CN102700544A

CN102700544A - 利用燃料电池汽车制动能量吹扫燃料电池残余水的装置

Info

Publication number: CN102700544A
Application number: CN2012101920685A
Authority: CN
Inventors: 纪常伟; 朱永明; 梁晨; 高彬彬; 刘晓龙
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明提供一种燃料电池残余水的吹扫装置，属于燃料电池汽车技术领域。该装置在车辆制动减速时，通过离合器使空气压缩机与燃料电池汽车传动系相连，利用车辆的惯性驱动空气压缩机工作，产生的高压空气储存在气罐中；在燃料电池停止工作时，利用储存在气罐中的压缩空气对燃料电池残余水进行吹扫，整个吹扫过程不消耗额外的能量，既达到了吹扫残余水，减少燃料电池残余水危害的目的，又达到了节能的目的。

Description

利用燃料电池汽车制动能量吹扫燃料电池残余水的装置

技术领域

本发明提供一种燃料电池残余水的吹扫装置，具体为利用燃料电池汽车制动能量压缩储存高压空气，在燃料电池停止工作后，利用压缩空气进行残余水吹扫的装置，属于燃料电池汽车技术领域。

背景技术

随着化石燃料的日益枯竭和地球环境的不断恶化，开发环境友好型的新能源汽车成为当前汽车工业的重点。燃料电池汽车利用氢气作为燃料，在行驶过程中仅排出水，是零排放汽车，对环境没有污染。同时氢气相比化石燃料在来源上更具有多样性，使得燃料电池汽车成为未来汽车发展最主要的方向。然而目前燃料电池汽车依旧处于试验测试、示范运行阶段，燃料电池的使用成本高和使用寿命短是阻碍燃料电池汽车发展的主要瓶颈。

由于燃料电池发电是水伴生的电化学反应，长时间的水积存，容易导致燃料电池部分零件的腐蚀等危害，尤其是车辆运行在冬季，气温达到零度以下时，反复水、冰相变引起的体积变化会对燃料电池材料与结构产生影响，这是导致燃料电池汽车的使用寿命短和环境适应性差的主要原因之一。因此，燃料电池汽车在贮存时，需要减少残余水对燃料电池性能的危害，特别是需要减少残余水导致的低温冰冻危害，所以在贮存前，必须对残余水分进行吹扫。

发明内容

本发明的目的是在燃料电池停止运行后，立即对其内部残余水进行吹扫，以降低燃料电池长期和低温贮存时残余水导致的危害。

本发明的方案是在车辆制动减速时，使一台空气压缩机与燃料电池车辆传动系相连，利用车辆的惯性带动空气压缩机运行并压缩空气，所获得的压缩空气储存在一个空气罐中；当燃料电池停止工作时，空气灌中的压缩空气经电磁阀释放，并引入到燃料电池的阴极和阳极气体入口，实现燃料电池残余水的吹扫。

一种利用燃料电池汽车制动能量吹扫燃料电池残余水的装置，包括：驱动齿轮1，从动齿轮2，离合器3，空气压缩机4，空气过滤器5，单向阀6，气罐7，压力保护阀8，电磁阀9，控制电路总成10，起动钥匙位置传感器11，制动踏板位置传感器12，起动钥匙位置信号a，制动踏板位置信号b，电磁阀控制电路c，离合器控制电路d；与燃料电池汽车传动系中驱动电机输出轴固定安装的驱动齿轮1和与离合器3输入端相连的从动齿轮2相啮合，空气压缩机4的驱动轴与离合器3的另一端同轴相连，空气压缩机4的进气端连接空气过滤器5，排气端经单向阀6与气罐7的进气端相连，气罐7的排气端经电磁阀9分别由P1和P2出口与燃料电池汽车中的燃料电池阴极和阳极气体入口相连，气罐7上设置气体压力保护阀8；起动钥匙位置传感器11安装在燃料电池汽车的起动钥匙处，制动踏板位置传感器12安装在燃料电池汽车的制动踏板处，起动钥匙位置传感器11和制动踏板位置传感器12输出的制动踏板位置信号b和起动钥匙位置信号a接入到控制电路总成10中，控制电路总成10的输出通过电池阀控制电路c和离合器控制电路d分别连接到电磁阀9和离合器3的控制端。

