本发明涉及电堆水场静压消除,尤其是指一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统及方法。
背景技术:
1、氢燃料具有无污染、效率高、可循环利用等优势,从而成为了未来新能源燃料的发展方向,同时也成为了燃料电池汽车的主要供能方式。燃料电池汽车的工作原理是,作为燃料的氢和空气在燃料电池电堆中发生化学反应,产生出电能来带动电动机工作,由电动机带动汽车中的机械传动结构,进而带动汽车的前桥或后桥等行走机械结构工作,从而驱动燃料电池汽车前进。
2、然而,当燃料电池发动机停机后,由于燃料电池发动机电堆水场冷却液存在静压,导致电堆水场冷却液缓慢透过石墨双极板渗漏到燃料电池膜电极侧,污染燃料电池膜电极造成发动机性能下降、寿命减短。
技术实现思路
1、为此,本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足,提供一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统及方法,能够实现当燃料电池发动机停机后,将电堆水场的静压快速消除,从而有效提高发动机性能、增加发动机的寿命。
2、为解决上述技术问题,本发明提供了一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,包括,
3、吹扫机构;
4、燃料电池单元,其包括燃料电池发动机,以及与所述燃料电池发动机相连的水泵,所述燃料电池发动机设有吹扫进气口、冷却液进口和冷却液出口,所述吹扫机构和吹扫进气口相连,所述燃料电池单元还包括监测单元,所述监测单元用于监测所述发动机的水场压力及空气压力;
5、散热单元,其通过所述冷却液进液口和冷却液出液口与所述燃料电池发动机相连;
6、泄压单元,其包括球阀组件和泄压箱,所述球阀组件包括第一球阀、第二球阀和第三球阀,所述第一球阀设置在散热单元和水泵入口之间,所述第二球阀设置在冷却液出口和散热单元之间,所述吹扫机构通过泄压箱和第三球阀与水泵入口相连,所述第三球阀设置在所述水泵入口和吹扫机构之间。
7、优选地,所述泄压箱内设有弹性件,所述弹性件和泄压箱内壁活动连接,所述弹性件沿压力方向运动。
8、优选地,所述弹性件为弹性薄膜或活塞。
9、优选地,所述散热单元包括相互连接的主散热器及膨胀水箱,所述主散热器的出液口和第一球阀相连,所述主散热器的进液口和第二球阀相连。
10、优选地,所述监测单元包括第一温压传感器及温湿压传感器,所述第一温压传感器设置在所述冷却液进液口,所述温湿压传感器设置在所述燃料电池发动机的空气进气口。
11、优选地,所述吹扫机构包括沿空气进气方向依次设置的空压机和中冷器,所述中冷器出口和吹扫进气口连通,所述中冷器出口还与泄压箱连通。
12、本发明还提供了一种燃料电池发动机电堆水场静压消除方法,采用如前面所述的静压消除系统对燃料电池发动机电堆水场静压进行消除,所述方法包括,
13、步骤s1,燃料电池发动机停机,切断燃料电池发动机和散热单元的连接;
14、步骤s2,将所述燃料电池发动机和泄压箱连通,释放所述燃料电池发动机电堆水场的静压;
15、步骤s3,采集所述燃料电池发动机水场的压力值,判断所述压力值是否为零;
16、步骤s4,当所述压力值为零时,断开所述燃料电池发动机与泄压箱的连接;
17、步骤s5,再次启动所述燃料电池发动机前,连接所述燃料电池发动机和散热单元,保持所述燃料电池发动机和泄压箱之间的连接为断开;
18、步骤s6,采集所述燃料电池发动机的空气压力值,判断所述空气压力值是否达到指定值p1,如果所述空气压力值达到指定值p1,将所述燃料电池发动机和泄压箱连通,使所述泄压箱内的冷却液排出;
19、步骤s7,断开所述燃料电池发动机和泄压箱之间的连接。
20、优选地,在所述步骤s6中,所述泄压箱内的冷却液排出至所述燃料电池发动机的冷却系统和所述散热单元。
21、优选地,在所述步骤s2中,将所述燃料电池发动机和泄压箱连通,使部分冷却液排出至所述泄压箱。
22、优选地,在所述步骤s4中,当所述压力值不为零时,进行人工检查,
23、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
24、本发明所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,基于燃料电池单元,设有散热单元、吹扫机构以及泄压单元,所述泄压单元包括设置在散热单元和水泵入口之间的第一球阀,设置在冷却液出口和散热单元之间的第二球阀,以及设置在吹扫机构和水泵入口之间的第三球阀和泄压箱,采用上述结构的相互配合,本发明所述的系统的工作过程如下,当燃料电池发动机停机后,将第一球阀和第二球阀关闭,从而使燃料电池发动机和散热单元之间隔断,避免散热单元内的冷却液流向燃料电池发动机。然后将第三球阀打开,此时电池电堆水场的静压经第三球阀和管路释放到泄压箱内,同时排出部分冷却液,排出的冷却液进入泄压箱中,通过监测单元监测燃料电池发动机电堆水场的压力值,当压力值为零时,将第三球阀关闭,发动机停机,从而有效保护燃料电池膜电极。进一步地,在燃料电池发动机启动之前,将第一球阀和第二球阀打开,保持第三球阀关闭,此时燃料电池发动机和散热单元之间正常连通,在燃料电池发动机启动后,通过监测单元监测燃料电池发动机的空气压力值,当空气压力值达到设定的压力时,此时打开第三球阀,此时来自吹扫机构的气体压力施加至泄压箱中,将泄压箱内的冷却液重新压入冷却系统,然后关闭第三球阀,接下来发动机正常运行,如此以来,能够实现当燃料电池发动机停机后,对燃料电池电堆水场静压的快速消除,从而有效提高发动机性能、增加发动机的寿命。
1.一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,其特征在于:包括,
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,其特征在于:所述泄压箱内设有弹性件,所述弹性件和泄压箱内壁活动连接,所述弹性件沿压力方向运动。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,其特征在于:所述弹性件为弹性薄膜或活塞。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,其特征在于:所述散热单元包括相互连接的主散热器及膨胀水箱,所述主散热器的出液口和第一球阀相连,所述主散热器的进液口和第二球阀相连。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,其特征在于:所述监测单元包括第一温压传感器及温湿压传感器,所述第一温压传感器设置在所述冷却液进液口,所述温湿压传感器设置在所述燃料电池发动机的空气进气口。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除系统,其特征在于:所述吹扫机构包括沿空气进气方向依次设置的空压机和中冷器,所述中冷器出口和吹扫进气口连通,所述中冷器出口还与泄压箱连通。
7.一种燃料电池发动机电堆水场静压消除方法,其特征在于:采用如权利要求1-6中任一所述的静压消除系统对燃料电池发动机电堆水场静压进行消除,所述方法包括,
8.根据权利要求7所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除方法,其特征在于:在所述步骤s6中,所述泄压箱内的冷却液排出至所述燃料电池发动机的冷却系统和所述散热单元。
9.根据权利要求7所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除方法,其特征在于:在所述步骤s2中,将所述燃料电池发动机和泄压箱连通,使部分冷却液排出至所述泄压箱。
10.根据权利要求7所述的一种燃料电池发动机电堆水场静压消除方法,其特征在于:在所述步骤s4中,当所述压力值不为零时,进行人工检查。