CN112117474A - 空气过滤装置及其滤芯更换方法、电池动力系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种空气过滤装置及其滤芯更换方法、电池动力系统。该空气过滤装置包括导风管(1)和燃料电池空气进口(2)，导风管(1)和燃料电池空气进口(2)之间设置有用于放置空气滤芯(3)的滤芯安装位置，滤芯安装位置处安装有空气滤芯(3)，空气过滤装置还包括滤芯更换装置，滤芯更换装置能够相对于滤芯安装位置转动，滤芯更换装置包括安装结构(4)，安装结构(4)能够在滤芯更换装置的转动作用下，将滤芯安装位置处的旧的空气滤芯(3)取出，并在滤芯安装位置处安装新的空气滤芯(3)。根据本申请的空气过滤装置，能够实现对于滤芯的自动更换，提高滤芯更换的便利性，降低滤芯更换成本。

Description

空气过滤装置及其滤芯更换方法、电池动力系统

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，具体涉及一种空气过滤装置及其滤芯更换方法、电池动力系统。

背景技术

氢燃料电池(亦质子交换膜燃料电池)是一种将氢气的化学能直接转化成电能的装置，具有能量转换率高、环境友好、操作温度低等优点，是一种极具发展前景的清洁能源技术，现在已成为无人船、无人机、直流微网、备用电源和氢能源电池汽车等诸多领域的研究热点。

以无人船为例，无人船设备能够实现海事监管、水上搜救、航道测绘、事故取证、水面污染测量、危险货物应急及防污染处理等工作。传统的无人船动力系统采用的是单一蓄电池供电，续航能力十分有限，或者采用内燃机作为动力，在进行环境监测时由于自身排出的废气或者油污会影响水体或者空气采样的准确性。现有技术中采用风光互补给蓄电池供电，续航能力进一步提高，但仍然有限，且风光互补供电很受天气影响，存在很大的不确定性。基于此，氢燃料电池是一种理想的无人船供电电源。

氢燃料电池可以分为循环水冷却(简称水冷)和空气冷却(简称风冷)两种，其中空气冷却燃料电池因其结构简单，自身能耗小(＜5％)等特点，更加适合无人船的使用。氢燃料电池阴极侧一般都会通入空气，但是相较于陆地，海上环境复杂，空气潮湿且含有盐雾及较多的其它杂质，需要对通入的空气进行过滤，而无人船一般工作周期较长，在运行一段时间后需要更换滤芯，否则过滤效率变差，对氢空燃料电池产生不可逆的损伤。区别于陆地上的无人设备，海上无人设备没有补给站点或者极少的站点，更换滤芯会带来极大的不便和额外的成本。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种空气过滤装置及其滤芯更换方法、电池动力系统，能够实现对于滤芯的自动更换，提高滤芯更换的便利性，降低滤芯更换成本。

为了解决上述问题，本申请提供一种空气过滤装置，包括导风管和燃料电池空气进口，导风管和燃料电池空气进口之间设置有用于放置空气滤芯的滤芯安装位置，滤芯安装位置处安装有空气滤芯，空气滤芯与导风管和燃料电池空气进口均密封配合，空气过滤装置还包括滤芯更换装置，滤芯更换装置能够相对于滤芯安装位置转动，滤芯更换装置包括安装结构，安装结构能够在滤芯更换装置的转动作用下，将滤芯安装位置处的旧的空气滤芯取出，并在滤芯安装位置处安装新的空气滤芯。

优选地，滤芯更换装置还包括转轴，转轴的周侧安装有多个安装结构，每个安装结构上分别放置有空气滤芯。

优选地，滤芯更换装置还包括驱动电机，驱动电机与转轴驱动连接，驱动转轴转动，空气过滤装置还包括空气质量检测装置，空气质量检测装置用于对空气滤芯过滤后的空气进行检测，驱动电机根据空气质量检测装置的检测结果驱动转轴转动，以使旧的空气滤芯随着安装结构从滤芯安装位置转出，并使新的空气滤芯随着安装结构进入滤芯安装位置。

