CN217182214U

CN217182214U - 一种燃料电池系统及燃料电池车辆

Info

Publication number: CN217182214U
Application number: CN202221131386.6U
Authority: CN
Inventors: 丁铁新; 秦仲阳; 方川; 李飞强
Original assignee: Beijing Sinohytec Co Ltd
Current assignee: Beijing Sinohytec Co Ltd
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2032-05-12

Abstract

本实用新型提供了一种燃料电池系统及燃料电池车辆，该燃料电池系统包括电堆系统、运行状态传感器和控制器，电堆系统包括电堆，电堆的阳极出口管路上设置有排水阀一，电堆上另一出口管路上还设置有排水阀二，排水阀一和排水阀二均与控制器通信连接，电堆电连接运行状态传感器，运行状态传感器与控制器通信连接，用于判断燃料电池系统内部是否存在液态水，若判断存在液态水，则控制器控制排水阀一和排水阀二同时开启，若判断不存在液态水，则控制器仅控制排水阀一开启。本实用新型可实时掌握燃料电池车辆的运行状态，优化排水策略，使燃料电池车辆在不同的运行环境下执行正确的氢气路排水策略，从而提升燃料电池车辆的适应性。

Description

一种燃料电池系统及燃料电池车辆

技术领域

本实用新型涉及燃料电池车辆技术领域，具体涉及一种燃料电池系统及燃料电池车辆。

背景技术

燃料电池系统在运行过程中会在氢气路生成液态水，液态水的积累会降低系统性能。但从经济性和安全性考虑，燃料电池氢气路的出口会设置循环泵或引射器用于氢气回流，这样的回流装置会把未反应的氢气重新循环入电堆，这时候会把液态水也代入氢气路，因此在氢气路出口设置分水件和集液腔用于将液态水与气体分离并收集，再通过排水阀将水排出至系统外。但当系统处于各方向倾斜、加减速、旋转等状态时可能出现电堆的氢气路排水不畅，使液态水在电堆内部积累，此时当前装置及控制策略无法判断车辆状态因此无法调整电堆内部的含水量。

因此，亟需提供一种燃料电池系统及燃料电池车辆，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种燃料电池系统及燃料电池车辆，可有实现燃料电池车辆的考虑实际运行状态及姿态得最优动态控制策略。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

本实用新型提供了一种燃料电池系统，包括电堆系统、运行状态传感器和控制器，所述电堆系统包括电堆，所述电堆的阳极出口管路上设置有排水阀一，所述电堆上另一出口管路上还设置有排水阀二，所述排水阀一和排水阀二均与所述控制器通信连接，所述电堆电连接所述运行状态传感器，所述运行状态传感器与所述控制器通信连接，用于判断所述燃料电池系统内部是否存在液态水，若判断存在液态水，则控制器控制所述排水阀一和排水阀二同时开启，若判断不存在液态水，则控制器仅控制排水阀一开启。

可选地，所述运行状态传感器为IMU惯性测量传感器，所述IMU惯性测量传感器设置于距离所述电堆质心80mm以内的位置处。

可选地，所述IMU惯性测量传感器包括三个单轴加速度仪和三个单轴陀螺仪。

可选地，所述IMU惯性测量传感器还包括三个单轴磁力计。

可选地，所述IMU惯性测量传感器包括一个三轴加速度仪和一个三轴陀螺仪。

可选地，所述IMU惯性测量传感器还包括一个三轴磁力计。

可选地，所述电堆系统还包括阳极进口管路和供氢装置，所述供氢装置的出口通过所述阳极出口管路连接至所述电堆的阳极入口。

可选地，所述供氢装置为氢喷或者比例阀。

可选地，所述电堆系统还包括阳极出口管路、分水件和氢回流管路，所述分水件通过所述阳极出口管路与所述电堆的阳极出口连通，所述分水件的第一出口连接所述排水阀一、第二出口通过所述氢回流管路连接至所述供氢装置出口与所述电堆之间的阳极进口管路上。

本实用新型还提供了一种燃料电池车辆，包括上述任一项所述的燃料电池系统。

与现有技术相比，本实用新型提供的燃料电池系统及燃料电池车辆，在燃料电池系统中增设运行状态传感器和排水阀二（即备用排水阀），根据运行状态传感器对燃料电池车辆的运行状态进行解析，实时掌握燃料电池车辆的运行状态，优化系统氢气路排水，在燃料电池车辆倾斜姿态、加速度状态下电堆内部有液态水时仍能够排水，提高燃料电池发动机的可靠性。

提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了本实用新型实施例的燃料电池系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例的燃料电池车辆运行时的排水方法的流程图。

附图标记：

100-电堆系统；101-电堆；102-供氢装置；103-阳极进口管路；104-阳极出口管路；105-分水件；106-氢回流管路；107-排水阀一；108-排水管路一；109-排水阀二；110-排水管路二；

200-运行状态传感器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

如图1所示，本实施方式提供了一种燃料电池系统，包括电堆系统100、运行状态传感器200和控制器，电堆系统100包括电堆101，电堆101的阳极出口管路104上设置有排水阀一107，电堆101上另一出口管路上还设置有排水阀二109，排水阀一107和排水阀二109均与控制器通信连接，电堆101电连接运行状态传感器200，运行状态传感器200与控制器通信连接，用于判断燃料电池系统内部是否存在液态水，若判断存在液态水，则控制器控制排水阀一107和排水阀二109同时开启，若判断不存在液态水，则控制器仅控制排水阀一107开启。

具体地，本实施方式的运行状态传感器200为IMU惯性测量传感器，IMU惯性测量传感器设置于距离电堆101质心80mm以内的位置处，IMU惯性测量传感器越临近电堆101质心测量的准确性越好。

