技术领域
[0001] 本
发明涉及一种空气子系统，具体涉及一种可调节温度的
燃料电池发动机空气子系统，属于燃料电池领域。
背景技术
[0002] 随着我国国民经济的持续增长，人民生活
水平的不断提高，
汽车已经成为人们出行的必备工具，随着城市雾霾化的增加，新
能源汽车已经成为人们开发、使用的方向，而燃料电池汽车更成为人们向往的目标。
[0003] 燃料电池汽车基本不产生二
氧化
碳，作为新一代新能源汽车，发动机的优化及关键零部件的设计与开发能够提高燃料电池发动机可靠性、耐久性。然而发动机内部的而优化的系统能够解决我们日益污染的环境问题。
现有技术中的燃料电池不能够充分调节空气湿度，也不能优化反应温度。
发明内容
[0004] 本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统，让燃料电池发动机子系统中的空气湿度充分调节与优化参与反应温度，保证系统高效运行。
[0005] 本发明提供了一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统，具有这样的特征，包括：空气
压缩机，
中间冷却器，可调节式膜
加湿器系统，电磁加热器系统，电堆，三通调节
阀，节气
门，电磁加热器
控制器，CVM，空气子系统控制器；可调节式膜加湿器系统包括具有规则透气性的
管束和去离子剂；电磁加热器系统包括电磁加热器、复合保温层、系统复合
橡胶管及电磁加热器控制器；燃料电池发动机在运行过程中，根据功率的不同，电堆
阴极需要不同的加湿量和温度，通过不同
位置的温压一体
传感器经过控制逻辑的拟合计算，来控制三通调节阀的开度和电磁加热器的开启
频率，保证进入电堆的温度和湿度都在合理范围内，为了尽可能的保证阴极侧湿空气的导电特性，在可调节式膜加湿器系统中增加了去离子剂，使其能够
吸附多余的带电离子，同时可以保证加湿器内部湿空气管束的扩散均匀性。
[0006] 在本发明提供的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统中，还可以具有这样的特征：其中，可调节式膜加湿器系统包括具有规则透气性的管束和去离子剂，其中管束是采用PAN/DMF为膜
基础材料，PEG、CH3COOH为添加剂，在一定的温度与压
力条件下
固化而来，后处理工艺采用
真空等离子处理技术使之满足其透水性；去离子剂是由阴阳离子和催化剂根据酸
碱性调节不同的配比而成。
[0007] 在本发明提供的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统中，还可以具有这样的特征：其中，可调节式膜加湿器系统中去离子剂用于吸附湿空气中的酸性物质和带电离子，同时用于扩大管束的吸附空间。
[0008] 在本发明提供的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统中，还可以具有这样的特征：其中，电磁加热器系统包括电磁加热器、EV复合保温层、系统复合橡胶管及电磁加热器控制器，电磁加热器是由高压直流的高频
磁场根据不同稳压一体传感器的拟合而设定其加热区间；复合保温层分别设计在系统复合橡胶管的外侧、电磁加热器的内外侧，用于保证进入电堆的温度，复合保温层是由EV材料和
相变材料复合而成，控制器用于根据采集的温压一体传感器的
信号，调节电加热器的高频磁场。
[0009] 在本发明提供的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统中，还可以具有这样的特征：其中，将中间冷却器与可调节式膜加湿器系统间的温度记为t1，将可调节式膜加湿器系统与电磁加热器系统间的温度记为t2，将三通调节阀与可调节式膜加湿器系统间的温度记为t3，将可调节式膜加湿器系统与节气门间的温度记为t4，将电磁加热器系统与电堆间的温度记为t5，三通调节阀根据进入电堆前温压一体传感器信号，因可调节式膜加湿器系统t2在t1～t5温度区间内温度最低，经过温压一体传感器t5和t1、t2、t3、t4共同拟合曲线来调节三通调节阀开度，保证不同功率下电堆的湿度要求。
[0010] 在本发明提供的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统中，还可以具有这样的特征：其中，节气门用于根据电堆进气压力，与空气压缩机配合来实现压力功能。