优选地，安装结构包括中空的卡盘，空气滤芯安装在卡盘内；或，安装结构包括中空的托盘，托盘包括有用于对空气滤芯进行安装限位的周壁，空气滤芯安装在托盘内。

优选地，安装结构包括卡爪，空气滤芯卡紧固定在卡爪内。

优选地，滤芯更换装置安装固定在导风管上，安装结构悬空设置。

优选地，燃料电池空气进口处安装有抽风机。

优选地，空气过滤装置还包括滤芯供应装置，滤芯供应装置包括筒体，筒体内设置有空气滤芯，安装结构能够转动至筒体处，并在筒体处将新的空气滤芯安装在安装结构上。

优选地，滤芯更换装置还包括燃料电池尾气回收装置，燃料电池尾气回收装置能够回收燃料电池的尾气，并将回收的尾气输送至燃料电池空气进口处。

优选地，燃料电池尾气回收装置包括空气进气管道、空气出口管道、回气管道和外排管道，空气进气管道连接至燃料电池电堆的进口端，空气出口管道连接至燃料电池电堆的出口端，回气管道的第一端连接至空气进气管道，空气出口管道与外排管道和回气管道的第二端通过三通阀能够选择地连通。

优选地，回气管道上设置有防止气流从空气进气管道流动至空气出口管道的单向阀。

根据本申请的另一方面，提供了一种上述的空气过滤装置的滤芯更换方法，包括：

检测空气滤芯是否达到更换条件；

当空气滤芯达到更换条件时，控制安装结构转动至滤芯安装位置，对空气滤芯进行更换。

优选地，检测空气滤芯是否达到更换条件的步骤包括：

检测空气滤芯的累计工作时间是否达到预设时间；

若达到预设时间，则判断达到更换条件；

在空气滤芯更换完成后，累计时间归零。

优选地，检测空气滤芯是否达到更换条件的步骤包括：

检测空气滤芯过滤后的空气质量是否合格；

若空气质量不合格，则判断达到更换条件。

优选地，控制安装结构转动至滤芯安装位置，对空气滤芯进行更换的步骤包括：

控制安装结构拿取旧的空气滤芯；

控制安装结构转动出滤芯安装位置，并将旧的空气滤芯放置在滤芯安装位置外；

控制安装结构转动至滤芯存取位置拿取新的空气滤芯；

控制安装结构转动至滤芯安装位置，并将新的空气滤芯放置在滤芯安装位置。

优选地，控制安装结构转动至滤芯安装位置，对空气滤芯进行更换的步骤包括：

控制安装结构转动，使得安装旧的空气滤芯的安装结构转出滤芯安装位置，安装新的空气滤芯的安装结构转入滤芯安装位置。

优选地，滤芯更换方法还包括：

检测燃料电池电堆是否开始工作；

当燃料电池电堆开始工作时，开启燃料电池尾气回收装置；

控制回气管道与空气出口管道连通，使得空气出口管道的尾气通过回气管道与空气进气管道的气流汇流并进入燃料电池电堆；

检测燃料电池电堆是否达到预设温度；

当检测到电池电堆达到预设温度时，关闭燃料电池尾气回收装置，使得回气管道与空气出口管道不连通，空气出口管道与排气管道连通，气出口管道的尾气通过排气管道排出。

根据本申请的另一方面，提供了一种电池动力系统，包括空气过滤装置，该空气过滤装置为上述的空气过滤装置。

本申请提供的空气过滤装置，包括导风管和燃料电池空气进口，导风管和燃料电池空气进口之间设置有用于放置空气滤芯的滤芯安装位置，滤芯安装位置处安装有空气滤芯，空气滤芯与导风管和燃料电池空气进口均密封配合，空气过滤装置还包括滤芯更换装置，滤芯更换装置能够相对于滤芯安装位置转动，滤芯更换装置包括安装结构，安装结构能够在滤芯更换装置的转动作用下，将滤芯安装位置处的旧的空气滤芯取出，并在滤芯安装位置处安装新的空气滤芯。本申请的空气过滤装置，增加了滤芯更换装置，能够利用滤芯更换装置的安装结构的转动作用实现空气滤芯的自动更换，结构简单，实现方便，可以有效提高滤芯更换的便利性，降低滤芯更换成本。

