CN106784930A - 燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，包括1‑10KW燃料电池系统的喷氢引射器，10‑60KW燃料电池系统的喷氢引射器，两位三通阀及检测控制系统。其中双喷氢引射器内含两套喷氢电磁阀和大小不同的一级、二级引射器，1‑10KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量不同于10‑60KW燃料电池系统的；燃料电池汽车系统在运行时,初始在小功率喷氢引射器的作用下，保证1‑10KW系统回氢满足需求，而达到10KW系统功率时，两位三通阀切换到10‑60KW燃料电池系统的引射器，保证大功率正常回氢引射需求。本发明采用双喷氢引射系统，解决了燃料电池动力系统在瞬间启动时无法回流引射的目的，同时满足引射系统大小功率回氢的需求，具有结构简单、节能高效、成本低廉的目的。

Description

燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器装置
技术领域
本发明属于汽车技术领域，涉及一种燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器装置，尤其涉及一种燃料电池汽车氢气充分回收利用的装置。
背景技术
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，随着我国多个城市雾霾化的增加，让人们意识到发展新能源已经刻不容缓，新能源汽车被认为是能源转型的重要环节，而质子交换膜燃料电池汽车被认为目前新能源汽车产电量最为成熟的代表。它是以氢气与空气中的氧气发生化学反应产生电能，从而推动汽车前进，它具有结构简单、对大气没有污染、节能高效等一系列优点。
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，系统的优化及关键零部件的设计与开发能够让燃料电池动力系统寿命更长久，尾排氢气量更少，尾排氢气量可能危害人的生命健康，而双喷氢引射器的应用，能够最大限度的减少系统反应及过量氢气排入大气中。本发明的目的是能够同时满足引射系统大小功率回氢的需求，尽可能的减少氢气排入大气中，保证燃料电池汽车在最佳的压力范围内安全、高效工作的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器装置，能够同时满足引射系统大小功率回氢的需求，尽可能的减少氢气排入大气中，保证燃料电池汽车在最佳的压力范围内安全、高效工作的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，包括1-10KW燃料电池系统的喷氢引射器，10-60KW燃料电池系统的喷氢引射器，两位三通阀及检测控制系统；
其中双喷氢引射器内含两套喷氢电磁阀和大小不同的一级、二级引射器，1-10KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量不同于10-60KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量；一级、二级引射器采用拉法儿技术，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；检测控制系统内含压力传感器、泄压阀、电磁泄压阀及不同电磁阀频率的控制策略；
60KW燃料电池汽车系统在初始运行系统时，通过控制系统将两位三通阀打开，在小功率喷氢引射器的引射作用，保证1-10KW系统整体的回氢量满足需求，而达到10KW系统功率时，切换两位三通阀到10-60KW燃料电池系统的引射器，保证系统大功率系统的正常回氢引射需求；
所述双喷氢系统内含不同频率与数量的喷氢电磁阀，包括1-10KW燃料电池系统的二组中频喷氢阀，10-60KW燃料电池系统的四组高频喷氢阀；
所述一级、二级双引射器内含不同拉法儿结构，包括1-10KW燃料电池系统的一级、二级引射器，10-60KW燃料电池系统的一级、二级引射器；
所述一级、二级引射器采用拉法儿技术原理，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；
所述双喷氢引射器内含前端压力传感器、后端压力传感器、泄压阀及电磁泄压阀，前后端的压力传感器用于测试双喷氢引射器中的前端、后端压力，泄压阀用于前后端压力检测过高时泄压，电磁泄压阀用于非正常关机时的泄压；
所述控制策略采用双变频控制，包含1-10KW燃料电池喷氢引射器中采用二组中频电磁阀加压提供足够的供气压力，10-60KW燃料电池喷氢引射器中采用四组高频电磁阀加压提供足够的供气压力；
