CN111864231B - 高压调节器、其压力控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压调节器、其压力控制装置及控制方法，上述高压调节器包括：第一阀，与用于对通过设置于本体内部的减压部减压的燃料进行排出的排出口侧相结合，通过开放或封闭上述排出口来调节出口压力；以及第二阀，与用于使通过燃料箱供给的燃料向上述本体的内部流入的流入口侧相结合，用于开放或封闭上述流入口。通过设置上述结构，在高压调节器的出口端适用比例控制阀，并且通过根据目标压力和实际检测的燃料压力进行控制的反馈控制以及根据燃料温度设定虚拟目标压力进行控制的前馈控制，可以精确且可变地控制燃料压力。

Description

高压调节器、其压力控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及高压调节器、其压力控制装置及控制方法，更加详细地，涉及适用于燃料电池电动汽车来以预设的出口压力对高压氢进行减压的高压调节器及利用其的压力控制方法。

背景技术

通常，燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)在电堆中利用氧和氢来以电化学方式发电并将燃料的化学能直接转换为电能来用作动力源。

这种燃料电池电动汽车可从外部接收燃料和空气来与电池的容量无关地持续发电，因而属于效率高且几乎不排除污染物质的理想技术，目前进行着较多的研发。

燃料电池电动汽车在燃料箱中经由高压调节器和低压调节器向电堆供给氢燃料，氢气鼓风机包括与低压调节器相连接的泵及各种阀。

与此同时，燃料电池电动汽车还包括急速解冻水箱、电动水泵、恒温器、电堆冷却用散热器、空调冷凝器、电动制冷剂压缩器、水箱、加湿器、驱动马达、各种控制器、空气鼓风机及空气过滤器等。

燃料电池电动汽车的燃料供给系统相当于常规汽油及柴油车辆的引擎，位于车辆的前侧上部。

例如，本申请人通过在下述专利文献1至专利文献4等多个专利文献中公开燃料电池电动汽车的燃料供给系统、调节器及其控制技术并申请专利，从而得到了授权。

像这样，适用于燃料电池电动汽车的常规高压调节器使用约700bar的高压氢，因此，稳定的出口压力和充足的耐压性以及内部气密非常重要。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：韩国授权专利第10-1134645号(2012年4月9日公告)；

专利文献2：韩国授权专利第10-1134647号(2012年4月19日公告)；

专利文献3：韩国授权专利第10-0946204号(2010年3月8日公告)；

专利文献4：韩国授权专利第10-1072361号(2011年10月12日公告)。

发明内容

技术问题

另一方面，在高压调节器中，适用当因故障而发生过压时用于解除过压的过压解除阀和用于释放内部燃料的燃料释放阀。

现有技术的高压调节器通过高压燃料管线与储气罐相连接，当因关闭储气容器而在高压燃料管线残留过多的高压燃料时，在高压调节器内部的高压密封部直接形成过多的高压。

因此，在现有技术的高压调节器中，当在高压密封部发生微细泄漏时，在出口端，即，在排出端口侧产生压力并且压力会上升，从而使安全阀，即，使过压解除阀进行工作。

由此，现有技术的高压调节器存在如下问题，即，导致燃料电池电动汽车无法启动或向外部泄漏的气体爆炸等引发安全事故。

并且，现有技术的高压调节器在通过活塞和用于接收弹簧弹力的轴来以机械方式对氢的压力进行减压后供给，因而不可避免地导致出口压力的偏差大，从而在精确控制出口压力方面存在局限性。

用于解决上述问题的本发明的目的在于，提供以预设的设定压力对从燃料箱向电堆供给的氢的压力进行减压的高压调节器。

本发明的另一目的在于，提供可防止减压部的泄漏，并且以各种环境温度及因负荷而发生的压力变化为基础来精确地控制出口端压力的高压调节器的压力控制装置及控制方法。

技术方案

为了实现如上所述的目的，本发明的高压调节器的特征在于，包括：第一阀，与用于对通过设置于本体内部的减压部减压的燃料进行排出的排出口侧相结合，通过开放或封闭上述排出口来调节出口压力；以及第二阀，与用于使通过燃料箱供给的燃料向上述本体的内部流入的流入口侧相结合，用于开放或封闭上述流入口。