附图说明

图1为本申请实施例的空气过滤装置的侧视结构图；

图2为本申请实施例的空气过滤装置的结构图；

图3为本申请实施例的空气过滤装置的俯视结构图；

图4为本申请实施例的燃料电池的结构示意图；

图5为本申请实施例的空气过滤装置的燃料电池尾气回收装置的结构图；

图6为本申请实施例的空气过滤装置的滤芯更换方法的第一种控制流程图；

图7为本申请实施例的空气过滤装置的滤芯更换方法的第二种控制流程图；

图8为本申请实施例的空气过滤装置的燃料电池尾气回收装置的控制流程图。

附图标记表示为：

1、导风管；2、燃料电池空气进口；3、空气滤芯；4、安装结构；5、转轴；6、驱动电机；7、空气质量检测装置；8、抽风机；9、空气进气管道；10、燃料电池电堆；11、空气出口管道；12、回气管道；13、外排管道。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本申请的实施例，空气过滤装置包括导风管1和燃料电池空气进口2，导风管1和燃料电池空气进口2之间设置有用于放置空气滤芯3的滤芯安装位置，滤芯安装位置处安装有空气滤芯3，空气滤芯3与导风管1和燃料电池空气进口2均密封配合，空气过滤装置还包括滤芯更换装置，滤芯更换装置能够相对于滤芯安装位置转动，滤芯更换装置包括安装结构4，安装结构4能够在滤芯更换装置的转动作用下，将滤芯安装位置处的旧的空气滤芯3取出，并在滤芯安装位置处安装新的空气滤芯3。

本申请的空气过滤装置，增加了滤芯更换装置，能够利用滤芯更换装置的安装结构4的转动作用实现空气滤芯3的自动更换，结构简单，实现方便，可以有效提高滤芯更换的便利性，降低滤芯更换成本。在本实施例中，仅需通过调整安装结构4的转动位置，就可以利用安装结构4的转动位置的更换实现对空气滤芯3的更换，因此所需结构较少，所需能耗较少结构简单，不会带来较大寄生功率，可以提高滤芯更换装置的能源利用率。

滤芯更换装置还包括转轴5，转轴5的周侧安装有多个安装结构4，每个安装结构4上分别放置有空气滤芯3。转轴5沿周向设置有多个连接臂，连接臂沿着转轴5的径向延伸，安装结构4设置在连接臂远离转轴5的一端。通过改变连接臂的长度，能够合理调节安装结构4与转轴5之间的间距，从而使得转轴5能够设置在与滤芯安装位置之间间距合适的地方，便于实现转轴5的设置，避免转轴5的设置位置与导风管1或燃料电池空气进口2发生干涉，提高了转轴5设置位置的灵活性。

滤芯更换装置还包括驱动电机6，驱动电机6与转轴5驱动连接，驱动转轴5转动，空气过滤装置还包括空气质量检测装置7，空气质量检测装置7用于对空气滤芯3过滤后的空气进行检测，驱动电机6根据空气质量检测装置7的检测结果驱动转轴5转动，以使旧的空气滤芯3随着安装结构4从滤芯安装位置转出，并使新的空气滤芯3随着安装结构4进入滤芯安装位置。

滤芯更换装置还包括控制器，其中空气质量检测装置7和驱动电机6均与控制器通讯连接，控制器可以获取空气质量检测装置7检测到的过滤后空气质量，并将该空气质量与设定的空气质量进行比较，当该空气质量未达到设定的空气质量时，则说明空气滤芯3的过滤能力降低，已经不能满足空气过滤要求，需要进行更换，此时控制器可以控制驱动电机6驱动安装结构4转动，使得安装结构4能够对位于滤芯安装位置的空气滤芯3进行更换，保证空气滤芯3能够起到有效的过滤作用。

