[發(fā)明專利]用于向燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)壓縮空氣的系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210617081.4
• 申請(qǐng)日: 2022-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115513501A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 普拉納夫·阿里亞;約翰·林德伯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沃爾沃卡車集團(tuán)
• 主分類號(hào): H01M8/0606
• 分類號(hào): H01M8/0606;H01M8/04111;B60L50/75
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 車文;高偉

本公開(kāi)涉及用于向燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)壓縮空氣的系統(tǒng)，尤其是用于向車輛(10)的燃料電池供應(yīng)壓縮空氣的系統(tǒng)(30)，該系統(tǒng)包括：第一壓縮機(jī)(33)，其具有用于接收空氣的入口和用于將壓縮空氣輸送到燃料電池的出口；空氣儲(chǔ)存罐(35)，其布置在第一壓縮機(jī)上游并與第一壓縮機(jī)串聯(lián)，并且被構(gòu)造成儲(chǔ)存高壓的壓縮空氣；空氣選擇控制組件(38)，其包括選擇閥(38a)和被配置成操作該選擇閥的切換致動(dòng)器(38b)，其中所述選擇閥布置在空氣儲(chǔ)存罐與第一壓縮機(jī)的入口之間，并且進(jìn)一步與用于接收新鮮空氣的入口導(dǎo)管(51)流體連通，所述切換致動(dòng)器被配置成操作所述選擇閥以選擇性地控制到第一壓縮機(jī)的空氣流，使得空氣可從空氣儲(chǔ)存罐供應(yīng)到第一壓縮機(jī)或從新鮮空氣入口導(dǎo)管供應(yīng)到第一壓縮機(jī)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及一種用于向車輛的燃料電池系統(tǒng)供應(yīng)壓縮空氣的系統(tǒng)以及設(shè)有這種系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)。本公開(kāi)通常可用于燃料電池系統(tǒng)中，該燃料電池系統(tǒng)用作諸如卡車、公共汽車和建筑設(shè)備等的重型車輛的電動(dòng)力總成系統(tǒng)的一部分。本發(fā)明同樣可應(yīng)用于其它車輛，例如轎車和其它輕型車輛等，也可應(yīng)用于船舶等。

背景技術(shù)

用于重型車輛的替代動(dòng)力源和推進(jìn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)越來(lái)越多，其旨在補(bǔ)充或替代內(nèi)燃機(jī)。一種這樣的動(dòng)力源是能夠?qū)滢D(zhuǎn)化為電能的燃料電池系統(tǒng)，其中電能又可以用于車輛推進(jìn)。

在這些類型的燃料電池系統(tǒng)中，通常需要具有用于確保壓縮空氣的高流速的壓縮機(jī)，以便與氫的供應(yīng)一起以有效方式產(chǎn)生電力。因此，幾乎所有現(xiàn)代燃料電池都在燃料電池系統(tǒng)的配套設(shè)施(balance of plant)中包含壓縮機(jī)。

DE 102010052797A1公開(kāi)了用于車輛的燃料電池系統(tǒng)的一個(gè)示例，該燃料電池系統(tǒng)具有附接到燃料電池單元的氧化劑供應(yīng)安裝部分。此外，該車輛包括電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)單元和被布置成用于處理燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)負(fù)載變化的氧化劑儲(chǔ)罐。

盡管本領(lǐng)域中已有各種活動(dòng)，但仍希望在某些操作條件期間進(jìn)一步改進(jìn)燃料電池系統(tǒng)的操作。

此外，與用于乘用轎車的燃料電池相比，在諸如卡車等的重型車輛領(lǐng)域，其要求和運(yùn)行條件往往不同。例如，由于卡車的重量和巨大的運(yùn)行負(fù)載，對(duì)重型車輛的燃料電池系統(tǒng)的要求通常高于對(duì)乘用轎車的燃料電池系統(tǒng)的要求。而且，某些類型的電動(dòng)重型車輛通常包括除了燃料電池系統(tǒng)之外的附加動(dòng)力源。鑒于上述情況，還希望提高重型車輛的燃料電池系統(tǒng)的整體可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)的目的是提供燃料電池系統(tǒng)的改進(jìn)的操作，其中，在高海拔處也能夠以更可靠的方式將壓縮空氣供應(yīng)到燃料電池系統(tǒng)的燃料電池。該目的至少部分地通過(guò)下文所述的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本公開(kāi)的第一方面，提供了一種用于向車輛的燃料電池供應(yīng)壓縮空氣的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：第一壓縮機(jī)，該第一壓縮機(jī)具有用于接收空氣的入口和用于將壓縮空氣輸送到燃料電池的出口；空氣儲(chǔ)存罐，該空氣儲(chǔ)存罐布置在第一壓縮機(jī)的上游并與第一壓縮機(jī)串聯(lián)，并且該空氣儲(chǔ)存罐被構(gòu)造成儲(chǔ)存高壓的壓縮空氣；空氣選擇控制組件，該空氣選擇控制組件包括選擇閥和被配置成操作該選擇閥的切換致動(dòng)器。該選擇閥布置在第一壓縮機(jī)的入口與空氣儲(chǔ)存罐之間，并且進(jìn)一步與用于接收新鮮空氣的入口流體連通。此外，該切換致動(dòng)器被構(gòu)造成操作該選擇閥以選擇性地控制到第一壓縮機(jī)的空氣流，使得空氣能夠從空氣儲(chǔ)存罐供應(yīng)到第一壓縮機(jī)或從新鮮空氣入口導(dǎo)管供應(yīng)到第一壓縮機(jī)。

該系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)至少部分是基于以下認(rèn)識(shí)：由于環(huán)境壓力的降低，傳統(tǒng)壓縮機(jī)無(wú)法在高海拔處以足夠的壓力提供所期望的質(zhì)量流量。因此，來(lái)自燃料電池的功率需求可能需要在高海拔運(yùn)行時(shí)降額。即，隨著車輛牽引馬達(dá)汲取電流，燃料電池系統(tǒng)的燃料電池中的氫氣和氧氣變得耗盡。通常基于車輛的功率需求，對(duì)陽(yáng)極中的氫氣流量和陰極中的壓縮空氣流量進(jìn)行調(diào)整。然而，在與高海拔處的高功率請(qǐng)求相關(guān)的某些駕駛情形下，由于車輛外部的大氣壓力較低，可能難以向燃料電池提供足夠的壓縮空氣流。根據(jù)示例實(shí)施例的系統(tǒng)對(duì)于管理在高海拔操作中需要高功率請(qǐng)求的燃料電池的各種操作特別有用。