[0011] 发明的作用与效果
[0012] 根据本发明所涉及的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统，因为具有空气压缩机，中间冷却器，可调节式膜加湿器系统，电磁加热器系统，电堆，三通调节阀，节气门，电磁加热器控制器，CVM以及空气子系统控制器。所以，本发明能够让燃料电池发动机子系统空气湿度充分调节与优化参与反应温度在合理范围内，可加湿燃料电池发动机系统的膜
电极，保证系统高效运行。
附图说明
[0013] 图1是本发明的
实施例中一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统的结构示意图；
[0014] 图2是本发明的实施例中中空
纤维管束的结构示意图；以及
[0015] 图3是本发明的实施例中电加热系统的结构示意图。
具体实施方式
[0016] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
[0017] <实施例>
[0018] 图1是本发明的实施例中一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统的结构示意图。
[0019] 如图1所示，一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统包括：空气压缩机1、中间冷却器2、可调节式膜加湿器系统3、电磁加热器系统、电堆6、三通调节阀7、节气门8、电磁加热器控制器9、CVM 11、5个温压一体传感器、空气子系统控制器10。
[0020] 空气压缩机1热空气端与中间冷却器2连接，用于向中间冷却器2传输压缩空气。
[0021] 中间冷却器2入口与空气压缩机1连通，出口与调节式膜加湿器系统3连通，用于对压缩空气进行冷却，形成干冷气。
[0022] 调节式膜加湿器系统3中具有多个具有一定规则透气性的中空纤维管束c和去离子剂a。
[0023] 如图1所示，调节式膜加湿器系统3的d侧与节气门8相连，调节式膜加湿器系统3的e侧与中间冷却器相连，调节式膜加湿器系统3的f侧与三通调节阀7相连，调节式膜加湿器系统3的g侧与电磁加热器系统4相连。气体可以从e侧和f侧进入调节式膜加湿器系统3，可以从d侧和g侧流出调节式膜加湿器系统3。
[0024] 调节式膜加湿器系统3在其内部引射的液态水、来自电堆6的水汽及空气与来自中间冷却器2中的干空气在可调节式膜加湿器系统3中靠水分的迁移及微压差的作用下进行加湿干空气，混合过程中存在导热、
对流与
辐射换热，同时存在一定的等
焓加湿过程。
[0025] 图2是本发明的实施例中中空纤维管束的结构示意图。
[0026] 如图2所示，中空纤维管束c呈中空管状。是采用PAN/DMF为膜基础材料，添加剂PEG、CH3COOH，在一定的温度与压力条件下固化而来，后处理工艺采用真空等离子处理技术使之满足一定的透水性。
[0027] 去离子剂a是由阴阳离子和催化剂根据酸碱性调节不同的配比而成，可以吸附湿空气中的酸性物质和带电离子，同时可以扩大管束的吸附空间，还可以保证调节式膜加湿器系统3内部中空纤维管束c的扩散均匀性。
[0028] 图3是本发明的实施例中电加热系统的结构示意图。
[0029] 如图3所示，电磁加热器系统包括电磁加热器5、EV复合保温层以及复合橡胶管4。
[0030] 电磁加热器系统入口端与调节式膜加湿器系统3的g侧相连，出口端与电堆6阴极相连，用于对调节式膜加湿器系统3的g侧输送过来的气体进行加热。
[0031] 复合橡胶管4呈管状，供气体通过。
[0032] 电磁加热器5设置在复合橡胶管外部，用于通过高压直流的高频磁场根据不同温压一体传感器的拟合而设定其加热区间。
[0033] EV复合保温层包裹在复合橡胶管4和电磁加热器5外部，由EV-X材料和
相变材料复合而成。
[0034] 电堆6具有
阳极和阴极，其中阴极与电磁加热器系统和三通调节阀相连，接收从电磁加热器系统过来的气体，排出的气体通过三通调节阀排往调节式膜加湿器系统3或节气阀8。
[0035] 三通调节阀7的三端分别与可调节式膜加湿器系统3的f侧，电堆6的阴极以及节气门8相连，根据进入温压一体传感器信号，经过5个稳压一体传感器共同拟合曲线来调节开度，保证不同功率下电堆6的湿度要求。