在空气滤芯3下方布置有若干个空气质量检测装置7，每个空气质量检测装置7为一个空气质量测量的点，对空气质量进行实时监测，只要其中一个点的空气质量不达标(评测标准为：二氧化硫、氮氧化物的浓度应等于或高于GB 3095-1996所定义的日平均三级标准。碳氧化物、碳氢化物和水蒸气的浓度应等于或高于以下要求：CO₂浓度≤0.5×10^-6、CO浓度≤1.0×10^-5、碳氢化合物浓度≤0.5×10^-6，且对0.3μm以上颗粒的过滤效果需要＞98％)，即可通过控制驱动电机6带动转轴5进行迅速转动，用新的空气滤芯3来替换达到工作寿命的滤芯。导风管1、空气滤芯3和燃料电池空气进口2的理论距离较近，足以达到良好的过滤效果。

燃料电池空气进口2处安装有抽风机8，能够在燃料电池空气进口2处形成负压，使得导风管1处的空气经过空气滤芯3过滤后经燃料电池空气进口2处被吸入，外部空气经过导风管1到达空气滤芯3处，空气经过空气滤芯3进行过滤，从燃料电池空气进口2进入电堆，参与电化学反应，进而进行发电，待空气滤芯3工作一定时间T后(一般在城市工况可运行500h，T＝500*k，k为实际工况和城市工况相对系数，0≤k≤2，环境越恶劣，k值越偏向于0，一般情况下，k值趋近于1，空气质量越好的区域k值越趋近于2)，过滤效果变差，通过控制电机的接入线将信号传递给驱动电机6，驱动电机6带动转轴5进行迅速转动，此可旋转的转轴5在很短的时间内完成旋转，进而用新的空气滤芯3来替换掉达到工作寿命的滤芯。空气滤芯3的滤芯中含有两个部分：其一为纤维过滤材料：非均匀排布的纤维材料能有效的过滤0.3μm以上的颗粒，且不对气流产生过大的阻力。其二为化学过滤部分：具体方式为，通过活性炭(范德瓦尔斯力)抓住气体分子，然后污染物与材料上的化学成分其反应，生成固体成分或者无害气体。

在其中一个实施例中，安装结构4包括中空的卡盘，空气滤芯3安装在卡盘内。

在另外一个实施例中，安装结构4包括中空的托盘，托盘包括有用于对空气滤芯3进行安装限位的周壁，空气滤芯3安装在托盘内。

在另外一个实施例中，安装结构4包括卡爪，空气滤芯3卡紧固定在卡爪内。

安装结构4的数量可以为一个，也可以为两个或者两个以上，对于单个的安装结构4而言，需要采用能够对空气滤芯3进行操作的结构，从而使得安装结构4能够在需要将旧的空气滤芯3从滤芯安装位置取出时，可以到达滤芯安装位置，并将旧的空气滤芯3固定在安装结构4上，然后控制安装结构4转动出滤芯安装位置，之后可以松开旧的空气滤芯3，完成滤芯安装位置的清空。然后可以控制安装结构4转动至滤芯存取位置，选取新的空气滤芯3并固定，之后通过驱动电机6控制安装结构4转动至滤芯安装位置，然后控制安装结构4松开新的空气滤芯3，使得空气滤芯3安装在滤芯安装位置，完成空气滤芯的更换。对于该种更换结构而言，空气滤芯3的更换次数取决于滤芯存取位置处存放的空气滤芯数量。

对于转轴5的周向设置有多个安装结构4的结构而言，安装结构4的数量决定了滤芯安装位置处空气滤芯的更换次数。在本实施例中，空气滤芯3固定安装在安装结构4上，安装结构4为空心结构，仅在周侧对空气滤芯3进行固定，不会影响空气滤芯3的空气过滤功能。在进行空气滤芯3的更换时，并不需要将旧的空气滤芯3从安装结构4上取下，只需要控制位于滤芯安装位置处的旧的空气滤芯3所在的安装结构4转动出滤芯安装位置，然后控制新的空气滤芯3所在的安装结构4转入到滤芯安装位置，就能够实现空气滤芯3的更换，同时可以通过安装结构4对空气滤芯3的安装位置进行固定，能够有效简化空气滤芯3的更换结构，操作简单方便，所需控制功能较少，控制结构简单，仅需控制安装结构4的转动时机和转动位置即可，对于控制结构的精度要求较低，成本较低，耐用性较好。

