一种带有控制入堆空气温度装置的燃料电池的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种带有控制入堆空气温度装置的燃料电池。


背景技术：

2.燃料电池的反应主要依靠氢气与氧气，氧气的来源主要来自于自然界中的空气，其中空气在通过燃料电池上的空压机后，气体温度较高，需再经过中冷器降温才能入堆。
3.目前，市场上燃料电池中冷器的设计，主要是通过电堆的入堆水温与空压机出口空气的温度等参数进行仿真设计，不同款样的燃料电池发动机需匹配不同款的中冷器，造成了中冷器无法向下迭代与兼容及开发过程中产生任务量大、成本高的问题。同时，中冷器通过仿真算出中冷器所需冷却液的流量，从而确定中冷器的流阻，但仿真计算与实际使用存在着误差，因此造成了对入堆空气温度的控制精确度较低的问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术因无法准确控制中冷器上冷却液的流量而导致无法精确控制入堆空气温度的问题，本实用新型提供了一种带有控制入堆空气温度装置的燃料电池。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种控制入堆空气温度装置，包括：电堆、控制器、中冷空入温度传感器、中冷器、两通节温器、中冷水入温度传感器、空入温度传感器与加湿器，所述中冷空入温度传感器与中冷器连接，所述中冷水入温度传感器、两通节温器及中冷器依次连接，所述中冷器连接空入温度传感器，所述空入温度传感器、加湿器与电堆依次连接，所述控制器分别连接中冷空入温度传感器、中冷水入温度传感器、空入温度传感器及两通节温器，所述控制器通过接收中冷空入温度传感器、中冷水入温度传感器及空入温度传感器上的信号控制对两通节温器的开度，实现控制进入中冷器内的冷却液流量。
7.一种带有控制入堆空气温度装置的燃料电池，包括冷却系统与空气系统，所述冷却系统及空气系统分别与所述电堆连接，所述控制入堆空气温度装置设置在所述冷却系统及空气系统的相交处。
8.进一步地，所述中冷空入温度传感器、中冷器及空入温度传感器设置在空气系统上，所述中冷水入温度传感器、两通节温器设置在冷却系统上。
9.进一步地，所述空气系统还包括空滤、流量计和空压机，所述空滤、流量计、空压机、中冷空入温度传感器、中冷器、空入温度传感器、加湿器与电堆依次连接，所述加湿器还与所述电堆空气出口端连接。
10.进一步地，所述冷却系统还包括散热器、水泵、水箱与水入温度传感器，所述水箱、水泵、散热器、水入温度传感器与电堆依次相连，所述中冷水入温度传感器连接至所述散热器及水入温度传感器之间的管路上。
11.本实用新型的有益效果至少包括：
12.(1)本实用新型所采用的控制入堆空气温度装置使中冷器可以兼容多款燃料电池发动机，无需再针对不同款的燃料电池进行匹配不同的中冷器，降低了成本及减少了相关人员的工作量；
13.(2)解决了通过仿真确定中冷器流阻而带来的误差，及由此造成入堆空气温度与实际需求温度有所偏差的问题，实现对电堆的入堆空气温度的实时精准控制。
附图说明
14.图1为本实用新型的燃料电池的整体结构示意图。
15.其中：
16.1-空滤；
17.2-流量计；
18.3-空压机；
19.4-中冷空入温度传感器；
20.5-中冷器；
21.6-空入温度传感器；
22.7-加湿器；
23.8-电堆；
24.9-水入温度传感器；
25.10-中冷水入温度传感器；
26.11-两通节温器；
27.12-水箱；
28.13-水泵；
29.14-散热器；
30.15-控制器。
具体实施方式
31.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.结合图1所示，本实用新型提供了一种带有控制入堆空气温度装置的燃料电池，包括冷却系统与空气系统，所述冷却系统及空气系统分别与所述电堆8连接，所述控制入堆空气温度装置设置在所述冷却系统及空气系统的相交处。
33.所述控制入堆空气温度装置，包括：电堆8、控制器15、中冷空入温度传感器4、中冷器5、两通节温器11、中冷水入温度传感器10、空入温度传感器6与加湿器7，所述中冷空入温度传感器4与中冷器5连接，所述中冷水入温度传感器4、两通节温器11及中冷器5依次连接，所述中冷器5连接空入温度传感器6，所述空入温度传感器6、加湿器7及电堆8依次连接，所述控制器15分别连接中冷空入温度传感器4、中冷水入温度传感器10、空入温度传感器6及
两通节温器11，所述控制器15通过接收中冷空入温度传感器4、中冷水入温度传感器10及空入温度传感器6上的信号控制对两通节温器11的开度，实现控制进入中冷器5内的冷却液流量。
34.进一步地，所述中冷空入温度传感器4、中冷器5及空入温度传感器6设置在空气系统上，所述中冷水入温度传感器4、两通节温器11设置在冷却系统上。
35.进一步地，所述空气系统还包括空滤1、流量计2和空压机3，所述空滤1、流量计2、空压机3、中冷空入温度传感器4、中冷器5、空入温度传感器6、加湿器7与电堆8依次连接，所述加湿器7还与所述电堆8空气出口端连接。
36.进一步地，所述冷却系统还包括散热器14、水泵13、水箱12与水入温度传感器9，所述水箱12、水泵13、散热器14、水入温度传感器9与电堆8依次相连，所述中冷水入温度传感器10连接至所述散热器14及水入温度传感器9之间的管路上。
37.本实用新型的工作原理：
38.当空气通过空压机后，形成高温高压的空气进入中冷器，此时控制器通过对中冷空入温度传感器、中冷水入温度传感器、空入温度传感器信号的采集，对两通节温器开度进行调节，从而控制住进入中冷器内的冷却液流量，实现对入堆空气温度实时精准调节，保证了电堆入堆空气温度的一致性。
39.本实用新型的空滤，用于对进入空压机的空气进行净化；
40.流量计，用于监测进入空压机的空气流量与温度；
41.空压机，用于对空气进行压缩；
42.中冷空入温度传感器，用于监测中冷器入口的空气温度；
43.中冷器，用于对从空压机出来的空气进行降温，其通过内部流动的冷却液与空气进行换热，从而起到降低入堆空气的温度；
44.空入温度传感器，用于监测电堆的入堆空气温度；
45.加湿器，用于对入堆的空气进行加湿，满足电堆入堆空气的湿度要求；
46.散热器，用于对电堆中的冷却液进行散热；
47.水泵，用于负责将水箱与中冷器中回流的冷却液抽回散热器中进行循环；
48.水入温度传感器，用于监测电堆入堆水温；
49.水箱，用于向冷却系统补充冷却液；
50.中冷水入温度传感器，用于监测中冷器入口水温；
51.两通节温器，用于控制进入中冷器的水流量。
52.本实用新型提供的控制入堆空气温度装置，可以使中冷器兼容更多款型的燃料电池发动机，无需花费更多成本于新的中冷器设计上，减少工作人员的工作量，同时可以解决通过仿真确定中冷器流阻而带来的误差，及因此造成入堆空气温度与实际值存在偏差的问题，实现了对电堆的入堆空气的实时精准控制。
53.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。