CN215418249U - 一种燃料电池供气装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池供气装置及车辆，涉及燃料电池技术领域。该燃料电池供气装置包括通过连通管路依次连通的空压机、增湿件和电堆，还包括第一旁通路和第二旁通路。第一旁通路与空压机和增湿件之间的连通管路连通，第一旁通路用于排出连通管路内的空气，第一旁通路上设有第一流量计和第一旁通阀。第二旁通路的一端与空压机和增湿件之间的连通管路连通，另一端与增湿件和电堆之间的连通管路连通，第二旁通路上设有第二流量计和第二旁通阀。该燃料电池供气装置结构简单可靠，易于调整电堆的空气参数，确保燃料电池的整体性能和使用可靠性。

Description

一种燃料电池供气装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池供气装置及车辆。

背景技术

燃料电池汽车作为未来新能源汽车的重要技术方向，在近几年得到了快速发展，也得到了越来越多企业的关注及重视。燃料电池空气供给系统需要向电堆内部提供一定流量以及湿度的空气用于内部反应，但是其供给系统在供给空气时，偶尔会出现空压机喘振现象，影响空压机寿命；同时电堆内部也偶尔出现水淹现象，影响电堆性能，进而影响燃料电池系统整体性能。

因此，亟需一种燃料电池供气装置及车辆，其结构简单可靠，易于调整电堆的空气参数，确保燃料电池的整体性能和使用可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种燃料电池供气装置及车辆，其结构简单可靠，易于调整电堆的空气参数，确保燃料电池的整体性能和使用可靠性。

为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种燃料电池供气装置，包括通过连通管路依次连通的空压机、增湿件和电堆，还包括：第一旁通路，所述第一旁通路与所述空压机和所述增湿件之间的所述连通管路连通，所述第一旁通路用于排出所述连通管路内的空气，所述第一旁通路上设有第一流量计和第一旁通阀；第二旁通路，所述第二旁通路的一端与所述空压机和所述增湿件之间的所述连通管路连通，另一端与所述增湿件和所述电堆之间的所述连通管路连通，所述第二旁通路上设有第二流量计和第二旁通阀。

进一步地，所述增湿件与所述电堆的进气口和出气口分别通过所述连通管路连通，与所述出气口连通的所述连通管路上设有第一压力传感器，与所述进气口连通的所述连通管路上设有第二压力传感器和温度传感器。