滤芯更换装置安装固定在导风管1上，安装结构4悬空设置。在本实施例中，滤芯更换装置的驱动电机6固定连接在导风管1上，驱动电机6的固定连接方式可以为通过安装架固定连接，或者是通过卡箍固定连接在导风管1上，当驱动电机6固定设置在导风管1上之后，由于转轴5设置在驱动电机6的输出端，而安装结构4又是沿周向设置在转轴5的周侧，因此，驱动电机6固定安装，使得转轴5以及安装结构4与滤芯安装位置的相对位置也相应确定，因此只需要根据安装结构4与转轴5之间的相对位置来确定驱动电机6相对于导风管1的安装位置，就能够使得安装结构4方便地实现在滤芯安装位置处的空气滤芯3的更换。

优选地，空气过滤装置还包括滤芯供应装置，滤芯供应装置包括筒体，筒体内设置有空气滤芯3，安装结构4能够转动至筒体处，并在筒体处将新的空气滤芯3安装在安装结构4上。

在本实施例中，通过增加滤芯供应装置，可以实现安装结构4上的空气滤芯3的更换，因此能够增加空气过滤装置的续航能力，提高空气过滤装置的整体使用时间。

在进行空气滤芯3的更换时，可以先控制安装结构4松开旧的空气滤芯3，然后利用机械手等将新的空气滤芯3送到安装结构4处，控制安装结构4夹紧新的空气滤芯3，也可以采用套筒下料式结构，安装结构4在到达取料位置之前，先丢弃旧的空气滤芯3，然后安装结构4在到达取料位置之后，套筒的下方出料口打开，新的空气滤芯3落在安装结构4上，然后套筒的出料口关闭，完成安装结构4上空气滤芯3的更换。

滤芯更换装置还包括燃料电池尾气回收装置，燃料电池尾气回收装置能够回收燃料电池的尾气，并将回收的尾气输送至燃料电池空气进口2处。该燃料电池尾气回收装置能够利用燃料电池电堆10反应的尾气对燃料电池电堆10的反应温度进行调节，降低空气滤芯3的工作负荷，减缓空气滤芯老化。

燃料电池尾气回收装置包括空气进气管道9、空气出口管道11、回气管道12和外排管道13，空气进气管道9连接至燃料电池电堆10的进口端，空气出口管道11连接至燃料电池电堆的出口端，回气管道12的第一端连接至空气进气管道9，空气出口管道11与外排管道13和回气管道12的第二端通过三通阀能够选择地连通。其中空气进气管道9与氢空燃料电池空气进口2相连通。

回气管道12上设置有防止气流从空气进气管道9流动至空气出口管道11的单向阀。

外部空气通过导风管1引流，经过空气滤芯3过滤得到洁净的空气，然后从氢空燃料电池空气进口2进入到电堆内部，一般情况下，20％左右的气体参与反应，80％左右的气体作为冷却用的气体对电堆进行散热，但是在氢空燃料电池运行初期，由于此时的电化学反应程度较低，产生的热量很少，因此此时的电堆温度较低，在这种情况下可以将空气尾气重新进行回收经过空气出口管道11和三通阀引入到空气进气管道9中，由于抽风机8的存在，能够为进入到空气进气管道9内的气流提供较大的流速，因此可以形成引射效果，将位于空气出口管道11处的尾气引射到空气进气管道9内，与空气进气管道9内的气流汇流后及惹怒电堆，此时空气的主要作用为参与反应。

空气的尾气主要成分是未反应的氧气、氮气、水蒸气以及液态水，这样其一可以减小滤芯过滤的压力，其二尾气较进气口空气温度稍高，也可以更快的使电堆达到额定的工作温度(对于采用空气冷却的氢空燃料电池，额定的工作温度一般为60℃左右)，再者尾气中含有较多的水分，重新回收利用有益于电池的增湿，有利于电池内部的物质传递和电荷转移，提高燃料电池的输出功率(对于小型的无人船，一般为200～1KW，稍大型的输出功率预计达到了2～5KW)。待控制系统的监测到电堆温度升高至理想值(60℃左右)时，通过控制三通阀使得尾气经过外排管道13开始对外排放，此时尾气主要功能为散热。

结合参见图6至图8所示，根据本申请的实施例，上述的空气过滤装置的滤芯更换方法包括：检测空气滤芯3是否达到更换条件；当空气滤芯3达到更换条件时，控制安装结构4转动至滤芯安装位置，对空气滤芯3进行更换。

