一种基于双电堆的空气进气歧管模块及气体分配控制方法与流程

本发明涉及氢燃料电池，具体为一种基于双电堆的空气进气歧管模块及气体分配控制方法。

背景技术：

1、氢燃料电池是一种可以由化学能直接转为电能的新型清洁能源，它震动小、噪声低、产物水可二次利用，同时还具有启动快、功率密度大、寿命长及腐蚀性较低等优点，其在航空航天、交通等领域应用比较广阔，尤其是广泛应用于氢燃料电池汽车上。目前大多数新能源车上搭载的是氢燃料电池单堆系统，随着对氢燃料电池功率需求的提高，大功率氢燃料电池系统逐渐被广泛认可。在满足市场需求下，双燃料电池电堆系统的搭建应运而生。由于双电堆系统具有两个进气口，这就需要将这两个进气口汇总成一个端口来对应到空气供气系统。无法精确控制气体分配性能成为目前该结构难点。

2、中国发明专利cn114464863a提供了一种分配歧管以及燃料电池，通过将传感器设置于分配歧管中，合理利用分配歧管所占空间，不需要额外设置传感器的安装空间，因而可以减少燃料电池的体积，提高燃料电池的体积功率密度。该专利体现了电堆歧管模块的单流道的结构设计以及传感器的集成，但是并没有多堆进口气体分配的设计概念，同时并没有考虑节气门的集成设计。

3、中国发明专利cn113036179a提供了一种适用于双燃料电池电堆系统的气体分配及氢循环结构，实现了进入双燃料电池电堆气体的合理均匀化；双燃料电池电堆在冷/热启动时，通过调节两模块中水的温度从而辅助电堆启动；实现了氢气循环功能，将压力监测装置集成于模块上，实现模块集成化，节省空间及节约成本。该专利体现了气体分配均匀性、集成度等，但是没有考虑多堆情况下单体差异性对于进气量分配的需求，无法做到精准提供进气量。

4、中国发明专利提供了cn113871678a提供了一种氢燃料电池流体汇流分配歧管，采用引导介质从氢燃料电池中反应物料的进入和排出，并保证各个管道内部介质的均匀分配。该专利单纯提供了一种进气分配结构，并没有集成度以及气体按需分配的考虑，无传感器、背压阀等部件的集成结构以及气体调节结构，功能单一。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于双电堆的空气进气歧管模块及气体分配控制方法，考虑气体分配、进口气流压力、温度、湿度以及流量，进行双堆气体分配。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、本发明提供一种基于双电堆的空气进气歧管模块，所述歧管模块总进气口处集成进气截止阀；

4、所述歧管模块内部流道分叉处设置气体分配阀体，所述气体分配阀体用于进行双电堆不同流道的气体分配；

5、所述双电堆接口处均设置有压力传感器和流量计；

6、所述压力传感器、流量计和气体分配阀体均与pid控制器相连；

7、所述pid控制器用于根据检测的双电堆进堆空气流量控制气体分配阀体开度，进行双电堆不同流道的气体分配。

8、进一步的，双电堆运行时，所述进气截止阀处于常开状态；双电堆不工作时，所述进气截止阀处于常闭状态。

9、进一步的，所述歧管模块总进气口进气截止阀后端、气体分配阀体前端设置有温压一体传感器和进气总流量计。

10、进一步的，所述气体分配阀体通过can总线与所述pid控制器连接。

11、进一步的，所述歧管模块总成总进气口与所述进气截止阀采用法兰面连接；

12、所述法兰面连接处设沟槽，所述沟槽内置橡胶密封圈，所述橡胶密封圈压缩后填满沟槽。

13、进一步的，所述气体分配阀体后端设旁通路，与下方分路的电堆进气口联通；

14、所述旁通路上设补气截止阀，用于控制旁通路的通断。

15、进一步的，所述补气截止阀与所述pid控制器连接；

16、所述pid控制器用于根据双电堆进堆空气流量控制补气截止阀的开断。

17、本发明还提供一种基于双电堆的空气进气歧管模块进行气体分配控制的方法，包括：

18、实时检测双电堆进堆空气流量；

19、根据实时检测的上方分路的电堆的进堆空气流量，控制气体分配阀体开度，保证满足上方分路的电堆的进气量要求；

20、如果下方分路的电堆的进堆空气流量满足进气量要求，则标定结束；

21、如果下方分路的电堆的进堆空气流量不满足进气量要求，则打开补气截止阀，开启旁通路；

22、根据实时检测的下方分路的电堆的进堆空气流量，控制补气截止阀开度，保证满足下方分路的电堆的进气量要求，标定结束。

23、进一步的，所述方法还包括，标定结束后，将双电堆接口处的流量计拆卸，将安装点进行封堵。

24、本发明的有益效果为：

25、（1）本发明通过在歧管模块内部流道分叉处设置气体流量分配阀，根据进口气流压力、温度、湿度以及流量，进行双堆气体分配。基于此，本发明可以根据电堆之间的微小差异来做出进气量的调整，使得电堆能够发挥最佳性能，提高发电效率，增加电堆使用寿命；

26、（2）本发明可以针对不同的双堆系统来匹配不同的进气量需求，适用性广泛。

技术特征：

1.一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，所述歧管模块总进气口处集成进气截止阀；

2.根据权利要求1所述的一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，双电堆运行时，所述进气截止阀处于常开状态；双电堆不工作时，所述进气截止阀处于常闭状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，所述歧管模块总进气口进气截止阀后端、气体分配阀体前端设置有温压一体传感器和进气总流量计。

4.根据权利要求1所述的一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，所述气体分配阀体通过can总线与所述pid控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，所述歧管模块总成总进气口与所述进气截止阀采用法兰面连接；

6.根据权利要求1所述的一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，所述气体分配阀体后端设旁通路，与下方分路的电堆进气口联通；

7.根据权利要求6所述的一种基于双电堆的空气进气歧管模块，其特征在于，所述补气截止阀与所述pid控制器连接；

8.基于权利要求1至7任意一项所述的基于双电堆的空气进气歧管模块进行气体分配控制的方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的进行气体分配控制的方法，其特征在于，所述方法还包括，标定结束后，将双电堆接口处的流量计拆卸，将安装点进行封堵。

技术总结
本发明公开了一种基于双电堆的空气进气歧管模块及气体分配控制方法，该歧管模块内部流道分叉处设置气体流量分配阀，根据进口气流压力、温度、湿度以及流量，进行双堆气体分配。基于此，本发明可以根据电堆之间的微小差异来做出进气量的调整，使得电堆能够发挥最佳性能，提高发电效率，增加电堆使用寿命。

技术研发人员：芦岩,王佳,谢祖成
受保护的技术使用者：江苏徐工工程机械研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16