并且，为了实现如上所述的目的，本发明的高压调节器的压力控制装置的特征在于，包括：压力检测传感器，用于对通过高压调节器减压的燃料的出口压力进行检测；以及控制部，以对从车辆的主控制部接收的目标压力和通过上述压力检测传感器检测的压力进行比较的比较结果为基础，对用于开闭上述高压调节器的排出口的第一阀的驱动进行控制，并且以燃料箱的阀是否被切断为基础，对用于开闭上述高压调节器的流入口的第二阀的驱动进行控制。

并且，为了实现如上所述的目的，本发明的高压调节器的压力控制方法的特征在于，包括：步骤(a)，通过高压调节器开放与流入口侧相结合的第二阀来对通过燃料箱供给的高压燃料进行减压；步骤(b)，利用压力检测传感器和温度检测传感器来对通过上述排出口排出的燃料的出口压力及温度进行检测；步骤(c)，当在上述步骤(b)中检测的燃料的出口温度脱离预设的设定温度区间时，控制部通过适用预先存储的温度补偿逻辑来设定虚拟目标压力；步骤(d)，利用通信模块与车辆的主控制部进行通信来接收目标压力；以及步骤(e)，上述控制部对在上述步骤(c)中设定的虚拟目标压力或在上述步骤(d)中接收的目标压力与所检测的出口压力进行比较，从而对与上述高压调节器的排出口侧相结合的第一阀的驱动进行控制来调节出口压力。

发明的效果

如上所述，根据本发明的高压调节器、其压力控制装置及控制方法，获得如下效果：在高压调节器的出口端适用比例控制阀，并通过根据目标压力和实际检测的燃料压力进行控制的反馈控制以及根据燃料温度设定虚拟目标压力进行控制的前馈控制，可以精确且可变地控制燃料压力。

由此，根据本发明，获得如下效果：优化高压调节器的出口压力，并可抑制压力偏差的发生。

并且，根据本发明，获得如下效果：在高压调节器的入口端适用高压切断阀，当切断燃料箱的阀时，使高压切断阀进行封闭工作，从而即使在高压燃料过量残留于高压燃料管线的情况下，也可防止在调节器内部的高压密封部形成高压。

由此，根据本发明，获得如下效果：即使在高压密封部发生微细泄漏，也可通过防止出口端侧的压力上升，来解除因出口端侧压力上升而致使过压解除阀工作的问题。

附图说明

图1为本发明优选实施例的高压调节器的立体图。

图2为图1所示的A-A’线的剖视图。

图3为图1所示的B-B’线的剖视图。

图4为利用本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置的结构图。

图5为按步骤说明本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置的控制方法的流程图。

附图标记的说明

10：高压调节器，20：本体，21：流入口，22：排出口，23：减压室，231、232：第一设置空间、第二设置空间，24：入口，241：入口侧过滤器，242：缓冲部件，25：出口，26：阀口，27至29：第一至第三流路，281：第一孔，30：上部盖，40：减压部，41：轴，42：孔，43：减压板，44：减压部件，45：活塞，46：上部弹簧，47：中间弹簧，50、60：第一阀、第二阀，51、61：第一主体、第二主体，611：第二孔，52、62：第一套筒、第二套筒，53、63：第一螺线管、第二螺线管，54、64：壳体，55、65：线圈，56、66：线轴，57、67：柱塞，58、68：弹簧，59、69：芯，70：安全阀，71：引导主体，72：阀体，73：下部弹簧，74：释放管，75：成型片，76：流入孔，100：高压调节器的压力控制装置，110：压力检测传感器，111：温度检测传感器，112：电磁兼容性滤波器，113：电压检测传感器，114：电流检测传感器，115、116：第一开关器件、第二开关器件，117：控制器局域网络收发器，120：控制部，121：压力控制器，122：电流控制器，123：前馈控制器。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明优选实施例的高压调节器、其压力控制装置及控制方法进行详细说明。

图1为本发明优选实施例的高压调节器的立体图，图2为图1所示的A-A’线的剖视图，图3为图1所示的B-B’线的剖视图。

以下，用于指示方向的“左侧”、“右侧”、“前方”、“后方”、“上方”及“下方”等术语被定义为根据各个附图中所示的状态指示各个方向。

并且，应当注意，在本实施例中对适用于燃料电池电动汽车的高压调节器进行说明，但本发明不限于此，还可适用于对液化石油气(LPG)燃料或天然压缩气体燃料等各种高压气体燃料进行减压来向引擎侧供给的高压调节器。

