一种用于燃料电池发动机的吹扫装置的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤其涉及一种用于燃料电池发动机的吹扫装置。

背景技术：

1、燃料电池在无吹扫关机时，电堆流道中会存在大量液态水未排出。常温状态下，积存的水可能导致燃料电池再次启动时发生水淹，从而导致单点甚至启动失败。在低温状态下，积存的水还可能导致管路结冰从而导致发动机失效。

2、为避免上述情况的发生，现有技术在燃料电池关机时会进行空气吹扫，以保证电堆内膜的水含量在燃料电池的可接受范围内。但现有吹扫技术存在如下一系列的问题，吹扫时间过长，燃料电池在紧急停机时并不执行吹扫，车辆突然断电导致吹扫策略未执行，影响燃料电池的使用性能，并导致燃料电池的寿命缩短，用户体验较差。

3、此外，现有燃料电池发动机在开机时立即进行氢气置换，置换过程中会有空气流通，造成了能源的浪费。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种用于燃料电池发动机的吹扫装置，用以解决现有技术吹扫时间过长且紧急停机或突然断电时无法执行吹扫的问题。

2、一方面，本发明实施例提供了一种用于燃料电池发动机的吹扫装置，包括空压机、中冷器、储气室、增湿器，以及开度可调的第一三通阀、第二三通阀；其中，

3、第一三通阀的端口一经中冷器接空压机的输出端，其端口二接第二三通阀的端口一，其端口三处气体管道通入外部大气中；第二三通阀的端口二接电堆的气体吹扫入口，其端口三经增湿器接储气室；

4、第二三通阀的端口一具有长关闭状态功能；

5、储气室，内置气体压力传感器，用于在发动机开机阶段打开以进行储气直到所述气体压力传感器数据达到目标值后关闭；以及，在发动机紧急停机或突然断电时自动打开以向电堆执行吹扫。

6、上述技术方案的有益效果如下：增加了储气室支路、外排气支路。储气室支路上，可利用储气室内的气体对电堆进行主动吹扫，并在每次开机阶段自动进行储气室的充气。解决了现有技术紧急停机或突然断电时无法执行吹扫的问题。在外排气支路上，通过第一三通阀的二可将气体排至大气中，可应用于燃料电池发动机在开机氢气置换中隔绝空气，节省燃料。

7、基于上述装置的进一步改进，该吹扫装置还包括尾排消音器；其中，

8、尾排消音器，设于第一三通阀的端口三处气体管道上，用于对尾排气体进行消音。

9、进一步，该吹扫装置还包括吹扫控制器：其中，

10、吹扫控制器，用于在发动机开机阶段，控制第一三通阀的端口三关闭，第二三通阀的端口一打开、端口二关闭，以对储气室进行储气，储气过程中监测到储气室内的气体压力传感器数据达到目标值p气室后关闭第二三通阀的端口三，以正常启动燃料电池发动机；以及，在发动机紧急停机或突然断电时，关闭燃料电池发动机并控制第二三通阀的端口二、端口三均打开以向电堆执行紧急吹扫；以及，在发动机正常吹扫结束停机后，定时控制第二三通阀的端口二、端口三均打开以向电堆执行二次吹扫。

11、进一步，吹扫控制器执行如下程序完成开机阶段的储气控制功能：

12、s1.接收到燃料电池的启动信号后，控制第一三通阀的端口三关闭，第二三通阀的端口一打开、端口二关闭，以对储气室进行储气；

13、s2.在储气过程中监测到储气室内的气体压力传感器数据达到目标值后，控制第一三通阀的端口二关闭，第二三通阀的端口三关闭，向燃料电池控制器发出通入氢气进行开机氢气置换的控制指令；

14、s3.在开机氢气置换完成后，控制第一三通阀的端口三关闭，第二三通阀的端口三关闭，以实现燃料电池的正常启动并按常规工况运行。

15、进一步，吹扫控制器执行如下程序完成正常停机阶段的吹扫功能：

16、s4.在发动机正常停机时，控制第二三通阀的端口三关闭，第二三通阀的端口一打开、端口三关闭，对燃料电池执行正常关机吹扫；

17、s5.吹扫结束后，控制发动机断电，定时控制第二三通阀的端口二、端口三均打开以向电堆执行二次吹扫。

18、进一步，吹扫控制器执行如下程序完成发动机紧急停机或突然断电时的吹扫功能：

19、s6.识别发动机是否紧急停机或突然断电，如果是，关闭燃料电池发动机并执行下一步，否则，不改变吹扫装置的当前状态；

20、s7.控制第二三通阀的端口二、端口三均打开以向电堆执行紧急吹扫。

21、进一步，所述目标值p气室满足下面等式：

22、p气室＝pr×p大气，

23、式中，pr为空压机最大压比，p大气为大气压力。

24、进一步，所述紧急吹扫、二次吹扫的吹扫流量q满足下面等式：

25、q＝(pr×v)/t，

26、式中，v为储气室的容积，t为吹扫时间。

27、进一步，第一三通阀、第二三通阀均为电控三通阀；并且，

28、第二三通阀断电后，其端口一处于常闭状态。

29、进一步，该吹扫装置的所有气体连接管路内均设置绕制的弹簧钢丝，以避免启停过程中的负压影响气体连接管路的形状；并且，

30、弹簧钢丝的绕制形状与气体连接管路内部形状匹配。

31、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。

技术特征：

1.一种用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，包括空压机(1)、中冷器(2)、储气室(5)、增湿器(7)，以及开度可调的第一三通阀(3)、第二三通阀(4)；其中，

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，还包括尾排消音器(9)；其中，

3.根据权利要求1或2所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，还包括吹扫控制器：其中，

4.根据权利要求3所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，吹扫控制器执行如下程序完成开机阶段的储气控制功能：

5.根据权利要求4所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，吹扫控制器执行如下程序完成正常停机阶段的吹扫功能：

6.根据权利要求5所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，吹扫控制器执行如下程序完成发动机紧急停机或突然断电时的吹扫功能：

7.根据权利要求6所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，所述目标值p气室满足下面等式：

8.根据权利要求7所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，所述紧急吹扫、二次吹扫的吹扫流量q满足下面等式：

9.根据权利要求8所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，第一三通阀(3)、第二三通阀(4)均为电控三通阀；并且，

10.根据权利要求1、2、4、5、6、7、8、9任一项所述的用于燃料电池发动机的吹扫装置，其特征在于，该吹扫装置的所有气体连接管路内均设置绕制的弹簧钢丝，以避免启停过程中的负压影响气体连接管路的形状；并且，

技术总结
本发明提供了一种用于燃料电池发动机的吹扫装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术吹扫时间过长且紧急停机或突然断电时无法执行吹扫的问题。该方法包括空压机、中冷器、储气室、增湿器，以及开度可调的第一三通阀、第二三通阀。第一三通阀的端口一经中冷器接空压机的输出端，其端口二接第二三通阀的端口一，其端口三处气体管道通入外部大气中。第二三通阀的端口二接电堆的气体吹扫入口，其端口三经增湿器接储气室。第二三通阀的端口一具有长关闭状态功能。储气室，内置气体压力传感器，用于在发动机开机阶段打开以进行储气直到所述气体压力传感器数据达到目标值后关闭；以及，在发动机紧急停机或突然断电时自动打开以向电堆执行吹扫。

技术研发人员：于泽帆,周宝,司宗正,李飞强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15