专利名称：一种用于低压燃料电池的空气供应系统的制作方法
技术领域：
本发明属于燃料电池系统集成技术，具体说是一种可快速改变低压燃料电池 堆空气供应量的空气供应系统。 背景駄
燃料电池是一种M:电化学反应樹七学能转变为电能的发电装置。电tte行 时，供入的氧化剂和燃料在电催化剂作用下发生电化学反应，直接产生直流电。 燃料电池发动机由燃料电池堆、空气供应系统、燃料供应系统、水热管理系统和 控制系统等组成。燃料电池发动机在运行时，ffl31向燃料电池堆源源不断供入燃 料和空气产出电能，驱动电IHii转，使电动车行驶。向燃料电池堆供应的空气量 应当与电池堆的运行电流相匹配。供入的空气量过多将增大内耗，同时造繊料 电池的电解质勤Jc，导致电池堆性能降低；供入的空气散小魏成电池堆无法 达到要求的输出功率。
电动车行驶时，对燃料电池发动机的功率需求不断变化，因此燃料电池堆的 运行电流也频繁改变，通常采用调节^MI几的^I^改变空气供入量，使其与燃 料电池堆的运行电流相匹配。例如，当燃料电池堆在低电流运行时，鼓风+，用
低^Sig转；当燃料电池堆在高电、皿行时，鼓风in^用高转^t运转。电动车行 驶时，电池堆的运行电流往往在1秒内就会大幅度增加，但M增大鼓风机的转 速{舰量增加到需求值往往需要数倍的时间，因此电池堆在加载后的一段时间内 空气供应不足，^f电池堆的整体寿命和个别单池的性能非常不利。
发明内容
本发明的目的在于,一种可快速改变低压燃料电池堆空气{共应量的空气供 应系统，以解 料电池堆加载时空气供应不足的问题。
为实Hh^目的，本发明采用的技术方案为
一种用于低压燃料电池的空气供应系统，包括依次串联的与环境空气相通的
鼓风机、增湿器M料电池堆，由燃料电池堆阴极出来的气体M:增湿器后排空， 在鼓Mm与增湿器之间或增湿器与燃料电池堆阴极入口之间设置有旁路管道，旁
路管m:设有旁路调节阀门，旁路调节阀门与空气相通。
戶脱旁路调节阀门上的阀杆ffl^轴器与一电机的传动轴相连；电丰;iiM:线
路连接电机控制器；电机控制器fflil线路与燃料电池控制系统相连；在鼓风机与 环境空气相通的管^1±设有空气过滤器。 本发明的优点与积极效果为-
(1) 鼓Mm产出的空气一方面与增湿器相连接而供入电堆，另一方面与旁路
阀门相连。ffiiie制系统改变旁路阀门的纟舰截面积改变空气旁路流量，由此决 速改^ 料电池堆的空气供入量。
(2) 与改^^几^IM需的时间相比，改变旁路装置的tt截面所需的时 间非常短，远小于1秒，因此供入燃料电池堆的空气量可以在很短时间内腿改 变。
(3) 鼓Mm的控制方式灵活，齡发动t腺行期间，鼓风机可以翻恒艇
转，也可以采用分档織。
(4) 本发明空气供应系统为低压燃料电池堆皿空气；S口可用于燃料电池发
动机，也可用于其它燃料电池系统，如燃料电池堆的评ffr^置。
图1为低压型燃料电池发动机中常用的空气供应系统的连接框图2为本发明提出的空气供应系统的连接框图。
具体实 式
燃料电池发动机空气供应系统可以采用如图2所示的方式构建。
本发明的空气f共应系统由空气过滤器、鼓风机、增湿器、M截面可快速改
变的旁路驢纟賊。戶脱的空气过滤器的入口与大气相通；戶脱的空气过滤器的 出口与鼓Ml的吸风口相连接；所述的鼓i^几的出风口同时与旁路装置和增湿器 的^入口相连接;戶，的增湿器的增湿气出口与燃料电池堆的阴^A口相连接。 M控制系统，可快速改变旁路體的^1截面，从而快速改变空气旁路流量， 因此供入燃料电池堆的空气量也可M改变并与燃料电池堆的运行电流相匹配， 有禾盱稳定燃料电池堆的性能，提高燃料电池堆的寿命。
所述的空气供应系统的一种{顿方式是燃料电池发动禾腿行过程中，鼓风 机恒定于高^t。当燃料电池发动机怠速运行时，M控制系统调节旁路装置的
^ffl截面，使;t^大，此时大量的空气通过旁路流出，可确保供入电池堆的空气
量不会过多而造成电池堆失水，另外由于旁路^M截面最大时鼓风机的出口压力 较低，因此燃料电池发动机的内耗功繊小；当发动机输出功率提高时，调节旁 路装置的纟M截面使之减小，从而增大供入电池堆的空气量；当发动机满f^行 时，调节旁路體使之关闭，此时鼓风机产出的空气全部流入电池堆。
所述的空气供应系统的一种使用方式是燃料电池发动机运行过程中，鼓 赠几的自设定为几个档位，如分为中速档和高速档两个档位，也可分为更多档 位。当燃料电池发动机在中低载运行时，鼓风机恒艇转在中速档，fflil改变旁
路，的M截面来调节空气旁路量，从而im料电池堆的空气供应量与电池堆
的输出电流相匹配；当燃料电池发动机在中高载运行时，鼓i^/UMilig转在高速
档，Mil改变旁路體的、M截面来调节空气旁路量，f赚料电池堆的空气供应
量与其运行电流相匹配。这种方式有禾盱降低燃料电池发动机低载运行时的内耗 功率。
权利要求
1.一种用于低压燃料电池的空气供应系统，包括依次串联的与环境空气相通的鼓风机、增湿器及燃料电池堆，由燃料电池堆阴极出来的气体通过增湿器后排空，其特征在于在鼓风机与增湿器之间或增湿器与燃料电池堆阴极入口之间设置有旁路管道，旁路管道上设有旁路调节阀门，旁路调节阀门与空气相通。
2. 按照权利要求1戶腿的空气供应系统，其特征在于戶腿旁路调节阀门 上的阀杆M31^轴器与一电机的传动轴相连。
3. 按照权利要求1戶舰的空气供应系统，其特征在于戶脱电IW^路 连蹄电机控制器。
4. 按照权利要求1戶皿的空气供应系统，其特征在于戶，电机控制器通 过线路与燃料电池控制系统相连。
5. 按照权利要求1戶舰的空气供应系统，其特征在于據风机与环境空气相通的管iUi设有空气过滤器。
全文摘要
本发明属于燃料电池系统集成技术，具体说是一种可快速改变低压燃料电池堆空气供应量的空气供应系统，包括依次串联的与环境空气相通的鼓风机、增湿器及燃料电池堆，由燃料电池堆阴极出来的气体通过增湿器后排空，在鼓风机与增湿器之间或增湿器与燃料电池堆阴极入口之间设置有旁路管道，旁路管道上设有旁路调节阀门，旁路调节阀门与空气相通。本发明通过控制系统，可快速改变旁路装置的流通截面，从而快速改变空气旁路流量，因此供入燃料电池堆的空气量也可迅速改变并与燃料电池堆的运行电流相匹配，有利于稳定燃料电池堆的性能，提高燃料电池堆的寿命。
文档编号H01M8/04GK101170184SQ20061013402
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月25日 优先权日2006年10月25日
发明者明平文, 军 胡, 苌国强, 衣宝廉, 沛 陈, 韩亚明 申请人:新源动力股份有限公司