当起动钥匙位置传感器11检测到起动钥匙位置处于通电状态时，控制电路总成10控制电磁阀控制电路c处于通电状态，使电磁阀9关闭；当起动钥匙位置传感器11检测到起动钥匙位置处于断电状态时，控制电路总成10控制电磁阀控制电路c处于断电状态，使电磁阀9打开；当制动踏板位置传感器12检测到制动踏板踩下并超过空行程后，控制电路总成10控制离合器控制电路d处于通电状态，使离合器3结合；当制动踏板位置传感器12检测到制动踏板没有踩下时，控制电路总成10控制离合器控制电路d处于断电状态，使离合器3分离；在运行过程中，只要起动钥匙位置处于通电状态，电磁阀9就处于关闭状态；燃料电池汽车在制动减速时，当制动踏板踩下并超过空行程后，离合器3结合，燃料电池汽车的惯性经固定安装在传动系中驱动电机输出轴的驱动齿轮1带动空气压缩机4工作，产生的压缩空气储存在气罐7中，其中，当气罐7中的相对压力超过8巴后，压缩空气从压力保护阀8排出；当燃料电池汽车停车，燃料电池停止工作，起动钥匙位置处于断电状态时，电磁阀控制电路c断电，电磁阀9打开，储存在气罐7中的压缩空气经P1和P2出口分别与燃料电池阴极和阳极气体入口相连，吹扫燃料电池残余水。

本发明所能获得的效果是：通过储存压缩空气能有效地回收车辆的制动能量，并利用该部分能量在燃料电池停止工作时对其残余水进行吹扫，整个吹扫过程不消耗额外的能量，既达到了吹扫残余水，减少燃料电池残余水危害的目的，又达到了节能的目的。同时，整个装置结构简单，控制简单，成本低廉。

附图说明

图1利用车辆制动能量吹扫燃料电池残余水的装置原理图。

图中：1.驱动齿轮，2.从动齿轮，3.离合器，4.空气压缩机，5.空气过滤器，6.单向阀，7.气罐，8.压力保护阀，9.电磁阀，10.控制电路总成，11.起动钥匙位置传感器，12.制动踏板位置传感器，a.起动钥匙位置信号，b.制动踏板位置信号，c.电磁阀控制电路，d.离合器控制电路。

具体实施方式

参照图1利用车辆制动能量吹扫燃料电池残余水的装置原理图，包括：驱动齿轮1，从动齿轮2，离合器3，空气压缩机4，空气过滤器5，单向阀6，气罐7，压力保护阀8，电磁阀9，控制电路总成10，起动钥匙位置传感器11，制动踏板位置传感器12，起动钥匙位置信号a，制动踏板位置信号b，电磁阀控制电路c，离合器控制电路d。驱动齿轮1直接固定安装在燃料电池汽车传动系中的驱动电机输出轴上，从动齿轮2与离合器3输入端相连，空气压缩机4的驱动轴与离合器3的另一端同轴相连，空气压缩机4的进气端连接空气过滤器5，排气端经单向阀6与气罐7的进气端相连，气罐7的排气端经电磁阀9分别由P1和P2出口与燃料电池阴极和阳极气体入口相连，气罐7上设置气体压力保护阀8。起动钥匙位置传感器11安装在起动钥匙处，制动踏板位置传感器12安装在制动踏板处，当起动钥匙位置处于通电状态时，电磁阀控制电路c处于通电状态，反之则断电；当制动踏板踩下并超过空行程后，离合器控制电路d处于通电状态，反之则断电。

该装置的工作过程如下：在运行过程中，只要起动钥匙位置处于通电状态，燃料电池工作时，电磁阀9就处于关闭状态，燃料电池正常运行，不受该装置的影响；燃料电池汽车在制动减速时，当制动踏板踩下并超过空行程后，离合器结合，车辆的惯性带动空气压缩机4工作，产生的压缩空气储存在气罐7中，其中，当气罐7中的相对压力超过8巴后，压缩空气将从压力保护阀8排出，确保系统运行在正常工作压力范围内；当燃料电池汽车停车，燃料电池停止工作，起动钥匙位置处于断电状态时，常开式电磁阀9的控制电路c断电，电磁阀9打开，此时，储存在气罐7中的压缩空气经P1和P2出口分别与燃料电池阴极和阳极气体入口相连，实现燃料电池残余水的自动吹扫。残余水的吹扫持续时间主要由气罐7的容积和P1、P2出口口径决定，在应用过程中，气罐7容积不小于40升，并应使吹扫持续时间大于1分钟。