所述两位三通阀，连接在引射器的负压端与汽水分离器之间，通过一定的控制策略匹配燃料电池1-10KW与10-60KW的切换；
所述双引射器与电堆的连接共用一个管路、泄压阀、电磁泄压阀、压力传感器、电磁阀。
一种燃料电池汽车动力系统的引射器系统，其特征在于，包括1-10KW燃料电池系统的喷氢引射器，10-60KW燃料电池系统的喷氢引射器，两位三通阀及检测控制系统。其中双喷氢引射器内含两套喷氢电磁阀和大小不同的一级、二级引射器，1-10KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量不同于10-60KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量；一级、二级引射器采用拉法儿技术，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；检测控制系统内含压力传感器、泄压阀、电磁泄压阀及不同电磁阀频率的控制策略。
60KW燃料电池汽车系统在初始运行系统时，通过控制系统将打开两位三通阀，在小功率喷氢引射器的引射作用，保证1-10KW系统整体的回氢量满足需求，而达到10KW系统功率时，切换两位三通阀到10-60KW燃料电池系统的引射器，保证系统大功率系统的正常回氢引射需求。
作为本发明的一种优选方案，所述双喷氢系统内含不同频率与数量的喷氢电磁阀，包括1-10KW燃料电池系统的二组中频喷氢阀，10-60KW燃料电池系统的四组高频喷氢阀。
作为本发明的一种优选方案，所述一级、二级双引射器内含不同拉法儿结构，包括1-10KW燃料电池系统的一级、二级引射器，10-60KW燃料电池系统的一级、二级引射器。
作为本发明的一种优选方案，所述一级、二级引射器采用拉法儿技术原理，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体。
作为本发明的一种优选方案，所述双喷氢引射器内含前端压力传感器、后端压力传感器、泄压阀及电磁泄压阀，前后端的压力传感器用于测试双喷氢引射器中的前端、后端压力，泄压阀用于前后端压力检测过高时泄压，电磁泄压阀用于非正常关机时的泄压。
作为本发明的一种优选方案，所述控制策略采用双变频控制，包含1-10KW燃料电池喷氢引射器中采用二组中频电磁阀加压提供足够的供气压力，10-60KW燃料电池喷氢引射器中采用四组高频电磁阀加压提供足够的供气压力。
作为本发明的一种优选方案，所述两位三通阀，连接在引射器的负压端与汽水分离器之间，通过一定的控制策略匹配燃料电池1-10KW与10-60KW的切换。
作为本发明的一种优选方案，所述双引射器与电堆的连接共用一个管路、泄压阀、电磁泄压阀、压力传感器、电磁阀。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于以下几个方面：
双喷氢引射器能够满足1-60KW燃料电池汽车动力系统的氢气循环量需求，解决了氢气在1-10KW系统不能参与引射的困境，使双喷氢引射器功能更强大，避免了额外的机械部件，解决了国内没有合适的氢气循环泵应用在燃料电池汽车动力系统上的尴尬。不同频率的电磁阀组能够保证进入燃料电池汽车动力系统的流量及压力满足整车需求，拉法儿技术的应用能够最大限度的满足氢气引射量需求，使引射范围变得更大，两位三通阀能够保证系统按照正常的引射路径进行一定的引射，防止倒吸的可能。
不同频率的双电磁阀控制开关策略，能够保证电磁阀的频率能够满足燃料电池汽车不同功率的需求，中频与高频的频繁切换需要控制的精度与准度。
附图说明
图1为本发明一种燃料电池汽车动力系统双喷氢引射器系统的结构正视图。
图2为本发明一种燃料电池汽车动力系统双喷氢引射器系统的剖切示意图。
图3为本发明一种燃料电池汽车动力系统双喷氢引射器系统的剖面示意图。
图4为本发明一种燃料电池汽车动力系统双喷氢引射器系统的结构俯视图。
图5为本发明一种燃料电池汽车动力系统双喷氢引射器系统的结构测视图。
附图标注如下：
1、氢气入口端 2、氢进电磁阀
3、1-10KW喷氢电磁阀 4、10-60KW喷氢电磁阀
5、两级三通电磁阀 6、引射器入口端
61、1-10KW氢气引射口端 62、10-60KW氢气引射口端
7、一级喷嘴引射器 71、1-10KW一级喷嘴引射器
72、10-60KW一级喷嘴引射器 8、泄压阀
9、电磁泄压阀 10、氢进压力传感器a
11、氢进压力传感器b 12、氢气出口端
121、1-10KW氢气出口端 122、10-60KW氢气出口端
A、氢进电磁阀分流口 A1、1-10KW氢进电磁阀分流口a
