[發明專利]燃料電池氫氣循環系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202111371853.2
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114284528A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 徐曉明;洪吉超;赤騁;陳東方;胡松;王越;李躍華;李仁政;趙磊;唐偉;孫旭東;袁秋奇
• 申請（專利權）人: 北京格睿能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/04119;H01M8/0438
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 花麗

本發明公開了一種燃料電池氫氣循環系統及其控制方法，其中，系統包括：引射器，引射器的氫氣入口與氫氣供應端相連，引射器的氫氣出口與電堆入口相連，以形成進氣通路；引射器的氫氣二次循環入口與分水器一端相連，以形成氫氣循環通路，其中，分水器另一端與電堆出口相連；氫氣循環泵，氫氣循環泵的一端與進氣通路相連，氫氣循環泵的另一端與氫氣循環通路相連；控制器，用于根據當前所處工況控制引射器和/或氫氣循環泵工作。該系統有效解決了燃料電池氫氣循環系統進氣高效性、節能性以及引射器和循環泵切換模式時的連續性問題。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別涉及一種燃料電池氫氣循環系統及其控制方法。

背景技術

質子交換膜燃料電池作為最受矚目的氫能發展方向之一，具備產物無污染，能量轉換效率高等優點，已廣泛應用于混合動力車輛、移動便攜設備、無人機等領域。燃料電池系統建模對于其性能分析、優化設計與控制策略開發等具有重要意義。

相關技術中，依據面向對象不同，燃料電池氫氣循環系統主要包括引射器和循環泵兩種方案。然而，引射器雖然具有節能的優點，但其在電堆輸出功率較低時，工作效率低下；循環泵雖然效果明顯，但在電堆高輸出功率時能耗較高。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種燃料電池氫氣循環系統，該系統有效解決了燃料電池氫氣循環系統進氣高效性、節能性以及引射器和循環泵切換模式時的連續性問題。

本發明的另一個目的在于提出一種燃料電池氫氣循環系統的控制方法。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種燃料電池氫氣循環系統，包括：引射器，所述引射器的氫氣入口與氫氣供應端相連，所述引射器的氫氣出口與電堆入口相連，以形成進氣通路；所述引射器的氫氣二次循環入口與分水器一端相連，以形成氫氣循環通路，其中，所述分水器另一端與電堆出口相連；氫氣循環泵，所述氫氣循環泵的一端與所述進氣通路相連，所述氫氣循環泵的另一端與所述氫氣循環通路相連；控制器，用于根據當前所處工況控制所述引射器和/或氫氣循環泵工作。

本發明實施例的燃料電池氫氣循環系統，通過將氫氣循環泵與引射器混合連接的方式，根據不同工況需求切換工作模式，達到提升電堆性能與降低能耗的效果，有效滿足系統低功耗要求的同時提高氫氣利用率，且結構簡單可靠、切換過程平緩、成本低，適用范圍廣，有效解決了燃料電池氫氣循環系統進氣高效性、節能性以及引射器和循環泵切換模式時的連續性問題。

另外，根據本發明上述實施例的燃料電池氫氣循環系統還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：第一單向閥和第二單向閥，其中，所述第一單向閥設置于氫氣循環泵的一端與所述進氣通路之間，所述第二單向閥設置于所述引射器的氫氣二次循環入口與所述分水器之間。

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：壓力傳感器，其中，所述壓力傳感器用于檢測所述進氣通路的壓力值，并于目標進氣壓力作對比。

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：排水閥，所述排水閥設置于所述電堆入口處，用于排出進入電堆氣體中多余的液態水。

進一步地，在本發明的一個實施例中，還包括：PURGE閥，所述PURGE閥設置于所述電堆出口處，用于脈沖排氣。