本发明提出的利用车辆制动能量实现燃料电池残余水吹扫的装置，有效利用了车辆的制动能量，在燃料电池停止工作后能立即对其残余水进行吹扫，并且整个过程不消耗额外的能量。

Claims

1.一种利用燃料电池汽车制动能量吹扫燃料电池残余水的装置，其特征在于：包括：驱动齿轮（1），从动齿轮（2），离合器（3），空气压缩机（4），空气过滤器（5），单向阀（6），气罐（7），压力保护阀（8），电磁阀（9），控制电路总成（10），起动钥匙位置传感器（11），制动踏板位置传感器（12），起动钥匙位置信号（a），制动踏板位置信号（b），电磁阀控制电路（c），离合器控制电路（d）；与燃料电池汽车传动系中驱动电机输出轴固定安装的驱动齿轮（1）和与离合器（3）输入端相连的从动齿轮（2）相啮合，空气压缩机（4）的驱动轴与离合器（3）的另一端同轴相连，空气压缩机（4）的进气端连接空气过滤器（5），排气端经单向阀（6）与气罐（7）的进气端相连，气罐（7）的排气端经电磁阀（9）分别由P1和P2出口与燃料电池汽车中的燃料电池阴极和阳极气体入口相连，气罐（7）上设置气体压力保护阀（8）；起动钥匙位置传感器（11）安装在燃料电池汽车的起动钥匙处，制动踏板位置传感器（12）安装在燃料电池汽车的制动踏板处，起动钥匙位置传感器（11）和制动踏板位置传感器（12）输出的制动踏板位置信号（b）和起动钥匙位置信号（a）接入到控制电路总成（10）中，控制电路总成（10）的输出通过电池阀控制电路（c）和离合器控制电路（d）分别连接到电磁阀（9）和离合器（3）的控制端。

2.根据权利要求1所述的一种利用燃料电池汽车制动能量吹扫燃料电池残余水的装置，其特征在于：当起动钥匙位置传感器（11）检测到起动钥匙位置处于通电状态时，控制电路总成（10）控制电磁阀控制电路（c）处于通电状态，使电磁阀（9）关闭；当起动钥匙位置传感器（11）检测到起动钥匙位置处于断电状态时，控制电路总成（10）控制电磁阀控制电路（c）处于断电状态，使电磁阀（9）打开；当制动踏板位置传感器（12）检测到制动踏板踩下并超过空行程后，控制电路总成（10）控制离合器控制电路（d）处于通电状态，使离合器（3）结合；当制动踏板位置传感器（12）检测到制动踏板没有踩下时，控制电路总成（10）控制离合器控制电路（d）处于断电状态，使离合器（3）分离；在运行过程中，只要起动钥匙位置处于通电状态，电磁阀（9）就处于关闭状态；燃料电池汽车在制动减速时，当制动踏板踩下并超过空行程后，离合器（3）结合，燃料电池汽车的惯性经固定连接在传动系中驱动电机输出轴的驱动齿轮1带动空气压缩机（4）工作，产生的压缩空气储存在气罐（7）中，其中，当气罐（7）中的相对压力超过8巴后，压缩空气从压力保护阀（8）排出；当燃料电池汽车停车，燃料电池停止工作，起动钥匙位置处于断电状态时，电磁阀控制电路（c）断电，电磁阀（9）打开，储存在气罐（7）中的压缩空气经P1和P2出口分别与燃料电池阴极和阳极气体入口相连，吹扫燃料电池残余水。

3.根据权利要求所述的一种利用燃料电池汽车制动能量吹扫燃料电池残余水的装置，其特征在于，气罐（7）采用刚性容器，其容积不小于40升。