A2、10-60KW氢进电磁阀分流口b B1、1-10KW电磁阀流道a
B2、10-60KW电磁阀流道b C、电磁阀流道合并端口
D、电磁阀流道合并缓冲区 D1、1-10KW电磁阀流道合并缓冲区
D1、10-60KW电磁阀流道合并缓冲区
E1、1-10KW一级喷嘴加压管 E2、10-60KW一级喷嘴加压管
F1、1-10KW二级喷嘴加压管 F2、10-60KW二级喷嘴加压管
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1、图2、图3、图4，本发明叙述了一种燃料电池汽车动力系统双喷氢引射器系统，包括1-10KW燃料电池系统的喷氢引射器，10-60KW燃料电池系统的喷氢引射器，两位三通阀及检测控制系统。其中双喷氢引射器内含两套喷氢电磁阀3、4和大小不同的一级、二级引射器71、72，1-10KW燃料电池系统的电磁阀3功率与数量不同于10-60KW燃料电池系统的电磁阀4功率与数量；一级、二级引射器7采用拉法儿技术，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；检测控制系统内含压力传感器10、11、泄压阀8、电磁泄压阀9及不同电磁阀频率的控制策略；
所述燃料电池60KW动力系统在启动过程中，氢气从外界进入双喷氢引射器系统，在氢气入口端1流入，此时的控制系统检测到氢进电磁阀2的启闭，在开启过程中，压力传感器10的检测反馈给控制系统，在系统的初始阶段，流经氢进电磁阀分流口a A1，在喷氢电磁阀3的加压作用下，在电磁阀流道合并缓冲区D1，流经一级引射器71，在一级喷嘴加压管E1处进行增压扩容，被加压的气体在二级喷嘴加压管F1内再次加压扩容，与此同时引射口入口端6形成负压，在两位三通阀5的作用下，让气流流经氢气引射口端61，通过负压的作用在一级引射器71外侧与二级喷嘴加压管F1进行混合，同时加压扩容，流经泄压阀8，电磁泄压阀9，通过控制系统时时检测此处的压力传感器11进行反馈，最后经氢气出口121，流道氢气出口12，进入新的部件系统。泄压阀与电磁泄压阀的存在是保证了双喷氢引射器系统出故障时保护氢气出口12后部件的完整性，而压力传感器的存在是时时保证系统在运行时氢气出口12的压力。
所述燃料电池60KW动力系统在启动过程中，满足了10KW系统喷氢引射时，通过控制系统的检测与反馈，氢气从外界进入双喷氢引射器系统，在氢气入口端1流入，压力传感器10的检测反馈给控制系统，在运行阶段进行自动切换，流经氢进电磁阀分流口a A2，在喷氢电磁阀4的加压作用下，在电磁阀流道合并缓冲区D2，流经一级引射器72，在一级喷嘴加压管E2处进行增压扩容，被加压的气体在二级喷嘴加压管F2内再次加压扩容，与此同时引射口入口端6形成负压，在两位三通阀5的作用下，让气流经氢气引射口端62，通过负压的作用在一级引射器72外侧与二级喷嘴加压管F2进行混合，同时加压扩容，流经泄压阀8，电磁泄压阀9，通过控制系统时时检测此处的压力传感器11进行反馈，最后经氢气出口122，流道氢气出口12，进入新的部件系统。泄压阀与电磁泄压阀的存在是保证了双喷氢引射器系统出故障时保护氢气出口12后部件的完整性，而压力传感器的存在是时时保证系统在运行时氢气出口12的压力。
综上所述，本发明利用了气体增压与负压原理特性，在一定流速下增强了加压及自吸功能；引射器在喷氢阀的作用下，增加了进入电堆的合适压力，同时解决了大功率在燃料电池动力系统在启动时无法引射的目的，能够同时满足引射系统大小功率回氢的需求，与氢气循环泵起到相同的作用。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (9)

1.一种燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于，包括1-10KW燃料电池系统的喷氢引射器，10-60KW燃料电池系统的喷氢引射器，两位三通阀及检测控制系统；
其中双喷氢引射器内含两套喷氢电磁阀和大小不同的一级、二级引射器，1-10KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量不同于10-60KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量；一级、二级引射器采用拉法儿技术，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；检测控制系统内含压力传感器、泄压阀、电磁泄压阀及不同电磁阀频率的控制策略；