检测空气滤芯3是否达到更换条件的步骤包括：检测空气滤芯3的累计工作时间是否达到预设时间；若达到预设时间，则判断达到更换条件；在空气滤芯3更换完成后，累计时间归零。

检测空气滤芯3是否达到更换条件的步骤包括：检测空气滤芯3过滤后的空气质量是否合格；若空气质量不合格，则判断达到更换条件。

控制安装结构4转动至滤芯安装位置，对空气滤芯3进行更换的步骤包括：控制安装结构4拿取旧的空气滤芯3；控制安装结构4转动出滤芯安装位置，并将旧的空气滤芯3放置在滤芯安装位置外；控制安装结构4转动至滤芯存取位置拿取新的空气滤芯3；控制安装结构4转动至滤芯安装位置，并将新的空气滤芯3放置在滤芯安装位置。

控制安装结构4转动至滤芯安装位置，对空气滤芯3进行更换的步骤包括：控制安装结构4转动，使得安装旧的空气滤芯3的安装结构4转出滤芯安装位置，安装新的空气滤芯3的安装结构4转入滤芯安装位置。

滤芯更换方法还包括：检测燃料电池电堆10是否开始工作；当燃料电池电堆10开始工作时，开启燃料电池尾气回收装置；控制回气管道12与空气出口管道11连通，使得空气出口管道11的尾气通过回气管道12与空气进气管道9的气流汇流并进入燃料电池电堆10；检测燃料电池电堆10是否达到预设温度；当检测到电池电堆达到预设温度时，关闭燃料电池尾气回收装置，使得回气管道12与空气出口管道11不连通，空气出口管道11与排气管道连通，气出口管道的尾气通过排气管道排出。

根据本申请的实施例，电池动力系统包括空气过滤装置，该空气过滤装置为上述的空气过滤装置。

本申请的电池动力系统尤其适用于海上无人设备，例如无人船等。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (18)

1.一种空气过滤装置，其特征在于，包括导风管(1)和燃料电池空气进口(2)，所述导风管(1)和所述燃料电池空气进口(2)之间设置有用于放置空气滤芯(3)的滤芯安装位置，所述滤芯安装位置处安装有空气滤芯(3)，所述空气滤芯(3)与所述导风管(1)和所述燃料电池空气进口(2)均密封配合，所述空气过滤装置还包括滤芯更换装置，所述滤芯更换装置能够相对于所述滤芯安装位置转动，所述滤芯更换装置包括安装结构(4)，所述安装结构(4)能够在所述滤芯更换装置的转动作用下，将滤芯安装位置处的旧的空气滤芯(3)取出，并在滤芯安装位置处安装新的空气滤芯(3)。

2.根据权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述滤芯更换装置还包括转轴(5)，所述转轴(5)的周侧安装有多个所述安装结构(4)，每个所述安装结构(4)上分别放置有空气滤芯(3)。

3.根据权利要求2所述的空气过滤装置，其特征在于，所述滤芯更换装置还包括驱动电机(6)，所述驱动电机(6)与所述转轴(5)驱动连接，驱动所述转轴(5)转动，所述空气过滤装置还包括空气质量检测装置(7)，所述空气质量检测装置(7)用于对所述空气滤芯(3)过滤后的空气进行检测，所述驱动电机(6)根据所述空气质量检测装置(7)的检测结果驱动所述转轴(5)转动，以使旧的空气滤芯(3)随着所述安装结构(4)从滤芯安装位置转出，并使新的空气滤芯(3)随着所述安装结构(4)进入滤芯安装位置。

4.根据权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述安装结构(4)包括中空的卡盘，所述空气滤芯(3)安装在所述卡盘内；或，所述安装结构(4)包括中空的托盘，所述托盘包括有用于对所述空气滤芯(3)进行安装限位的周壁，所述空气滤芯(3)安装在所述托盘内。

5.根据权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述安装结构(4)包括卡爪，所述空气滤芯(3)卡紧固定在所述卡爪内。

6.根据权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述滤芯更换装置安装固定在所述导风管(1)上，所述安装结构(4)悬空设置。

