[发明专利]一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法

说明书

本发明涉及车辆工程技术领域，公开一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法。其中燃料电池气路控制系统包括第一管路、第二管路和第三管路，第一管路连接于燃料电池的进气口，第一管路上依次设置有空气滤芯、空压机的进气端、进堆截止阀和进堆压力传感器；第二管路连接于燃料电池的排气口，第二管路上依次设置有出堆截止阀、排气节流阀、涡轮机入口压力传感器和空压机的涡轮端，空压机的涡轮端设置有VNT；第三管路一端连接于空压机的涡轮端的进气口，另一端连接于空压机的涡轮端的排气口，第三管路上设置有涡轮机旁通阀。本发明实现对电堆需求压力的闭环控制，提高燃料电池的工作效率，提高燃料电池内电堆的使用寿命。

技术领域

本发明涉及车辆工程技术领域，尤其涉及一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法。

背景技术

在燃料电池的电控系统中，气路的控制对整个系统能否高响应、高稳定的输出电能至关重要。电堆内部空气与氢气充分化学反应需要足够的气路压力，并且氢气路压力大小随空气路压力动态调节，使质子交换膜两侧压差在合理范围内；但过大的空气压力可能导致空压机喘振，从而造成空压机及质子交换膜不可逆的损坏。因此气路压力的控制过程会影响空气进堆压力、空压机状态与氢气路压差等关键因素。执行器的设置和控制不良，不但会导致电堆无法发挥出最大效能，很可能会降低电堆寿命。当前电堆空气压力的控制主要是靠电控空压机进行控制，通过空气旁通阀调整进气流量。

基于此，亟需一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法，以解决上述存在的问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种燃料电池气路控制系统及电堆进气压力控制方法，实现对电堆需求压力的闭环控制，提高燃料电池的工作效率，提高燃料电池内电堆的使用寿命。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种燃料电池气路控制系统，包括：

第一管路，其连接于燃料电池的进气口，所述第一管路上依次设置有空气滤芯、空压机的进气端、进堆截止阀和进堆压力传感器；

第二管路，其连接于所述燃料电池的排气口，所述第二管路上依次设置有出堆截止阀、排气节流阀、涡轮机入口压力传感器和空压机的涡轮端，所述空压机的涡轮端设置有VNT；

第三管路，其一端连接于所述空压机的涡轮端的进气口，另一端连接于所述空压机的涡轮端的排气口，所述第三管路上设置有涡轮机旁通阀。

作为一种燃料电池气路控制系统的优选技术方案，还包括第四管路，所述第四管路一端连接于所述进堆截止阀的进气口，另一端连接于所述排气节流阀的排气口，所述第四管路上设置有第一旁通阀。

作为一种燃料电池气路控制系统的优选技术方案，所述第一管路上还设置有中冷器和第一温度传感器，所述中冷器位于所述空压机的进气端的下游，所述第一温度传感器用于测量所述中冷器排气口的气体温度。

作为一种燃料电池气路控制系统的优选技术方案，所述第二管路上还设置有湿度混合器，所述湿度混合器设置于所述排气节流阀和所述出堆截止阀之间，所述湿度混合器连通于所述进堆截止阀的进气口；

所述第一管路上设置有湿度传感器，所述湿度传感器设置于所述进堆截止阀和所述湿度混合器之间，所述湿度传感器用于检测进入所述燃料电池的气体湿度。

作为一种燃料电池气路控制系统的优选技术方案，还包括第五管路，所述第五管路一端连接于所述湿度混合器的进气口，另一端连接于所述湿度混合器的排气口，所述第五管路上设置有第二旁通阀。

作为一种燃料电池气路控制系统的优选技术方案，所述排气节流阀和所述涡轮机入口压力传感器之间设置有水汽分离器。

作为一种燃料电池气路控制系统的优选技术方案，所述空气滤芯和所述空压机的进气端之间设置有流量传感器。