进一步地，所述增湿件与所述电堆的进气口的所述连通管路上还设有湿度计，所述湿度计位于所述第二旁通路和所述电堆之间。

进一步地，在空气的流通方向上，所述第一流量计位于所述第一旁通阀的上游，所述第二流量计位于所述第二旁通阀的上游。

进一步地，所述燃料电池供气装置还包括排出管路，所述排出管路与所述增湿件连通，所述第一旁通路与所述排出管路连通。

进一步地，所述排出管路上设有电子节气门，在空气的流通方向上，所述第一旁通路与所述排出管路的连通处位于所述电子节气门的下游。

进一步地，所述排出管路背离所述增湿件的一端设有氢气稀释机构。

进一步地，所述燃料电池供气装置还包括空气过滤器，所述空气过滤器与所述空压机通过所述连通管路连通，所述空气过滤器和所述空压机之间设有第三流量计。

进一步地，所述燃料电池供气装置还包括中冷器，所述中冷器设在所述空压机和所述增湿件之间，在空气的流通方向上，所述中冷器位于所述第一旁通路和所述第二旁通路的上游。

一种车辆，包括前文所述的燃料电池供气装置。

本实用新型的有益效果为：根据本实用新型的燃料电池供气装置，第一旁通路能够实时调节进入电堆的空气流量，从而能够根据电堆的运行功率调整空气的流量，既能够满足电堆的运行需求，又能防止空压机损坏，从而提高空压机的使用寿命；第二旁通路能够实时调节进入电堆的空气湿度，从而能够根据电堆的运行功率对空气参数进行调整，以满足电堆的使用需求并防止电堆内部湿度过大，确保燃料电池的整体性能和使用可靠性。此外，由于第一旁通路和第二旁通路结构简单，易于在现有结构上增加，降低了改装成本；同时第一流量计、第一旁通阀、第二流量计和第二旁通阀对空气的调整简单可靠，易于实现，既能更好地监控整个燃料电池系统的状态，也具有较高的容错率。根据本实用新型实施例的车辆，由于具有前文所述的燃料电池供气装置，能够提高整车运行的安全性和使用寿命。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的燃料电池供气装置的结构示意图。

附图标记

1、空压机；2、增湿件；3、电堆；4、连通管路；5、第一旁通路；6、第一流量计；7、第一旁通阀；8、第二旁通路；9、第二流量计；10、第二旁通阀；11、第一压力传感器；12、第二压力传感器；13、温度传感器；14、湿度计；15、排出管路；16、电子节气门；17、氢气稀释机构；18、空气过滤器；19、第三流量计；20、中冷器。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面参考图1描述本实用新型实施例的燃料电池供气装置的具体结构。

如图1所示，图1公开了一种燃料电池供气装置，其包括通过连通管路4依次连通的空压机1、增湿件2和电堆3，还包括第一旁通路5和第二旁通路8。第一旁通路5与空压机1和增湿件2之间的连通管路4连通，第一旁通路5用于排出连通管路4内的空气，第一旁通路5上设有第一流量计6和第一旁通阀7。第二旁通路8的一端与空压机1和增湿件2之间的连通管路4连通，另一端与增湿件2和电堆3之间的连通管路4连通，第二旁通路8上设有第二流量计9和第二旁通阀10。

可以理解的是，第一旁通路5能够对输入电堆3内的空气起到分流作用，在整个供气装置的空气输入量固定时，第一旁通路5能够将输入至电堆3内的空气排出，通过观察第一流量计6和调整第一旁通阀7，即可调节输入电堆3内的空气的流量；第二旁通路8能够对流入增湿件2中的空气起到分流作用，在整个供气装置的空气输入量固定时，第二旁通路8能够对电堆3输入干燥的空气，连通管路4中的空气经过增湿件2的增湿后能够对电堆3输入具有湿度的空气，由此，通过观察第二流量计9和调整第二旁通阀10，即可调节输入电堆3内的空气的湿度。由于电堆3内部的不同反应功率通常对应不同流量和不同湿度的空气，当反应功率较小时，空气的流量和湿度仍然保持不变时，使得空气的流量相对于电堆3的反应功率过大，容易导致空压机1出现喘振现象，影响空压机1寿命，同时还使得空气的湿度也相对过大，容易导致电堆3内部的湿度过大，引发水淹现象并影响电堆3性能，最终降低燃料电池的系统整体性能。

根据本实施例的燃料电池供气装置，第一旁通路5能够实时调节进入电堆3的空气流量，从而能够根据电堆3的运行功率调整空气的流量，既能够满足电堆3的运行需求，又能防止空压机1损坏，从而提高空压机1的使用寿命；第二旁通路8能够实时调节进入电堆3的空气湿度，从而能够根据电堆3的运行功率对空气参数进行调整，以满足电堆3的使用需求并防止电堆3内部湿度过大，确保燃料电池的整体性能和使用可靠性。此外，由于第一旁通路5和第二旁通路8结构简单，易于在现有结构上增加，降低了改装成本；同时第一流量计6、第一旁通阀7、第二流量计9和第二旁通阀10对空气的调整简单可靠，易于实现，既能更好地监控整个燃料电池系统的状态，也具有较高的容错率。

在一些实施例中，如图1所示，增湿件2与电堆3的进气口和出气口分别通过连通管路4连通，与出气口连通的连通管路4上设有第一压力传感器11，与进气口连通的连通管路4上设有第二压力传感器12和温度传感器13。

