CN210778820U - 一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，包括保温系统及加热系统，所述保温系统装配于燃料电池发动机冷却系统回路中，由保温瓶、水路连接管及电磁换向阀组成，所述保温瓶串联于燃料电池发动机冷却系统的出水口，其后方接有水路连接管，所述水路连接管的两端通过电磁换向阀控制切换，回接至燃料电池发动机冷却系统，形成保温系统循环回路；所述加热系统由空气加热器构成，装配于燃料电池发动机进气系统中，所述空气加热器安装于电动空压机的出气口与安装于燃料电池发动机冷却系统中的电堆的进气口之间。本实用新型可以提高燃料电池发动机电堆本体和反应气体温度，提升燃料电池发动机冷起动性能。

Description

一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置

技术领域

本实用新型涉及一种提高发动机性能的装置，具体的说是一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，属于汽车制造领域。

背景技术

在低温环境中（一般低于-20℃）启动燃料电池发动机电堆时，由于反应初期速率比较慢，质子交换膜阴极侧产生的水还未及时渗透至空气流道就在质子交换膜表面和催化剂表面结冰，阻值反应继续进行，导致电堆无法启动。在这种情况下，整车无法正常启动，影响用户正常使用，给用户带来不便。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种结构合理、安装方便、可以提高冷起动时电堆本体和进入到电堆阴极侧空气的温度的提高燃料电池发动机冷起动性能的装置。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，包括保温系统及加热系统，所述保温系统装配于燃料电池发动机冷却系统回路中，由电堆、保温瓶、水路连接管及电磁换向阀组成，所述保温瓶串联于燃料电池发动机冷却系统的出水口，其后方接有水路连接管，所述水路连接管的两端通过电磁换向阀控制切换，回接至燃料电池发动机冷却系统，形成保温系统循环回路。这样使燃料电池发动机发动机、保温瓶形成一个小循环冷却回路，当电堆停堆后，保温瓶瓶阀关闭，电堆中已加热的冷却水保存在保温瓶中。燃料电池发动机在低温环境中需要启堆时，打开保温瓶瓶阀，小循环工作，保温瓶内的冷却水在电堆内循环，提升电堆本体温度。

所述加热系统由空气加热器构成，装配于燃料电池发动机进气系统中，所述空气加热器安装于电动空压机的出气口与安装于燃料电池发动机冷却系统中的电堆的进气口之间。这样，当燃料电池发动机在低温环境中需要启堆时，启动空气加热器，加热进入电堆的空气，提升电堆空气侧的温度。

本实用新型进一步限定的技术方案是：所述燃料电池发动机冷却系统回路包括燃料电池发动机的电堆，所述电堆的后方通过管路依次连接至保温瓶及散热器，所述散热器的出水口通过出水管回流至电堆本体形成大循环回路；所述保温瓶与散热器之间并联有水路连接管及电磁换向阀，通过FCU控制电控换向阀实现大循环水路与保温系统循环回路的切换。

进一步的，当处于正常温度环境中，大循环回路开启，此时保温瓶的瓶阀开启，水路连接管不通，冷却液由电堆本体的出水口流出，经保温瓶、散热器后，由电堆本体的进水口进入电堆本体，此时电堆冷却水保存于保温瓶内；

当处于低温环境中，即低于-20℃时，保温系统循环回路开启，燃料电池发动机的电堆本体启堆时，打开保温瓶瓶阀，储存于保温瓶内的冷却液经水路连接管在电堆本体内循环，提升电堆本体温度。

进一步的，所述保温瓶内储存的冷却液温度不低于85℃。

进一步的，当处于低温环境中，即低于-20℃启堆时，FCU开启空气加热器，电动空压机传送的空气在进入电堆前被加热，热空气进入电堆后加热空气侧的温度，降低反应产物结冰的可能，提高冷起动性能，并从电堆下方的排气管中排出。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，安装于燃料电池发动机冷却系统和进气系统内，通过保温装置存储电堆冷却水，在低温启动时，冷却水在电堆内循环，加热电堆，使电堆本体快速升温；利用空气加热器，加热空气，提高质子交换膜空气侧温度；以上措施可以提高燃料电池发动机电堆本体和反应气体温度，提升燃料电池发动机冷起动性能。

本实用新型布局合理且制作成本低，适于批量生产，能够满足需要开展此项工作的市场需求。

附图说明

图1为本实用新型的保温系统的示意图。

图2为本实用新型的加热系统的示意图。

附图说明：1-燃料电池发动机冷却系统，2-大循环回路，3-水管，4-电控换向阀，5-散热器，6-保温瓶，7-保温瓶瓶阀，8-燃料电池发动机冷却系统出水口，9-燃料电池发动机冷却系统进水口，10-电动空压机出气口，11-空气加热器，12-电堆，13-电堆排气管。

