燃料电池汽车供气系统

597 编辑：中冶有色技术网来源：郑州轻工业学院

2024-01-09 15:46:12

权利要求书： 1.一种燃料电池汽车供气系统，其特征在于：包括过滤器Ⅰ（1）、三通阀Ⅰ（2）、压缩机（3）、三通阀Ⅱ（4）、三通阀Ⅲ（5）、过滤器Ⅱ（6）、燃料电池（7）和气罐（8）；所述压缩机（3）包括第一压缩气缸（3?1）和第二压缩气缸（3?2）；外部空气经过滤器Ⅰ（1）初步过滤后分为两路，一路直接进入第一压缩气缸（3?1）内进行压缩并经三通阀Ⅱ（4）与过滤器Ⅱ（6）连接；另一路经三通阀Ⅰ（2）进入第二压缩气缸（3?2）内进行压缩并通过三通阀Ⅲ（5）分别与过滤器Ⅱ（6）和气罐（8）连通，过滤器Ⅱ（6）与燃料电池（7）连通，气罐（8）给汽车刹车机构供气；且三通阀Ⅰ（2）和三通阀Ⅱ（4）之间通过管道连通；三通阀Ⅰ（2）、三通阀Ⅱ（4）和三通阀Ⅲ（5）分别与控制器的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供气系统，其特征在于：所述供气系统具有运行模式和刹车模式，控制器控制三通阀Ⅰ（2）、三通阀Ⅱ（4）和三通阀Ⅲ（5）的通断实现供气系统运行模式和刹车模式的切换。

3.根据权利要求2所述的燃料电池汽车供气系统，其特征在于：运行模式时，外部空气从过滤器Ⅰ（1）的进口进入过滤器Ⅰ（1）内进行过滤，过滤后的空气从过滤器Ⅰ（1）的出口进入进气管（9）内，再从进气管（9）分成两路，一路经第一管道（10）进入第一压缩气缸（3?1）内进行压缩，压缩后的空气流入到第二管道（11）内，再从三通阀Ⅱ（4）的第一阀口（4?1）和第二阀口（4?2）流入到第三管道（12）内；另一路经三通阀Ⅰ（2）的第一阀口（2?1）和第二阀口（2?

2）进入第四管道（13），再进入第二压缩气缸（3?2）进行压缩，压缩后的空气流入第五管道（14）后通过三通阀Ⅲ（5）的第一阀口（5?1）和第二阀口（5?2）流入第六管道（15），进而与第三管道（12）内的压缩空气混合，混合后的压缩空气通过过滤器Ⅱ（6）给燃料电池（7）供气。

4.根据权利要求3所述的燃料电池汽车供气系统，其特征在于：运行模式时，所述第一压缩气缸（3?1）和第二压缩气缸（3?2）并联运行，同时提供0.2?0.4MPa纯净气体给燃料电池。

5.根据权利要求2所述的燃料电池汽车供气系统，其特征在于：刹车模式时，外部空气从过滤器Ⅰ（1）的进口进入过滤器Ⅰ（1）内进行过滤，过滤后的空气从过滤器Ⅰ（1）的出口进入进气管（9）内，然后经第一管道（10）进入第一压缩气缸（3?1）内进行一级压缩，一级压缩后的空气进入第二管道（11），并从三通阀Ⅱ（4）的第一阀口（4?1）和第三阀口（4?3）进入第八管道（17），然后经三通阀Ⅰ（2）的第三阀口（2?3）和第二阀口（2?2）流入第四管道（13），进而流入第二压缩气缸（3?2）内进行二级压缩，二次压缩后的空气流入第五管道（14），然后经三通阀Ⅲ（5）的第一阀口（5?1）和第三阀口（5?3）流入第七管道（16），从第七管道（16）流入气罐（8）。

6.根据权利要求5所述的燃料电池汽车供气系统，其特征在于：刹车模式时，所述第一压缩气缸（3?1）和第二压缩气缸（3?2）串联运行，提供0.7?0.8MPa纯净气体给气罐（8）。

7.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供气系统，其特征在于：所述压缩机为开启式双缸滚动转子压缩机。