可以理解的是，电堆3的出气口与增湿件2连通，使得由电堆3排出的湿度较高的空气能够再次通入增湿件2，以便于水分在增湿件2和电堆3之间循环利用，降低电堆3的运行成本。第一压力传感器11和温度传感器13能够获取进入电堆3的空气的压力和温度，以确保电堆3内的反应能够正常进行，第二压力传感器12能够获取电堆3排出的空气的压力，也能据此获得电堆3内的反应相关参数，从而有利于根据实际参数调整。

在一些实施例中，如图1所示，增湿件2与电堆3的进气口的连通管路4上还设有湿度计14，湿度计14位于第二旁通路8和电堆3之间。

可以理解的是，湿度计14能够便于监测进入电堆3内的空气的湿度，从而根据电堆3的实际运行功率等运行参数和湿度计14的数据调整第二旁通阀10，便于实现对电堆3内空气的湿度的调节。

在一些实施例中，如图1所示，在空气的流通方向上，第一流量计6位于第一旁通阀7的上游，第二流量计9位于第二旁通阀10的上游。

可以理解的是，通过上述结构设置能够提高第一旁通路5和第二旁通路8调节空气流量时的精度。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池供气装置还包括排出管路15，排出管路15与增湿件2连通，第一旁通路5与排出管路15连通。

可以理解的是，排出管路15能够便于将空气排出，同时也有利于和第一旁通路5汇合，确保整个供气装置的气路稳定。

在一些实施例中，如图1所示，排出管路15上设有电子节气门16，在空气的流通方向上，第一旁通路5与排出管路15的连通处位于电子节气门16的下游。

可以理解的是，电子节气门16可以将燃料电池系统和外界大气隔开，从而保证了燃料电池系统的高压环境。第一旁通路5设在电子节气门16的下游，能够便于将空气排出至外界大气。

在一些实施例中，如图1所示，排出管路15背离增湿件2的一端设有氢气稀释机构17。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池供气装置还包括空气过滤器18，空气过滤器18与空压机1通过连通管路4连通，空气过滤器18和空压机1之间设有第三流量计19。

可以理解的是，空气过滤器18能够对空气起到过滤效果，确保由空压机1输入至电堆3的空气可靠，从而保证电堆3的安全运行。第三流量计19能够获取输入至空压机1的空气的流量，从而便于调整空气流量。

在一些实施例中，如图1所示，燃料电池供气装置还包括中冷器20，中冷器20设在空压机1和增湿件2之间，在空气的流通方向上，中冷器20位于第一旁通路5和第二旁通路8的上游。

可以理解的是，中冷器20能够冷却进入连通管路4、第一旁通路5和第二旁通路8内的空气的温度，从而将来自空压机1的高温气体进行冷却散热，以保证进入电堆3的空气温度不会过高，进而保证电堆3的安全运行。

在一些具体的实施例中，连通管路4、第一旁通路5、第二旁通路8和排出管路15均由硅胶管制备而成。硅胶管具有较好的密闭性和抗击打性能，能够提高燃料电池供气装置的使用寿命。当然，根据燃料电池供气装置的实际安装设备，上述管道也可以采用其他材质制备而成，无需进行具体限定。

本实用新型还公开了一种车辆，包括前文的燃料电池供气装置。

根据本实用新型实施例的车辆，由于具有前文所述的燃料电池供气装置，能够提高整车运行的安全性和使用寿命。

实施例：

下面参考图1描述本实用新型一个具体实施例的燃料电池供气装置。

本实施例的燃料电池供气装置包括通过连通管路4依次连通的空压机1、增湿件2、电堆3、中冷器20和空气过滤器18，还包括第一旁通路5、第二旁通路8和排出管路15。增湿件2与电堆3的进气口和出气口分别通过连通管路4连通，与出气口连通的连通管路4上设有第一压力传感器11，与进气口连通的连通管路4上设有第二压力传感器12和温度传感器13。增湿件2与电堆3的进气口的连通管路4上还设有湿度计14，湿度计14位于第二旁通路8和电堆3之间。

