較，通過CAN生成多級執(zhí)行命令，控制第一電磁閥的開閉、開度狀態(tài)。