说明书：一种燃料电池汽车供气系统技术领域[0001] 本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车供气系统。背景技术[0002] 燃料电池汽车，特别是客车运行时，需要为燃料电池系统设置一台空气压缩机，为电池阴极供应氧气，而客车刹车系统，同时需要一台压缩机或气泵，满足刹车用气体要求。燃料电池客车需要两台压缩机满足工作需求，增加了客车设备数量及控制的复杂程度，同时增加了客车的总体重量，进而降低了燃料电池客车行驶里程。

发明内容[0003] 本发明要解决的技术问题是新能源汽车，特别是新能源客车，由于燃料电池及刹车系统对不同压力气体的需求，需要两台压缩机，进而增加设备数量及控制复杂性的问题。提出了一种燃料电池汽车供气系统，通过控制压缩机气体流动方式，由单台压缩机提供两个排气压力，分别满足燃料电池及刹车系统用气需求。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：[0005] 一种燃料电池汽车供气系统，包括过滤器Ⅰ、三通阀Ⅰ、压缩机、三通阀Ⅱ、三通阀Ⅲ、过滤器Ⅱ、燃料电池和气罐；所述压缩机包括第一压缩气缸和第二压缩气缸；外部空气经过滤器Ⅰ初步过滤后分为两路，一路直接进入第一压缩气缸内进行压缩并经三通阀Ⅱ与过滤器Ⅱ连接；另一路经三通阀Ⅰ进入第二压缩气缸内进行压缩并通过三通阀Ⅲ分别与过滤器Ⅱ和气罐连通，过滤器Ⅱ与燃料电池连通，气罐给汽车刹车机构供气；且三通阀Ⅰ和三通阀Ⅱ之间通过管道连通；三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ和三通阀Ⅲ分别与控制器的输出端连接。[0006] 所述供气系统具有运行模式和刹车模式，控制器控制三通阀Ⅰ、三通阀Ⅱ和三通阀Ⅲ的通断实现供气系统运行模式和刹车模式的切换。[0007] 运行模式时，外部空气从过滤器Ⅰ的进口进入过滤器Ⅰ内进行过滤，过滤后的空气从过滤器Ⅰ的出口进入进气管内，再从进气管分成两路，一路经第一管道进入第一压缩气缸内进行压缩，压缩后的空气流入到第二管道内，再从三通阀Ⅱ的第一阀口和第二阀口流入到第三管道内；另一路经三通阀Ⅰ的第一阀口和第二阀口进入第四管道，在进入第二压缩气缸进行压缩，压缩后的空气流入第五管道后通过三通阀Ⅲ的第一阀口和第二阀口流入第六管道，进而与第三管道内的压缩空气混合混合后的压缩空气通过过滤器Ⅱ给燃料电池供气。[0008] 运行模式时，所述第一压缩气缸和第二压缩气缸并联运行，同时提供0.2?0.4MPa纯净气体给燃料电池。[0009] 刹车模式时，外部空气从过滤器Ⅰ的进口进入过滤器Ⅰ内进行过滤，过滤后的空气从过滤器Ⅰ的出口进入进气管内，然后经第一管道进入第一压缩气缸内进行一级压缩，一级压缩后的空气进入第二管道，并从三通阀Ⅱ的第一阀口和第三阀口进入第八管道，然后经三通阀Ⅰ的第三阀口和第二阀口流入第四管道，进而流入第二压缩气缸内进行二级压缩，二次压缩后的空气流入第五管道，然后经三通阀Ⅲ的第一阀口和第三阀口流入第七管道，从第七管道流入气罐。[0010] 刹车模式时，所述第一压缩气缸和第二压缩气缸串联运行，提供0.7?0.8MPa纯净气体给气罐8。[0011] 所述压缩机为开启式双缸滚动转子压缩机，采用电机驱动，满足燃料电池汽车供气系统使用需求。[0012] 本发明通过控制三个电磁阀的通断实现第一压缩气缸和第二压缩气缸以及管道之间连通关系的更改，当第一压缩气缸和第二压缩气缸并联运行时，是同时给燃料电池提供纯净气体的运行模式；当第一压缩气缸和第二压缩气缸串联运行二次压缩时，是给气罐提供大的气体，气罐再给刹车机构提供动力源的刹车模式。本发明仅使用一个压缩机，通过电磁阀的通断，来实现运行模式和刹车模式的切换，减少设备的数量，降低控制的复杂性，延长了汽车的行驶里程。附图说明[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0014] 图1为本发明的结构示意图。[0015] 图2为本发明运行模式的结构示意图。[0016] 图3为本发明刹车模式的结构示意图。具体实施方式[0017] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0018] 如图1所示，一种燃料电池汽车供气系统，包括过滤器Ⅰ1、三通阀Ⅰ2、压缩机3、三通阀Ⅱ4、三通阀Ⅲ5、过滤器Ⅱ6、燃料电池7和气罐8。[0019] 所述压缩机3为开启式双缸滚动转子压缩机，包括第一压缩气缸3?1和第二压缩气缸3?2。外部空气经过滤器Ⅰ1初步过滤后分为两路，一路直接进入第一压缩气缸3?1内进行压缩并经三通阀Ⅱ4与过滤器Ⅱ6连接；另一路经三通阀Ⅰ2进入第二压缩气缸3?2内进行压缩并通过三通阀Ⅲ5分别与过滤器Ⅱ6和气罐8连通，过滤器Ⅱ6与燃料电池7连通，气罐8给汽车刹车机构供气；且三通阀Ⅰ2和三通阀Ⅱ4之间通过管道连通；三通阀Ⅰ2、三通阀Ⅱ4和三通阀Ⅲ5分别与控制器的输出端连接。[0020] 所述供气系统具有运行模式和刹车模式，控制器控制三通阀Ⅰ2、三通阀Ⅱ4和三通阀Ⅲ5的通断实现供气系统运行模式和刹车模式的切换。[0021] 运行模式时，如图2所示，外部空气从过滤器Ⅰ1的进口进入过滤器Ⅰ1内进行过滤，过滤后的空气从过滤器Ⅰ1的出口进入进气管9内，再从进气管9分成两路，一路经第一管道10进入第一压缩气缸3?1内进行压缩，压缩后的空气流入到第二管道11内，再从三通阀Ⅱ4的第一阀口4?1和第二阀口4?2流入到第三管道12内；另一路经三通阀Ⅰ2的第一阀口2?1和第二阀口2?2进入第四管道13，在进入第二压缩气缸3?2进行压缩，压缩后的空气流入第五管道14后通过三通阀Ⅲ5的第一阀口5?1和第二阀口5?2流入第六管道15，进而与第三管道