60KW燃料电池汽车系统在初始运行系统时，通过控制系统将两位三通阀打开，在小功率喷氢引射器的引射作用，保证1-10KW系统整体的回氢量满足需求，而达到10KW系统功率时，切换两位三通阀到10-60KW燃料电池系统的引射器，保证系统大功率系统的正常回氢引射需求；
所述双喷氢系统内含不同频率与数量的喷氢电磁阀，包括1-10KW燃料电池系统的二组中频喷氢阀，10-60KW燃料电池系统的四组高频喷氢阀；
所述一级、二级双引射器内含不同拉法儿结构，包括1-10KW燃料电池系统的一级、二级引射器，10-60KW燃料电池系统的一级、二级引射器；
所述一级、二级引射器采用拉法儿技术原理，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；
所述双喷氢引射器内含前端压力传感器、后端压力传感器、泄压阀及电磁泄压阀，前后端的压力传感器用于测试双喷氢引射器中的前端、后端压力，泄压阀用于前后端压力检测过高时泄压，电磁泄压阀用于非正常关机时的泄压；
所述控制策略采用双变频控制，包含1-10KW燃料电池喷氢引射器中采用二组中频电磁阀加压提供足够的供气压力，10-60KW燃料电池喷氢引射器中采用四组高频电磁阀加压提供足够的供气压力；
所述两位三通阀，连接在引射器的负压端与汽水分离器之间，通过一定的控制策略匹配燃料电池1-10KW与10-60KW的切换；
所述双引射器与电堆的连接共用一个管路、泄压阀、电磁泄压阀、压力传感器、电磁阀。
2.一种燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于，包括1-10KW燃料电池系统的喷氢引射器，10-60KW燃料电池系统的喷氢引射器，两位三通阀及检测控制系统；
其中双喷氢引射器内含两套喷氢电磁阀和大小不同的一级、二级引射器，1-10KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量不同于10-60KW燃料电池系统的电磁阀功率与数量；一级、二级引射器采用拉法儿技术，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体；检测控制系统内含压力传感器、泄压阀、电磁泄压阀及不同电磁阀频率的控制策略；
60KW燃料电池汽车系统在初始运行系统时，通过控制系统将两位三通阀打开，在小功率喷氢引射器的引射作用，保证1-10KW系统整体的回氢量满足需求，而达到10KW系统功率时，切换两位三通阀到10-60KW燃料电池系统的引射器，保证系统大功率系统的正常回氢引射需求。
3.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述双喷氢系统内含不同频率与数量的喷氢电磁阀，包括1-10KW燃料电池系统的二组中频喷氢阀，10-60KW燃料电池系统的四组高频喷氢阀。
4.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述一级、二级双引射器内含不同拉法儿结构，包括1-10KW燃料电池系统的一级、二级引射器，10-60KW燃料电池系统的一级、二级引射器。
5.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述一级、二级引射器采用拉法儿技术原理，内含喷嘴、拉法儿腔体、扩压加速腔体。
6.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述双喷氢引射器内含前端压力传感器、后端压力传感器、泄压阀及电磁泄压阀，前后端的压力传感器用于测试双喷氢引射器中的前端、后端压力，泄压阀用于前后端压力检测过高时泄压，电磁泄压阀用于非正常关机时的泄压。
7.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述控制策略采用双变频控制，包含1-10KW燃料电池喷氢引射器中采用二组中频电磁阀加压提供足够的供气压力，10-60KW燃料电池喷氢引射器中采用四组高频电磁阀加压提供足够的供气压力。
8.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述两位三通阀，连接在引射器的负压端与汽水分离器之间，通过一定的控制策略匹配燃料电池1-10KW与10-60KW的切换。
9.根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的双喷氢引射器系统，其特征在于：
所述双引射器与电堆的连接共用一个管路、泄压阀、电磁泄压阀、压力传感器、电磁阀。
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