如图1及图2所示，本发明优选实施例的高压调节器10包括：本体20，分别形成有用于使高压燃料流入的流入口21以及用于排出经减压的燃料的排出口22，在内部形成有以预设压力对高压燃料进行减压的减压室23；上部盖30，与本体20的上部相结合；以及减压部40，设置于减压室23的内部，通过孔44使高压燃料移动来对上述高压燃料进行减压。

尤其，本发明优选实施例的高压调节器10还包括：第一阀50，与本体20的一侧相结合，根据控制部120的控制信号开放或封闭排出口22来调节出口压力；以及第二阀60，与本体20的另一侧相结合，根据控制部120的控制信号开放或封闭流入口21来防止因残留于高压燃料管线的燃料压力而形成压力。

与此同时，本发明优选实施例的高压调节器10还可包括安全阀70，上述安全阀70与本体20的下部相结合，用于对通过排出口22排出的燃料压力超过预设极限压力的过压状态的燃料进行排出。

本体20大致呈六面体形状或圆筒形状，本体20的内部可形成有减压室23。

本体20的下部面形成有流入口21，在本体20的一侧面，即，当通过图1观察时，在右侧面形成有排出口22，流入口21和排出口22可分别与模块化的入口24和出口25相结合，以在组装时提高可操作性。

本体20的内部可形成有用于向减压室23传递通过流入口21流入的燃料的第一流路27以及用于向排出口22传递通过减压室23减压的燃料的第二流路28。

第一流路27及第二流路28分别配置于同一垂直面上，在本体20的两侧可以设置有第二阀60及第一阀50，以能够开放或封闭第一流路27及第二流路28。

并且，在本体20的下端部可以设置有与安全阀70相结合的阀口26。

阀口26与从第二流路28的下端延伸的第三流路29相连接，可向阀口26的内部插入安全阀70的上端部。

另一方面，在本体20的前部面能够以模块化的方式设置有设在以下说明的高压调节器10的压力控制装置100的控制部120。

上部盖30呈下部面开口的圆筒形状，在上部盖30的内部可以设置有以下说明的减压部40的活塞45以及用于向活塞45提供复原力的上部弹簧46。

在这种上部盖30的一侧形成有用于吸入或排出空气的通气孔(未图示)，使得轴41可以灵活地进行升降动作，在上述通气孔可以设置有在外部空气流入的过程中用于阻断水分或油、灰尘等异物流入的过滤器(未图示)。

与此同时，上部盖30的上端可与对适用于以下说明的减压部40的上部弹簧46的张力进行调节的张力调节单元(未图示)相连接。

减压部40可包括：轴41，以可沿着上下方向升降的方式设置于减压室23的内部；减压板43及减压部件44，分别在中心部形成有孔42，设置于减压室23的第二设置空间232；活塞45，根据供给到减压室23内部的经减压的燃料的压力进行升降动作；以及上部弹簧46，用于向活塞45提供复原力。

轴41以沿着上下方向长的方式延伸而成，轴41的中心部的直径可大于上端部及下端部的直径，以封闭孔42。

在轴41的下部可以设置有用于向轴41提供复原力的中间弹簧47。

减压板43呈圆板形状，以对应于减压室23的剖面，减压部件44大致呈上部面开口的圆筒形状，配置于减压板43的上部，可通过压入于减压室23的内周面来被固定。

在减压板43和减压部件44的中心部可以形成有孔42。

轴41的上端部可通过贯通减压板43和减压部件44的孔42来与活塞45的下部面相接触。

活塞45大致呈上部面开口的圆筒形状，根据在经过孔42的过程中被减压的燃料的压力变化进行升降动作，轴41与活塞45的升降动作相联动来进行升降动作，从而开放或封闭孔42。

在活塞45的外周面可以设置有用于对本体20的内周面与活塞45之间进行密封且引导活塞45的升降动作的多个环。

第一阀50及第二阀60可分别由根据控制部120的控制信号进行开闭动作的电磁阀形成，以能够开放或封闭第二流路28及第一流路27。

详细说明如下，第一阀50包括：第一主体51，与本体20相结合；第一套筒52，与第一主体51的一侧相结合，在内部设置有柱塞57的移动空间；以及第一螺线管53，与第一主体51和第一套筒52的外侧相结合，用于开闭形成于本体20的第二流路28上的第一孔281。