具体实施方式

实施例

本实施例提供的一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，包括保温系统及加热系统。保温系统可以保存停堆前的高温冷却水，待下一次启堆时，通过小循环水路，让高温冷却水在电堆本体中循环，提升电堆本体温度，提高电堆冷起动性能；加热系统可以加热进入电堆的空气，提升电堆空气侧和MEA阴极温度，提高电堆冷起动性能。

如图1所示其中，保温系统装配于燃料电池发动机冷却系统回路中，由电堆、保温瓶、水路连接管及电磁换向阀组成，所述保温瓶串联于燃料电池发动机冷却系统的出水口，其后方接有水路连接管，所述水路连接管的两端通过电磁换向阀控制切换，回接至燃料电池发动机冷却系统，形成保温系统循环回路。这样使燃料电池发动机发动机、保温瓶形成一个小循环冷却回路，燃料电池发动机正常工作时，保温瓶阀开启，电控换向阀在大循环水路方向导通，电堆冷却液流经保温瓶、散热器，流回电堆。燃料电池发动机停堆后，FCU控制保温瓶瓶阀关闭，高温冷却液被保存在保温瓶中。低温环境中启堆时，FCU打开保温瓶阀，控制电控换向阀在小循环水路方向导通，开启冷却水泵，让保温瓶中的高温冷却水在电堆内循环，提升电堆内部温度，降低反应产物结冰的可能，提高冷起动性能。

当处于正常温度环境中，大循环回路开启，此时保温瓶的瓶阀开启，水路1-3不通，冷却液从燃料电池发动机冷却系统出水口流出，流经保温瓶、散热器，从燃料电池发动机冷却系统入水口进入燃料电池发动机冷却系统。如上所述，通过连接管两端的电控换向阀控制水路的通断，实现大、小循环的切换。而电控换向阀，由FCU根据需求控制换向。当处于低温环境中，即低于-20℃时，保温系统循环回路开启，燃料电池发动机的电堆本体启堆时，打开保温瓶瓶阀，储存于保温瓶内的冷却液经水路连接管在燃料电池发动机冷却系统内循环，提升电堆本体温度。

如图2所示，加热系统由空气加热器构成，装配于燃料电池发动机进气系统中，所述空气加热器安装于电动空压机的出气口与安装于燃料电池发动机冷却系统中的电堆的进气口之间。这样，当燃料电池发动机在低温环境中需要启堆时，低温环境中启堆时，FCU开启空气加热器，空压机传送的空气在进入电堆前被加热，热空气进入电堆后加热空气侧，降低反应产物结冰的可能，提高冷起动性能。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，其特征在于：包括保温系统及加热系统，所述保温系统装配于燃料电池发动机冷却系统回路中，由保温瓶、水路连接管及电磁换向阀组成，所述保温瓶串联于燃料电池发动机冷却系统的出水口，其后方接有水路连接管，所述水路连接管的两端通过电磁换向阀控制切换，回接至燃料电池发动机冷却系统，形成保温系统循环回路；

所述加热系统由空气加热器构成，装配于燃料电池发动机进气系统中，所述空气加热器安装于电动空压机的出气口与安装于燃料电池发动机冷却系统中的电堆的进气口之间。

2.根据权利要求1所述的提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，其特征在于：所述燃料电池发动机冷却系统回路包括燃料电池发动机的电堆，所述电堆的后方通过管路依次连接至保温瓶及散热器，所述散热器的出水口通过出水管回流至电堆本体形成大循环回路；所述保温瓶与散热器之间并联有水路连接管及电磁换向阀，通过FCU控制电控换向阀实现大循环水路与保温系统循环回路的切换。

3.根据权利要求2所述的提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，其特征在于：所述保温瓶的后方还设有保温瓶阀。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，其特征在于：当处于正常温度环境中，大循环回路开启，此时保温瓶的瓶阀开启，水路连接管不通，冷却液由电堆的出水口流出，经保温瓶、散热器后，由电堆的进水口进入电堆，此时电堆冷却水保存于保温瓶内；

当处于低温环境中，即低于-20℃时，保温系统循环回路开启，燃料电池发动机的电堆本体启堆时，打开保温瓶瓶阀，储存于保温瓶内的冷却液经水路连接管在电堆本体内循环，提升电堆本体温度。

5.根据权利要求4所述的提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，其特征在于：所述保温瓶内储存的冷却液温度不低于85℃。

6.根据权利要求4所述的提高燃料电池发动机冷起动性能的装置，其特征在于：当处于低温环境中，即低于-20℃启堆时，FCU开启空气加热器，电动空压机传送的空气在进入电堆前被加热，热空气进入电堆后加热空气侧的温度，降低反应产物结冰的可能，提高冷起动性能，并从电堆下方的排气管中排出。

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