CN219286464U - 标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统及标定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统及标定系统，该空气系统包括：气体混合室、燃料电池系统、储气室、进气管路、排气管路和回馈管路；进气管路、燃料电池系统和排气管路依次连通；气体混合室设于进气管路；储气室设于排气管路；气体混合室和储气室通过回馈管路连通；回馈管路设有第二比例阀，用以调节由所述储气室进入所述气体混合室的进气量。该标定系统包括：氢气系统、热管理系统上述的空气系统；氢气系统与燃料电池系统连通，热管理系统与燃料电池系统连通。本实用新型的有益效果是：可以控制进入燃料电池系统的氧气浓度和气压，进而模拟燃料电池系统在不同应用场景下工作的气压和氧气浓度。

Description

标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统及标定系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池供气领域，具体涉及一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统及标定系统。

背景技术

燃料电池汽车是一种新能源汽车，其应用场景需要满足不同环境，如平原、高原等，氢燃料电池系统也需要满足这些复杂的环境。燃料电池系统在不同应用场景进行标定是燃料电池系统开发的一项重要工作，一般是将燃料电池系统放在现场，或者在环境试验舱内进行，因此存在浪费时间和资源、且便利性不强的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：通过模拟燃料电池系统在不同应用场景下工作的的气压和氧气浓度，实现燃料电池系统在不同应用场景的标定，以节约时间和资源成本、提高便利性。

本实用新型采取的技术方案是：提供一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，包括：气体混合室、燃料电池系统、储气室、进气管路、排气管路和回馈管路；

所述进气管路、所述燃料电池系统和所述排气管路依次连通；

所述气体混合室设于所述进气管路；

所述储气室设于所述排气管路；

所述气体混合室和所述储气室通过所述回馈管路连通；

所述回馈管路设有第二比例阀，用以调节由所述储气室进入所述气体混合室的进气量。

进一步地，所述进气管路沿气流方向于所述气体混合室的前端设有第一比例阀，用以调节进气量。

进一步地，所述进气管路沿气流方向于所述气体混合室的后端设有第一氧浓度传感器。

进一步地，所述进气管路沿气流方向依次设有阻力元器件和空气过滤器。

进一步地，所述进气管路还包括与所述阻力元器件并联设置的并联管路，所述并联管路上设有第三比例阀。

进一步地，所述进气管路沿气流方向于所述空气过滤器的前端设有压力传感器。

进一步地，所述气体混合室沿气流方向设于所述阻力元器件的前端。

进一步地，所述进气管路沿气流方向于所述燃料电池系统的前端设有流量传感器和温度传感器。

进一步地，所述回馈管路沿气流方向于所述气体混合室的前端设有第二氧浓度传感器。

此外，本实用新型还提供了一种标定燃料电池系统不同应用场景的标定系统，包括：氢气系统、热管理系统以及所述的空气系统；所述氢气系统与所述燃料电池系统连通，所述热管理系统与所述燃料电池系统连通。

本实用新型的上述技术方案带来的有益效果是：

本实用新型提供了一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，主要由气体混合室、燃料电池系统、储气室、进气管路、排气管路和回馈管路组成；进气管路、燃料电池系统和排气管路依次连通；气体混合室设于进气管路；储气室设于排气管路；气体混合室和储气室通过回馈管路连通；回馈管路设有第二比例阀，用以调节由所述储气室进入所述气体混合室的进气量。本实用新型还提供了一种标定燃料电池系统不同应用场景的标定系统，主要由氢气系统、热管理系统上述的空气系统组成；氢气系统与燃料电池系统连通，热管理系统与燃料电池系统连通。本实用新型可以控制进入燃料电池系统空气的氧气浓度和气压，进而模拟燃料电池系统在不同应用场景下工作的气压和氧气浓度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例中一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统的总体结构图；

图中：A-1为第一比例阀、A-2为气体混合室、A-3为第二比例阀、A-4为第二氧浓度传感器、A-5为第一氧浓度传感器、A-6为阻力元器件、A-7为第三比例阀、A-8为压力传感器、A-9为储气室、C-1为空气过滤器、C-2为流量传感器和温度传感器、D为燃料电池系统空气入口、E为燃料电池系统空气出口、F为燃料电池系统。

具体实施方式

下面将结合附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

请参考图1，本实用新型提供了一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其具体包括：气体混合室A-2、燃料电池系统F、储气室A-9、进气管路、排气管路和回馈管路；进气管路、燃料电池系统F和排气管路依次连通；气体混合室A-2设于进气管路；储气室A-9设于排气管路；气体混合室A-2和储气室A-9通过回馈管路连通；回馈管路设有第二比例阀A-3，用以调节由储气室A-9进入气体混合室A-2的进气量。

需要进行说明的是，在本实施例中气体混合室A-2和储气室A-9均为独立的腔体，但在其他实施例中，也可以直接由管路本身组成。

基于但不限于上述实施例，进气管路沿气流方向于气体混合室A-2的前端设有第一比例阀A-1，用以调节进气量。

基于但不限于上述实施例，进气管路沿气流方向于气体混合室A-2的后端设有第一氧浓度传感器A-5，用于实时测量进入燃料电池系统F的氧气浓度。

优选地，进气管路沿气流方向依次设有阻力元器件A-6和空气过滤器C-1。

优选地，进气管路还包括与阻力元器件A-6并联设置的并联管路，并联管路上设有第三比例阀A-7，阻力元器件A-6和第三比例阀A-7的组合用于调节进入燃料电池系统F的气压，空气过滤器C-1用于过滤空气中的杂质。在其他实施例中，阻力元器件A-6和第三比例阀A-7也可以直接由空压机进行替代，实现对进气压力的调节，使其满足不同场景(海拔)对应的气压标准。