第一主体51大致呈两端开口的圆筒形状，可与设置在本体20的一侧的第一设置孔相结合。

第一套筒52结合在第一主体51与第一螺线管53的芯59之间，起到引导柱塞57的直线往复移动的作用。

这种第一套筒52大致呈两侧开口的圆筒形状，在第一套筒52的内部可以设置有用于使柱塞57移动的移动空间。

其中，在第一套筒52的内侧端能够以放置于形成在第一主体51的外周面的放置凸缘的方式形成有大致呈环状的凸缘。

第一螺线管53可包括：壳体54，与第一主体51和第一套筒52的上部相结合；线轴56，设置于壳体54的内部空间，在外周面设置有线圈55；柱塞57，配置于第一套筒52的内部，通过从线圈55产生的电磁力进行直线往复移动来开闭本体20的第一孔281；弹簧58，用于向柱塞57提供复原力；以及芯59，在柱塞57的外侧以隔开相当于柱塞57进行直线往复移动的距离的方式设置。

壳体54呈下部面开口的圆筒形状，在壳体54的一侧可以设置有用于接收从控制部120传输的控制信号及电源的连接器。

这种壳体54可包括：圆筒体，呈圆筒形状；以及第一圆板部件及第二圆板部件，用于遮蔽圆筒体的两侧面。

在上述第一圆板部件的中心部可以形成有用于使形成在芯59的外侧端的连接突起部贯通结合的贯通孔。

在上述第二圆板部件的中心部可以形成有与第一套筒52相结合的结合件，第二圆板部件可放置于第一套筒52的凸缘的外部面。

线圈55以多圈缠绕的方式设置于线轴56的外周面，根据通过连接器传递的控制部120的控制信号产生电磁力。

当通过供电来使线圈55产生电磁力时，柱塞57可对插入于柱塞57与芯59之间的弹簧58进行弹性变形并向外侧移动。

相反，当断开供给于线圈55的电源时，随着电磁力的消失，柱塞57可借助弹簧58的复原力以及通过流入口21流入的气体燃料的压力向内侧移动并返回到原位置。

当然，柱塞57也可根据线圈55的缠绕方向或施加于线圈55的电流的方向朝向相反方向进行直线往复移动。

在柱塞57的内侧端可以设置有用于对形成在本体20的第一孔281进行开闭的阀体。

当柱塞57朝向本体20向内侧移动时，上述阀体通过与柱塞57一同移动来封闭第一孔281，当柱塞57向本体20的外侧移动时，开放第一孔281。

第二阀60包括：第二主体61，与本体20相结合；第二套筒62，与第二主体61的外侧相结合，在内部设置有柱塞67的移动空间；以及第二螺线管63，与第二主体61和第二套筒62的外侧相结合，用于对形成在第二主体61的第二孔611进行开闭。

第二主体61与阀口26相同地大致呈一侧开口的圆筒形状，可与设置在本体20的一侧的第二设置孔相结合。

在与本体20相结合的第二主体61的一侧端朝向本体20以突出的方式形成有结合突起部，在上述结合突起部中，在用于向减压室23侧传递通过流入口21及第一流路流入到第二主体61内部的燃料的流路上可以设置有第二孔611。

第二套筒62结合在第二主体61与第二螺线管63的芯69之间，起到引导柱塞67的直线往复移动的作用。

这种第二套筒62大致呈两侧开口的圆筒形状，在第二套筒62的内部可以设置有用于使柱塞67移动的移动空间。

其中，在第二套筒62的外侧端能够以放置于形成在第二主体61的外周面的放置凸缘的方式形成有大致呈环状的凸缘。

第二螺线管63可包括：壳体64，与第二主体61和第二套筒62的外侧相结合；线轴66，设置于壳体64的内部空间，在外周面设置有线圈65；柱塞67，配置于第二套筒62的内部，通过从线圈65产生的电磁力进行直线往复移动来开闭第二主体61的第二孔611；弹簧68，用于向柱塞67提供复原力；以及芯69，在柱塞67的外侧以隔开相当于柱塞67进行直线往复移动的距离的方式设置。