7.根据权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述燃料电池空气进口(2)处安装有抽风机(8)。

8.根据权利要求1所述的空气过滤装置，其特征在于，所述空气过滤装置还包括滤芯供应装置，所述滤芯供应装置包括筒体，所述筒体内设置有空气滤芯(3)，所述安装结构(4)能够转动至所述筒体处，并在所述筒体处将新的空气滤芯(3)安装在所述安装结构(4)上。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的空气过滤装置，其特征在于，所述滤芯更换装置还包括燃料电池尾气回收装置，所述燃料电池尾气回收装置能够回收所述燃料电池的尾气，并将回收的尾气输送至所述燃料电池空气进口(2)处。

10.根据权利要求9所述的空气过滤装置，其特征在于，所述燃料电池尾气回收装置包括空气进气管道(9)、空气出口管道(11)、回气管道(12)和外排管道(13)，所述空气进气管道(9)连接至燃料电池电堆(10)的进口端，所述空气出口管道(11)连接至所述燃料电池电堆的出口端，所述回气管道(12)的第一端连接至所述空气进气管道(9)，所述空气出口管道(11)与所述外排管道(13)和所述回气管道(12)的第二端通过三通阀能够选择地连通。

11.根据权利要求10所述的空气过滤装置，其特征在于，所述回气管道(12)上设置有防止气流从所述空气进气管道(9)流动至所述空气出口管道(11)的单向阀。

12.一种如权利要求1至11中任一项所述的空气过滤装置的滤芯更换方法，其特征在于，包括：

检测空气滤芯(3)是否达到更换条件；

当空气滤芯(3)达到更换条件时，控制安装结构(4)转动至滤芯安装位置，对空气滤芯(3)进行更换。

13.根据权利要求12所述的滤芯更换方法，其特征在于，检测空气滤芯(3)是否达到更换条件的步骤包括：

检测空气滤芯(3)的累计工作时间是否达到预设时间；

若达到预设时间，则判断达到更换条件；

在空气滤芯(3)更换完成后，累计时间归零。

14.根据权利要求12所述的滤芯更换方法，其特征在于，检测空气滤芯(3)是否达到更换条件的步骤包括：

检测空气滤芯(3)过滤后的空气质量是否合格；

若空气质量不合格，则判断达到更换条件。

15.根据权利要求12所述的滤芯更换方法，其特征在于，控制安装结构(4)转动至滤芯安装位置，对空气滤芯(3)进行更换的步骤包括：

控制安装结构(4)拿取旧的空气滤芯(3)；

控制安装结构(4)转动出滤芯安装位置，并将旧的空气滤芯(3)放置在滤芯安装位置外；

控制安装结构(4)转动至滤芯存取位置拿取新的空气滤芯(3)；

控制安装结构(4)转动至滤芯安装位置，并将新的空气滤芯(3)放置在滤芯安装位置。

16.根据权利要求12所述的滤芯更换方法，其特征在于，控制安装结构(4)转动至滤芯安装位置，对空气滤芯(3)进行更换的步骤包括：

控制安装结构(4)转动，使得安装旧的空气滤芯(3)的安装结构(4)转出滤芯安装位置，安装新的空气滤芯(3)的安装结构(4)转入滤芯安装位置。

17.根据权利要求12所述的滤芯更换方法，其特征在于，所述滤芯更换方法还包括：

检测燃料电池电堆(10)是否开始工作；

当燃料电池电堆(10)开始工作时，开启燃料电池尾气回收装置；

控制回气管道(12)与空气出口管道(11)连通，使得空气出口管道(11)的尾气通过回气管道(12)与空气进气管道(9)的气流汇流并进入燃料电池电堆(10)；

检测燃料电池电堆(10)是否达到预设温度；

当检测到电池电堆达到预设温度时，关闭燃料电池尾气回收装置，使得回气管道(12)与空气出口管道(11)不连通，空气出口管道(11)与排气管道连通，气出口管道的尾气通过排气管道排出。

18.一种电池动力系统，包括空气过滤装置，其特征在于，所述空气过滤装置为权利要求1至11中任一项所述的空气过滤装置。

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