[0036] 节气门8分别与可调节式膜加湿器系统3的d侧和三通调节阀相连，根据电堆6进气压力，与空气压缩机1配合来实现压力功能。
[0037] 电磁加热器控制器9用于根据采集的温压一体传感器的信号，调节电加热器的高频磁场。
[0038] CVM 11用于控制电堆6运行。
[0039] 5个温压一体传感器用于采集所在位置的温度和压力并发送至空气子系统控制器10，分别为设置在中间冷却器2与可调节式膜加湿器系统3间的第一温压一体传感器(位于图1中t1的位置)、设置在可调节式膜加湿器系统3与电磁加热器系统间的第二温压一体传感器(位于图1中t2的位置)、设置在三通调节阀7与可调节式膜加湿器系统3间的第三温压一体传感器(位于图1中t3的位置)、设置在可调节式膜加湿器系统3与节气门8间的第四温压一体传感器(位于图1中t4的位置)以及设置在电磁加热器系统4与电堆6间的第五温压一体传感器(位于图1中t5的位置)。
[0040] 空气子系统控制器10控制整个系统的运行，系统功率的改变会导致空气的需求量改变，为了进一步优化进入电堆6空气的温度与湿度，通过进堆前的温度t5的反馈，来调节可调节式电加热器控制器9，利用其瞬间加热特性，使其温度t2的汽水混合物进行一定的升温处理，而温度t5通过与t1～t4之间的拟合关系来调节三通
电磁阀7，进而控制进入电堆6的湿度情况。从而保证CVM11的控制、三通电磁阀7的控制、节气门8的控制能够平稳高效运行。为了保证温度与湿度不发生降温和
液化，需要复合保温层b相变储温进行
预防。为了中和
酸化与去
离子化，需要去离子剂a来进一步优化。
[0041] 具体地，本实施例提供的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统中的运行方式如下：
[0042] 空气由空气压缩机1进行压缩，经过压缩后到达中间冷却器2，温度(t1)进行整合后进入可调节式膜加湿器系统3管束内侧，在其内部引射的液态水、水汽及空气(t3)与来自中间冷却器2中的干空气(t1)在可调节式膜加湿器系统3中靠水分的迁移及微压差的作用下进行加湿干空气，混合过程中存在导热、对流与辐射换热，同时存在一定的等焓加湿过程。可调节式膜加湿器系统3(t2)内侧的出口，对接可调节式电加热器5，其出口温度(t5)主要是通过t1～t3的温压一体信号的采集，经过控制逻辑的拟合计算，来控制三通调节阀7的开度和可调节式电加热器5的开启频率，出口温度(t5)满足进入电堆6的所需，再流经三通调节阀7、可调节式膜加湿器系统3管束的外侧(t4)、节气门8来进行调节的。燃料电池发动机在运行过程中，根据功率的不同，电堆6阴极需要不同的加湿量和温度，由于可调节式膜加湿器系统3出口温度t2在t1～t5温度区间内温度最低，通过不同位置的温压一体传感器经过控制逻辑的拟合计算，来控制三通调节阀7的开度和可调节式电加热器5的开启频率，保证进入电堆的温度和湿度都在合理范围内。为了尽可能的保证阴极侧湿空气的导电特性，在可调节式膜加湿器系统3中增加了去离子剂，使其能够吸附多余的带电离子，同时可以保证加湿器内部湿空气管束的扩散均匀性。
[0043] 实施例的作用与效果
[0044] 根据本实施例所涉及的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统，因为具有空气压缩机，中间冷却器，可调节式膜加湿器系统，电磁加热器系统，电堆，三通调节阀，节气门，电磁加热器控制器，CVM以及空气子系统控制器。所以，本实施例能够让燃料电池发动机子系统空气湿度充分调节与优化参与反应温度在合理范围内，可加湿燃料电池发动机系统的膜电极，保证系统高效运行。
[0045] 进一步地，根据本实施例所涉及的一种可调节温度的燃料电池发动机空气子系统，因为利用了中空纤维管束的多孔成型特性、EV-X保温材料的保温特性以及去离子剂的去离子特性等，所以本实施例在一定温度和压力下增强了膜加湿器的透水均匀性；在一定温度下增强了加热与保温性；在一定的酸性与导电率下增强了降酸性和去离子化，从而保证了燃料电池的稳定运行。
[0046] 上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