第一旁通路5与空压机1和增湿件2之间的连通管路4连通，第一旁通路5用于排出连通管路4内的空气，第一旁通路5上设有第一流量计6和第一旁通阀7。

第二旁通路8的一端与空压机1和增湿件2之间的连通管路4连通，另一端与增湿件2和电堆3之间的连通管路4连通，第二旁通路8上设有第二流量计9和第二旁通阀10。在空气的流通方向上，第一流量计6位于第一旁通阀7的上游，第二流量计9位于第二旁通阀10的上游。

排出管路15与增湿件2连通，第一旁通路5与排出管路15连通。排出管路15上设有电子节气门16，在空气的流通方向上，第一旁通路5与排出管路15的连通处位于电子节气门16的下游。排出管路15背离增湿件2的一端设有氢气稀释机构17。

空气过滤器18与空压机1通过连通管路4连通，空气过滤器18和空压机1之间设有第三流量计19。

中冷器20设在空压机1和增湿件2之间，在空气的流通方向上，中冷器20位于第一旁通路5和第二旁通路8的上游。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种燃料电池供气装置，其特征在于，包括通过连通管路(4)依次连通的空压机(1)、增湿件(2)和电堆(3)，还包括：

第一旁通路(5)，所述第一旁通路(5)与所述空压机(1)和所述增湿件(2)之间的所述连通管路(4)连通，所述第一旁通路(5)用于排出所述连通管路(4)内的空气，所述第一旁通路(5)上设有第一流量计(6)和第一旁通阀(7)；

第二旁通路(8)，所述第二旁通路(8)的一端与所述空压机(1)和所述增湿件(2)之间的所述连通管路(4)连通，另一端与所述增湿件(2)和所述电堆(3)之间的所述连通管路(4)连通，所述第二旁通路(8)上设有第二流量计(9)和第二旁通阀(10)。

2.根据权利要求1所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述增湿件(2)与所述电堆(3)的进气口和出气口分别通过所述连通管路(4)连通，与所述出气口连通的所述连通管路(4)上设有第一压力传感器(11)，与所述进气口连通的所述连通管路(4)上设有第二压力传感器(12)和温度传感器(13)。

3.根据权利要求2所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述增湿件(2)与所述电堆(3)的进气口的所述连通管路(4)上还设有湿度计(14)，所述湿度计(14)位于所述第二旁通路(8)和所述电堆(3)之间。

4.根据权利要求1所述的燃料电池供气装置，其特征在于，在空气的流通方向上，所述第一流量计(6)位于所述第一旁通阀(7)的上游，所述第二流量计(9)位于所述第二旁通阀(10)的上游。

5.根据权利要求1所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述燃料电池供气装置还包括排出管路(15)，所述排出管路(15)与所述增湿件(2)连通，所述第一旁通路(5)与所述排出管路(15)连通。

6.根据权利要求5所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述排出管路(15)上设有电子节气门(16)，在空气的流通方向上，所述第一旁通路(5)与所述排出管路(15)的连通处位于所述电子节气门(16)的下游。

7.根据权利要求5所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述排出管路(15)背离所述增湿件(2)的一端设有氢气稀释机构(17)。

8.根据权利要求1所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述燃料电池供气装置还包括空气过滤器(18)，所述空气过滤器(18)与所述空压机(1)通过所述连通管路(4)连通，所述空气过滤器(18)和所述空压机(1)之间设有第三流量计(19)。

9.根据权利要求1所述的燃料电池供气装置，其特征在于，所述燃料电池供气装置还包括中冷器(20)，所述中冷器(20)设在所述空压机(1)和所述增湿件(2)之间，在空气的流通方向上，所述中冷器(20)位于所述第一旁通路(5)和所述第二旁通路(8)的上游。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的燃料电池供气装置。

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