12内的压缩空气混合混合后的压缩空气通过过滤器Ⅱ6给燃料电池7供气，经过过滤器Ⅱ6后的气体达到纯净状态，然后进入燃料电池阴极工作。两压缩机并联运行，保证了燃料电池工作所需的大流量空气。

[0022] 在运行模式时，所述第一压缩气缸3?1和第二压缩气缸3?2并联运行，同时提供0.2?0.4MPa纯净气体给燃料电池，满足燃料电池对大流量空气的需求。

[0023] 刹车模式时，如图3所示，外部空气从过滤器Ⅰ1的进口进入过滤器Ⅰ1内进行过滤，过滤后的空气从过滤器Ⅰ1的出口进入进气管9内，然后经第一管道10进入第一压缩气缸3?1内进行一级压缩，一级压缩后的空气进入第二管道11，并从三通阀Ⅱ4的第一阀口4?1和第三阀口4?2进入第八管道17，然后经三通阀Ⅰ2的第三阀口2?3和第二阀口2?2流入第四管道13，进而流入第二压缩气缸3?2内进行二级压缩，二次压缩后的空气流入第五管道14，然后经三通阀Ⅲ5的第一阀口5?1和第三阀口5?3流入第七管道16，从第七管道16流入气罐8。

[0024] 在刹车模式时，所述第一压缩气缸3?1和第二压缩气缸3?2串联运行，两次压缩空气，使气压达到0.7?0.8MPa，并给气罐8提供0.7?0.8MPa纯净气体，气罐8直接给刹车机构提供气源，满足刹车系统对空气的需求。[0025] 该供气系统采用单台压缩机机，同时为燃料电池系统及汽车刹车系统提供气体。按照供气功能将该系统分为运行模式及刹车模式两种，运行模式为汽车正常运行模式，该系统为燃料电池供气，而刹车模式则为汽车刹车过程，该系统为气罐供气，气罐推动刹车机构完成刹车动作。两个模式仅存在一个运行模式，不能同时运行。

[0026] 所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。