壳体64呈下部面开口的圆筒形状，在壳体64的上端部可以设置有用于接收从控制部120传输的控制信号及电源的连接器。

这种壳体64可包括：圆筒体，呈圆筒形状；以及第一圆板部件及第二圆板部件，用于遮蔽圆筒体的两侧面。

在上述第一圆板部件的中心部可以形成有用于使形成在芯69的外部面的连接突起部贯通结合的贯通孔。

在上述第二圆板部件的中心部可以形成有与第二套筒62相结合的结合件，第二圆板部件可放置于第二套筒62的凸缘的外部面。

线圈65以多圈缠绕的方式设置于线轴66的外周面，根据通过上述连接器传递的控制部120的控制信号产生电磁力。

当通过供电来使线圈65产生电磁力时，柱塞67可对插入于形成在柱塞67的插入槽的弹簧68进行弹性变形并向外侧移动。

相反，当断开供给于线圈65的电源时，随着电磁力的消失，柱塞67可借助弹簧68的复原力以及通过形成在第二套筒62的流入孔流入第二套筒62内部的燃料的压力朝向本体20向内侧移动并返回到原位置。

当然，柱塞67也可根据线圈65的缠绕方向或施加于线圈65的电流的方向朝向相反方向进行直线往复移动。

在柱塞67的内侧端可以设置有用于对形成在第二主体61的第二孔611进行开闭的阀体。

当柱塞67朝向本体20侧移动时，上述阀体通过与柱塞67一同移动来封闭第二孔611，当柱塞67向外侧方向移动时，开放第二孔611。

因此，在本发明中，当切断燃料箱时，根据控制部的控制信号封闭第二阀来切断第一流路。

因此，在本发明中，即使在高压燃料过量残留于高压燃料管线的情况下，也可防止在调节器内部的高压密封部形成高压。

由此，在本发明中，即使在高压密封部发生微细泄漏，也可通过防止出口端侧的压力上升，来解除因出口端侧压力上升而致使过压解除阀工作的问题。

安全阀70综合提供如下功能，即，提供当在高压调节器10内部发生异常过压时通过释放燃料来解除过压的安全阀的功能以及由工作人员通过手工从本体20分离来释放高压调节器10内部燃料的吹洗阀的功能。

为此，安全阀70可包括：引导主体71，与本体20的阀口26相结合；阀体72，与引导主体71的上端部相结合，当在封闭阀口26的状态下发生过压时用于开放阀口26；下部弹簧73，设置于阀体72的内部，用于向阀体72提供弹力；以及释放管74，与引导主体71的下部相结合，当进行阀体72的开放工作时，用于释放燃料。

引导主体71呈上部面和下部面开口的圆筒形状，引导主体71的上端部的直径小于下端部的直径，从而可与阀口26内部相结合。

阀体72大致呈下部面开口的圆筒形状，在阀体72的上端部可以设置有用于对与阀口26的内部空间相连接的第三流路29进行封闭的成型片75。

在这种阀体72的侧面可形成一个以上的流入孔76，使得释放到阀口26的燃料流入内部。

下部弹簧73设置于阀体72的内部，下部弹簧72的下端可被与引导主体71相结合的释放管74的上端支撑。

因此，阀体72在通过下部弹簧73的弹力封闭第三流路29的状态下，若通过第三流路29传递的燃料的压力处于超过预设压力的过压状态，则以使长度减小的方式弹性变形下部弹簧73并通过下降来开放第三流路29。

像这样，在本发明中，利用安全阀且通过释放管排出过压状态的燃料，由此防止过压状态的燃料供给到电堆，从而可提高安全性。

在释放管74的上端部的外周面形成有以与引导主体71的内周面相对应的方式朝向外侧突出而成的环形筋，释放管74的中心部的直径可大于上端部的直径。

在上述环形筋可以设置有用于对引导主体71的内周面与释放管74之间进行密封的O型圈。

然后，参照图4来对利用本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置的结构进行详细说明。

图4为利用本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置的结构图。

如图4所示，利用本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置100包括：压力检测传感器110，用于对通过高压调节器10减压的燃料的压力进行检测；以及控制部120，以对从车辆的主控制部101接收的目标压力和由压力检测传感器110检测的压力进行比较的比较结果为基础，对第一阀50的驱动进行控制，并且以燃料箱的阀是否被切断为基础，对第二阀60的驱动进行控制。