基于但不限于上述实施例，进气管路沿气流方向于空气过滤器C-1的前端设有压力传感器A-8，用于实时测量进入燃料电池系统F的压力值。

优选地，气体混合室A-2沿气流方向设于阻力元器件A-6的前端，气体混合室A-2用于将新进的空气与燃料电池系统F反应后的气体进行充分混合，从而调整进入燃料电池系统F的氧气浓度。

基于但不限于上述实施例，进气管路沿气流方向于燃料电池系统F的前端设有流量传感器和温度传感器C-2，分别用于测量燃料电池系统F入口处的流量和温度。在其他实施例中，流量传感器和温度传感器也可为独立的部件并设置于燃料电池系统F的空气入口。

基于但不限于上述实施例，回馈管路沿气流方向于气体混合室A-2的前端设有第二氧浓度传感器A-4，用于测量反应后的氧气浓度。

示例性的，基于上述标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其具体工作流程如下：燃料电池系统F工作时，新进大气从进气管路依次进入第一比例阀A-1、气体混合室A-2、阻力元器件A-6和第三比例阀A-7，经过空气过滤器C-1、流量传感器和温度传感器C-2，然后从空气入口D进入燃料电池系统F，在燃料电池系统F内部反应之后，从燃料电池系统F的空气出口E流出，进入储气室A-9，一部分气体从尾排直接排向大气，另一部分气体经过第二比例阀A-3，最后回流至气体混合室A-2与新进大气进行混合，反应后的氧气浓度低于进入燃料电池系统F的氧气浓度，故通过回馈管路返回的气体与新进大气中在气体混合室中充分混合，可降低氧气浓度，同时通过第二比例阀A-3调节进气量，以达到不同场景(如海拔)下的氧气浓度标准。

基于上述空气系统，给定海拔高度，实现对应的燃料电池系统F的气压控制：

(1)获取给定海拔对应的燃料电池系统F工作的气压标准值，通过压力传感器A-8获取燃料电池系统F空气入口D的气压实测值；

(2)调节第三比例阀A-7以调整进入阻力元器件A-6和第三比例阀A-7的空气流量，从而调整进入燃料电池系统F空气入口D的压力，使气压实测值等于气压标准值，即完成了燃料电池系统F不同海拔对应的气压控制。

基于上述空气系统和给定的海拔高度，进行燃料电池系统F进气的氧气浓度控制：

(1)首先，打开第一比例阀A-1，关闭第二比例阀A-3，通过第一氧浓度传感器A-5获取新进大气的氧气浓度实测值，基于给定的海拔高度，获取对应的燃料电池系统F工作的氧气浓度标准值；不同应用场景的氧气浓度不同，以不同海拔的氧气浓度为例，当海拔为0m时，氧气浓度标准值一般为21％；

(2)然后，将第二比例阀A-3打开至一定开度，通过第二氧浓度传感器A-4测量从燃料电池系统F空气出口E处的氧气浓度，此处的空气为燃料电池系统F反应之后的空气，空气的氧气含量一般为10％左右；

(3)接着，通过调节第一比例阀A-1和第二比例阀A-3的开度，调整进入燃料电池系统F的空气的氧气浓度，并通过第一氧气浓度传感器A-5获取进入燃料电池系统F空气的氧气浓度实测值，当氧气浓度实测值等于氧气浓度标准值时，即完成了燃料电池系统F不同海拔对应的氧气浓度控制。

此外，本实用新型实施例还提供了一种标定燃料电池系统不同应用场景的标定系统，包括：氢气系统、热管理系统以及上述空气系统；氢气系统与燃料电池系统连通，热管理系统与燃料电池系统连通。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，包括：气体混合室、燃料电池系统、储气室、进气管路、排气管路和回馈管路；

所述进气管路、所述燃料电池系统和所述排气管路依次连通；

所述气体混合室设于所述进气管路；

所述储气室设于所述排气管路；

所述气体混合室和所述储气室通过所述回馈管路连通；

所述回馈管路设有第二比例阀，用以调节由所述储气室进入所述气体混合室的进气量。

2.根据权利要求1所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述进气管路沿气流方向于所述气体混合室的前端设有第一比例阀，用以调节进气量。

3.根据权利要求1所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述进气管路沿气流方向于所述气体混合室的后端设有第一氧浓度传感器。

4.根据权利要求1所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述进气管路沿气流方向依次设有阻力元器件和空气过滤器。

5.根据权利要求4所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述进气管路还包括与所述阻力元器件并联设置的并联管路，所述并联管路上设有第三比例阀。

6.根据权利要求4所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述进气管路沿气流方向于所述空气过滤器的前端设有压力传感器。

7.根据权利要求4所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述气体混合室沿气流方向设于所述阻力元器件的前端。

8.根据权利要求1所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述进气管路沿气流方向于所述燃料电池系统的前端设有流量传感器和温度传感器。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的标定燃料电池系统不同应用场景的空气系统，其特征在于，所述回馈管路沿气流方向于所述气体混合室的前端设有第二氧浓度传感器。

10.一种标定燃料电池系统不同应用场景的标定系统，其特征在于，包括：氢气系统、热管理系统以及上述权利要求1-9任意一项所述的空气系统；所述氢气系统与所述燃料电池系统连通，所述热管理系统与所述燃料电池系统连通。

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