一种新型燃料电池空气系统的制作方法

本发明涉及燃料电池，特别是涉及一种新型燃料电池空气系统。

背景技术：

1、燃料电池系统是一种通过氢气和氧气电化学反应产生电能的能量转换装置，具有能量转换效率高，结构简单、低噪音、无污染等优点。空气作为燃料电池重要的反应物，需要可靠供应，并满足燃料电池系统对空气压力及温度的要求，在燃料电池系统开发中，空气系统的设计是燃料电池系统能否满足设计要求的关键。

2、为了满足燃料电池系统额定功率的要求，空压机需要按照额定功率匹配，空压机为了满足额定功率的需求，需要采用较大的叶轮，轴系惯量大，在中低流量运行工况，空压机的效率偏低，功耗大。尤其乘用车，常用工况在中低流量区间，如何降低空压机的功耗，提升系统效率，是一个亟需解决的问题。

3、中国专利号202210380936.6，公开了一种具有能量回收的燃料电池系统及控制方法，在正常燃料电池系统基础上，排气侧增加发电机，利用排气推动涡轮发电，通过能量反馈的方式降低空压机的功耗，该提案在高流量区间，效果明显，在低流量区间，排气能量少，回收的功率极低，该提案并未解决低流量区间空压机功耗大的问题，此外，为了避免涡轮受损，增加的发电机需要增加分水器，停机需要吹扫。

4、中国专利号202011175361.1，公开了一种双堆双循环的燃料电池系统，提出了采用空气系统通过两个并联能量回收空压机提高进气流量，提高空气利用率。该提案采用的能量回收空压机在低流量工况，排气能量不足以推动涡轮，在低流量区间，效率低，功耗高，即使一个空压机不工作，停机时两个空压机膨胀端均需吹扫，避免叶轮结冰，为了满足双堆运行，两个空压机需同时运转，系统功耗不会降低，且双能量回收空压机并联结构复杂，标定工作量大，提高了燃料电池系统的成本。

5、因此，申请人有鉴于上述缺陷，提出了一种新型燃料电池空气系统。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种新型燃料电池空气系统，用于解决现有技术中空压机的功耗较高，系统效率低的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种新型燃料电池空气系统，包括通过进气管路依次连接的空滤、小空压机、第一三通阀、大空压机、中冷器和电堆，在所述电堆上还设有排气管路；

3、加气管道，所述加气管道的进气口与所述空滤和所述小空压机之间的进气管路接通，所述加气管道的出气口与所述第一三通阀和所述大空压机之间的进气管路接通；

4、吹扫管路，所述吹扫管路的进气口与所述第一三通阀接通，所述吹扫管路的出气口通过第二三通阀分别与所述进气管路和所述排气管路接通。

5、采用以上技术方案的优点是，在常规空气系统上，进气管路串接上加气管道，通过调节小空压机来控制进气流量，使正常运转大空压机始终处于高效率区。在吹扫阶段，大空压机停止，利用小空压机吹扫电堆和排气管路，减少吹扫时间，低温冷启动阶段，小空压机压缩气体不经中冷器进入电堆，实现快速暖机。

6、可选地，所述加气管道上还设有阀门。

7、可选地，在所述空滤和所述小空压机之间设有空气流量计，所述空气流量计位于所述加气管道的进气口与所述空滤之间。

8、可选地，在所述中冷器和所述电堆之间的进气管路上设有截止阀。

9、可选地，在所述截止阀与所述中冷器之间的进气管路上设有温度传感器。

10、可选地，在所述截止阀与所述中冷器之间的进气管路上设有压力传感器。

11、可选地，所述中冷器与所述排气管路之间还设有泄压管路。

12、可选地，所述泄压管路上设有旁通阀。

13、可选地，所述排气管路上还设有背压阀。

14、可选地，所述排气管路的出气口设有消声器。

15、如上所述，本发明提出的一种新型燃料电池空气系统，具有以下有益效果：在常规空气系统上，进气管路串接上加气管道，通过调节小空压机来控制进气流量，使正常运转大空压机始终处于高效率区。在吹扫阶段，大空压机停止，利用小空压机吹扫电堆和排气管路，减少吹扫时间，低温冷启动阶段，小空压机压缩气体不经中冷器进入电堆，实现快速暖机。

技术特征：

1.一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：包括通过进气管路依次连接的空滤(1)、小空压机(3)、第一三通阀(5)、大空压机(6)、中冷器(7)和电堆(15)，在所述电堆(15)上还设有排气管路；

2.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：所述加气管道上还设有阀门(4)。

3.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：在所述空滤(1)和所述小空压机(3)之间设有空气流量计(2)，所述空气流量计(2)位于所述加气管道的进气口与所述空滤(1)之间。

4.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：在所述中冷器(7)和所述电堆(15)之间的进气管路上设有截止阀(10)。

5.根据权利要求4所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：在所述截止阀与所述中冷器(7)之间的进气管路上设有温度传感器(8)。

6.根据权利要求5所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：在所述截止阀与所述中冷器(7)之间的进气管路上设有压力传感器(9)。

7.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：所述中冷器(7)与所述排气管路之间还设有泄压管路。

8.根据权利要求7所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：所述泄压管路上设有旁通阀(13)。

9.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：所述排气管路上还设有背压阀(11)。

10.根据权利要求1所述的一种新型燃料电池空气系统，其特征在于：所述排气管路的出气口设有消声器(14)。

技术总结
本发明属于燃料电池技术领域，具体公开了一种新型燃料电池空气系统，包括通过进气管路依次连接的空滤、小空压机、第一三通阀、大空压机、中冷器和电堆，在所述电堆上还设有排气管路，加气管道，所述加气管道的进气口与所述空滤和所述小空压机之间的进气管路接通，所述加气管道的出气口与所述第一三通阀和所述大空压机之间的进气管路接通，吹扫管路，所述吹扫管路的进气口与所述第一三通阀接通，所述吹扫管路的出气口通过第二三通阀分别与所述进气管路和所述排气管路接通。本申请在常规空气系统上，进气管路串接上加气管道，通过调节小空压机来控制进气流量，使正常运转大空压机始终处于高效率区。在吹扫阶段，大空压机停止，利用小空压机吹扫电堆和排气管路，减少吹扫时间，低温冷启动阶段，小空压机压缩气体不经中冷器进入电堆，实现快速暖机。

技术研发人员：尹淼,李长江,黄书隆,曾韬
受保护的技术使用者：深蓝汽车科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/26