与此同时，利用本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置100还包括用于对从高压调节器10排出的燃料的温度进行检测的温度检测传感器111，在通过温度检测传感器111检测的温度与预设的设定温度区间相对应的情况下，控制部120根据存储于存储器(未图示)的温度补偿逻辑设定虚拟目标压力，可根据所设定的虚拟目标压力对第一阀50的驱动进行比例控制，以调节从高压调节器10排出的燃料的压力。

压力检测传感器110和温度检测传感器111分别设置于用于连接高压调节器10的出口25和电堆的燃料供给管线上，可以对通过高压调节器10减压的燃料压力和温度进行检测。

其中，第一阀50及第二阀60分别通过供电部(未图示)经由电磁兼容性(EMC，Electro Magnetic Compatibility)滤波器112接收驱动电源，在电磁兼容性滤波器112与第一阀50及第二阀60之间可以设置有用于对向第一阀50及第二阀60供给的驱动电源的电压进行检测的电压检测传感器113。

并且，在第一阀50可以设置有用于对在驱动第一阀50时所消耗的电流进行检测的电流检测传感器114。

因此，上述各个传感器根据所检测的结果生成检测信号，控制部120接收由各个传感器生成的检测信号。

并且，第一阀50及第二阀60与地线(GND)之间可分别设置有根据控制部120的控制信号以供给或断开上述驱动电源的方式进行切换工作的第一开关器件115及第二开关器件116。

第一开关器件115及第二开关器件116可分别由场效应晶体管(Field EffectTransistor)等根据脉冲宽度调制信号形式的控制信号切换驱动电源的各种开关器件形成。

控制部120通过以可进行通信的方式与车辆的主控制部101相连接的通信模块，例如，以控制器局域网络(CAN)通信方式进行通信的控制器局域网络收发器121接收目标压力，并根据所接收的目标压力控制第一阀50的驱动，以对燃料的压力进行减压。

并且，控制部120通过与主控制部进行通信来检查燃料箱的阀是否被切断，若上述阀被切断，则可产生控制信号以封闭第二阀60。

为此，控制部120可包括：压力控制器121，对从主控制部101接收的目标压力和由压力检测传感器110检测的出口压力进行比较，并根据比较结果生成指令电流；以及电流控制器122，对所生成的指令电流的电流值和由电流检测传感器114检测的在控制第一阀50时的消耗电流值进行比较来生成指令电压。

电流控制器122通过生成与所生成的指令电压相对应的脉冲宽度调制信号形式的控制信号来对第一阀50进行反馈(feedback)控制。

上述设定温度区间可以设定为可忽略因燃料温度而转换的燃料流量的正常温度范围。

即，在燃料的温度低于约-40℃的情况下，燃料的压力下降，并且供给于电堆的燃料的流量相对于设定的流量增加。

相反，在燃料的温度高于约85℃的情况下，燃料压力上升，并且供给于电堆的燃料的流量相对于设定的流量减少。

因此，前馈控制器123将由燃料温度引起的影响小的约-40℃至85℃的温度范围设定为设定温度区间，若脱离上述设定温度区间，则根据实验值，设定按燃料的温度匹配的虚拟目标压力来进行控制，以调节燃料的压力及流量。

为此，在控制部120的存储器存有在从高压调节器10排出的燃料温度脱离设定温度区间时按照所检测的温度匹配虚拟目标压力的表格，前馈控制器123可根据被存储的上述表格设定虚拟目标压力。

与此同时，本发明根据从主控制部接收的目标压力和实际压力对第一阀进行反馈控制，通过设定基于燃料温度的虚拟目标压力来对第一阀进行前馈控制。

因此，本发明通过对第一阀的反馈及前馈控制变更燃料压力来精确地控制，从而可优化调节器的出口压力，并抑制压力偏差的发生。

然后，参照图5来对本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置的控制方法进行详细说明。

图5为按步骤说明本发明优选实施例的高压调节器的压力控制装置的控制方法的流程图。

在图5的步骤S10中，打开点火开关或启动按钮，控制部120从供电部接收电源来开始驱动。

在步骤S12中，控制部120在引擎启动初始阶段驱动第一阀50及第二阀60，以对从燃料箱供给的高压气体燃料以预设压力进行减压来向电堆供给。

即，第二阀60根据控制部120的控制信号进行开放工作，使得从燃料箱供给的燃料流入高压调节器10，若燃料的压力通过减压部40减压，则第一阀50进行开放工作来向电堆供给经减压的燃料。

