氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置製造方法
2023-09-10 17:38:35
氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，包括高壓儲氫罐，減壓閥，單向閥，共軌系統，電堆，排氫閥，陽極入口壓力傳感器，陰極入口壓力傳感器和壓力控制器，共軌系統主要是由N路高頻電磁閥組成；壓力控制器通過CAN通訊接收上層控制(發動機ECU)的命令，並根據壓力傳感器的反饋信息，驅動共軌系統子管路電磁閥的開關和排氫閥，實現壓力的調節或排氫動作。本實用新型能夠有效地控制陽極的壓力和排氫，滿足燃料電池對陽極壓力和排氫的需求，且精度高、可靠性強、具有可行性。
【專利說明】氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及汽車新能源【技術領域】，尤其是涉及一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置。
【背景技術】
[0002]在中壓(或高壓)氫燃料電池系統中，如果將高壓氫罐供給的氫氣直接經減壓閥輸送到燃料電池陽極端，由於陰極端壓力變化範圍大，易造成膜兩端壓差變化較大，導致電堆膜的損壞，降低電堆壽命。
[0003]目前，針對低壓系統壓力控制方案的不足，中高壓燃料電池系統中多採用壓力跟隨閥來調節陽極的壓力，陽極壓力隨著陰極壓力的變化而變化，這樣雖然可以使陰陽兩極壓差保持在一定範圍內，但無法實現陽極壓力的主動控制，同時快速性較差。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠有效地控制陽極的壓力，實現陽極壓力連續變化的氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，與高壓儲氫罐相連接，包括依次連接的減壓閥，單向閥，共軌系統，電堆，排氫閥，陰極入口壓力傳感器，陽極入口壓力傳感器和壓力控制器，其特徵在於，所述的共軌系統由N路相互並聯連接的高頻電磁閥路組成，其中N > 2，每個電磁閥均有開、關兩個狀態，通過控制多個電磁閥的開關時序以及排氫閥的開關以實現對電堆陰極壓力的快速跟隨；同時通過對排氫閥門的開關控制以實現排氫。
[0007]所述的電磁閥開關的頻率200HZ以上。
[0008]所述的壓力控制器通過CAN通訊接收上層控制的命令，並根據陰陽極入口壓力傳感器的反饋信息，控制共軌系統的高頻電磁閥的開關狀態和排氫閥以實現對陰極壓力的跟隨。
[0009]所述的上層控制為發動機E⑶。
[0010]所述的共軌系統中噴嘴的的直徑不同。
[0011]所述的共軌系統中噴嘴的直徑相同。
[0012]所述的電堆後方還安裝有排放廢氣並及時洩壓的排氫閥。
[0013]所述電堆的陰、陽極入口的氣體壓力傳感器接入到壓力控制器中
[0014]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0015]1、本實用新型能夠有效地控制陽極的壓力，實現陽極壓力的連續變化，滿足燃料電池對陽極壓力的需求。
[0016]2、本實用新型採用CAN網絡實現發動機控制器與壓力控制器的通訊，精度高，可靠性強，有利於汽車向完全電子時代發展。
[0017]3、本實用新型結構簡單，可在低壓系統的基礎上增加共軌系統即可，具有可行性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0019]圖中，1-高壓儲氫罐；2_減壓閥；3-單向閥；4_共軌系統；5_電堆；6_排氫閥；7-壓力控制器。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0021]實施例
[0022]一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，如圖1所示，本實用新型包括高壓儲氫罐1、減壓閥2、單向閥3、共軌系統4、電堆5、排氫閥6、壓力控制器7等。高壓儲氫罐I儲存一定量的壓縮氫氣，為燃料電池提供燃料。由於儲氫罐的氫氣均是經壓縮後儲存的，壓力較高，減壓閥2可將高壓氫氣減壓到4Bar後輸送給後續管路，以滿足燃料電池對陽極壓力的需求。單向閥3是為了防止低壓氫氣回流而設置的。排氫閥6則是用於定時排放電堆5陽極端的廢氣，並起到洩壓的作用。壓力控制器7通過CAN通訊接收到當前ECU命令，結合陰陽極的壓力反饋、開關的狀態，驅動共軌系統，實現壓力的控制。另外，當開關反饋為全部閉合狀態且排氫閥處於關閉時，開啟排氫電磁閥，達到洩壓的目的。
[0023]在本實用新型中，共軌系統由N路相互並聯連接的高頻電磁閥組成，其中N > 2，每個開關管路均有開、關兩個狀態，控制開關管路的不同狀態實現不同的壓力組合，高頻電磁閥開關的頻率200HZ。以4個開關為例，每個開關均有開、關兩個狀態，共軌系統中噴嘴的直徑可以相同，也可以不同，假設4個噴嘴採用相同的直徑，則可實現5種壓力組合，如果開關的頻率達到無限高，則可實現0-4bar的所有壓力值，由此實現陽極壓力跟隨；壓力控制器7通過CAN通訊接收上層控制(發動機ECU)的命令，並根據陰陽極壓力傳感器的反饋信息，驅動共軌系統子管路電磁閥的開關，實現壓力的調節；排氫閥6直接受壓力控制器7的控制，當共軌系統4處於閉合狀態時，及時打開，達到洩壓的目的。
[0024]在不背離本申請本質的情況下，可將控制裝置結構上做相應改動或者根據需要增加相應的傳感器，但這些相應的變動都應屬於本專利所屬的權利要求保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，與高壓儲氫罐相連接，包括依次連接的減壓閥，單向閥，共軌系統，電堆，排氫閥，陽極入口壓力傳感器，陰極入口壓力傳感器和壓力控制器，其特徵在於，所述的共軌系統由N路相互並聯連接的高頻電磁閥路組成，其中N > 2，每個電磁閥均有開、關兩個狀態，通過控制多個電磁閥的開關時序以及排氫閥的開關以實現對電堆陰極壓力的快速跟隨；同時通過對排氫閥的開關控制排氫。
2.根據權利要求1所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述的電磁閥開關的頻率200HZ以上。
3.根據權利要求2所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述的壓力控制器通過CAN通訊接收上層控制的命令，並根據陰陽極入口壓力傳感器的反饋信息，控制共軌系統的高頻電磁閥的開關狀態和排氫閥以實現對陰極壓力的跟隨。
4.根據權利要求3所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述的上層控制為發動機ECU。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述的共軌系統中噴嘴的的直徑不同。
6.根據權利要求1-4中任一項所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述的共軌系統中噴嘴的直徑相同。
7.根據權利要求1所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述的電堆後方還安裝有排放廢氣並及時洩壓的排氫閥。
8.根據權利要求1所述的一種氫燃料電池發動機陽極壓力控制裝置，其特徵在於，所述電堆的陰、陽極入口的氣體壓力傳感器接入到壓力控制器中。
【文檔編號】H01M8/04GK203839461SQ201420128666
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月20日 優先權日:2014年3月20日
【發明者】陳鳳祥, 劉玲, 劉士廣, 倪淮生, 許思傳, 章桐 申請人:同濟大學