可选地，IMU惯性测量传感器包括三个单轴加速度仪和三个单轴陀螺仪。其中，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，对这些信号进行处理之后，便可解算出物体的运行状态。

优选地，IMU惯性测量传感器还包括三个单轴磁力计，磁力计用于测量特定位置磁场的方向、强度以及其相对变化。

在其他实施方式中，IMU惯性测量传感器包括一个三轴加速度仪和一个三轴陀螺仪。进一步地，IMU惯性测量传感器还包括一个三轴磁力计。

具体地，电堆101上设置有阳极入口和阳极出口。进一步地，电堆系统100还包括阳极进口管路103、供氢装置102、阳极出口管路104、分水件105和氢回流管路106，供氢装置102的出口通过阳极出口管路104连接至电堆101的阳极入口；分水件105通过阳极出口管路104与电堆101的阳极出口连通，分水件105的第一出口连接排水阀一107、第二出口通过氢回流管路106连接至供氢装置102出口与电堆101之间的阳极进口管路103上。优选地，供氢装置102为氢喷或比例阀，用于将储氢装置内的氢气供应至电堆101。分水件105用于将氢气路出堆的气体和液态水进行分离。更进一步地，排水阀一107的出口连接排水管路一108，排水阀二109的出口连接排水管路二110，排水阀一107用于将分水件105中的液态水通过排水管路一108排出燃料电池系统，排水阀二109用于将燃料电池车辆向左倾斜时电堆101中存留的液态水通过排水管路二110排出燃料电池系统。

本实施方式还提供了一种燃料电池车辆，包括上述任一项的燃料电池系统。

如图2所示，本实施方式还提供了一种燃料电池车辆运行时的排水方法，包括如下步骤：

S100：燃料电池车辆运行；

S200：通过运行状态传感器200判断燃料电池车辆的运行状态；

S300：判断燃料电池车辆是否运行平稳，若是，则进入S400；若否，则进入S500；

S400：仅开启排水阀一107，进入S900；

S500：解析当前燃料电池车辆的运行状态；

S600：判断燃料电池车辆的电堆101中是否存在液态水，若是，则进入S700,；若否，则进入S800；

S700：同时开启排水阀一107和排水阀二109，进入S900；

S800：仅开启排水阀一107，进入S900；

S900：燃料电池车辆继续运行，进入S200。

具体地，运行状态传感器200优选为IMU惯性测量传感器，包括三个单轴加速度仪和三个单轴陀螺仪。其中，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺仪检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，对这些信号进行处理之后，便可解算出物体的运行状态。

进一步地，S200中的燃料电池系统是在实验室内的摇摆台上测试，通过加速度计检测燃料电池车辆在其坐标系统独立三轴的加速度信号，通过陀螺仪检测燃料电池车辆相对于导航坐标系的角速度信号，对这些信号进行处理之后，解算出燃料电池车辆的运行状态。

与现有技术相比，本实施方式提供的燃料电池系统、燃料电池车辆及其运行时的排水方法，在燃料电池系统中增设IMU惯性测量传感器和排水阀二109（即备用排水阀），根据IMU惯性测量传感器对燃料电池车辆的运行状态进行解析，实时掌握燃料电池车辆的运行状态，优化系统氢气路排水，在燃料电池车辆倾斜姿态、加速度状态下电堆101内部有液态水时仍能够排水，提高燃料电池发动机的可靠性。本实施方式优化了燃料电池车辆的排水策略，使搭载燃料电池系统的车辆在不同的运行环境下执行正确的氢气路排水策略，从而提升燃料电池车辆的适应性。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims

1.一种燃料电池系统，其特征在于，包括电堆系统（100）、运行状态传感器（200）和控制器，所述电堆系统（100）包括电堆（101），所述电堆（101）的阳极出口管路（104）上设置有排水阀一（107），所述电堆（101）上另一出口管路上还设置有排水阀二（109），所述排水阀一（107）和排水阀二（109）均与所述控制器通信连接，所述电堆（101）电连接所述运行状态传感器（200），所述运行状态传感器（200）与所述控制器通信连接，用于判断所述燃料电池系统内部是否存在液态水，若判断存在液态水，则控制器控制所述排水阀一（107）和排水阀二（109）同时开启，若判断不存在液态水，则控制器仅控制排水阀一（107）开启。

2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，所述运行状态传感器（200）为IMU惯性测量传感器，所述IMU惯性测量传感器设置于距离所述电堆（101）质心80mm以内的位置处。

3.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述IMU惯性测量传感器包括三个单轴加速度仪和三个单轴陀螺仪。

4.根据权利要求3所述的燃料电池系统，其特征在于，所述IMU惯性测量传感器还包括三个单轴磁力计。

5.根据权利要求2所述的燃料电池系统，其特征在于，所述IMU惯性测量传感器包括一个三轴加速度仪和一个三轴陀螺仪。

6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，所述IMU惯性测量传感器还包括一个三轴磁力计。

7.根据权利要求1-6任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电堆系统（100）还包括阳极进口管路（103）和供氢装置（102），所述供氢装置（102）的出口通过所述阳极出口管路（104）连接至所述电堆（101）的阳极入口。

8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述供氢装置（102）为氢喷或者比例阀。

9.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，所述电堆系统还包括阳极出口管路（104）、分水件（105）和氢回流管路（106），所述分水件（105）通过所述阳极出口管路（104）与所述电堆（101）的阳极出口连通，所述分水件（105）的第一出口连接所述排水阀一（107）、第二出口通过所述氢回流管路（106）连接至所述供氢装置（102）出口与所述电堆（101）之间的阳极进口管路（103）上。

10.一种燃料电池车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的燃料电池系统。