在步骤S14中，温度检测传感器111和压力检测传感器110分别对从高压调节器10排出的燃料的出口温度及压力进行检测，向控制部120传递与检测出的温度及压力相对应的检测信号。

在步骤S16中，设置于控制部120的前馈控制器123对通过温度检测传感器111检测的燃料温度是否对应于设定为正常温度范围的设定温度区间进行检查。

若步骤S16的检查结果为检测出的燃料温度脱离上述设定温度区间，则前馈控制器123适用温度补偿逻辑并利用存储于存储器的表格来设定虚拟目标压力(步骤S18)。

相反，若步骤S16的检查结果为检测出的燃料温度对应于上述设定温度区间，则控制部120通过控制器局域网络收发器117从车辆的主控制部101接收目标压力。

在此情况下，设置于控制部120的压力控制器121对从主控制部101接收的目标压力或在步骤S18中设定的虚拟目标压力与通过压力检测传感器110检测的出口压力进行比较，并根据比较结果生成指令电流，电流控制器122对所生成的指令电流的电流值与通过电流检测传感器114检测的在控制第一阀50时的消耗电流值进行比较来生成指令电压(步骤S20)。

在步骤S20中，控制部120通过生成与所生成的指令电压相对应的脉冲宽度调制信号形式的控制信号开放或封闭第一阀50来可变地控制出口压力。

在步骤S24中，控制部120通过与控制器局域网络进行通信来检查燃料箱的阀是否被切断，通过停止车辆的行驶来直到上述阀被切断为止反复执行步骤S14至步骤S24。

相反，在步骤S24的检查结果为上述阀被切断，则控制部120通过控制来封闭第二阀60，并停止并结束设置于高压调节器的压力控制装置100的各个装置的驱动。

通过如上所述的步骤，本发明通过根据目标压力和实际检测的燃料压力进行控制的反馈控制以及根据燃料温度设定虚拟目标压力进行控制的前馈控制，可以精确且可变地控制燃料压力，进而可以优化高压调节器的出口压力，并且抑制压力偏差的发生。

以上，根据上述实施例具体说明了由本发明人发明的发明，但本发明并不局限于上述实施例，可在不脱离其主旨的范围内进行多种变更。

产业上的可利用性

本发明适用于精确控制高压调节器的出口压力的高压调节器、其压力控制装置及控制方法技术。

Claims (8)

1.一种高压调节器，用于以预设压力对高压气体燃料进行减压，其特征在于，包括：

第一阀，与用于对通过设置于本体内部的减压部减压的燃料进行排出的排出口侧相结合，通过开放或封闭上述排出口来调节出口压力；以及

第二阀，与用于使通过燃料箱供给的燃料向上述本体的内部流入的流入口侧相结合，用于开放或封闭上述流入口，

在上述本体的内部设置有用于对高压燃料进行减压的减压室，

上述本体的上部与上部盖相结合，

上述减压部设置于上述减压室及上部盖的内部，并通过孔来使通过上述流入口流入的高压燃料移动并对上述高压燃料进行减压，

上述本体的下部与安全阀相结合，上述安全阀用于对通过上述排出口排出的燃料的压力超过预设极限压力的过压状态的燃料进行排出，

上述第一阀包括：

第一主体，与上述本体相结合；

第一套筒，与上述第一主体的一侧相结合，在内部设置有柱塞的移动空间；以及

第一螺线管，与上述第一主体及第一套筒的外侧相结合，用于对在设置于上述减压室与排出口之间的第二流路上形成的第一孔进行开闭，

上述第一套筒的外侧端和芯的内侧端形成为朝向设置在上述第一螺线管的内部的柱塞逐渐变窄的形状，

上述第一阀是恒定地维持上述柱塞的移动速度来进行比例控制的比例控制阀，通过基于目标压力和实际检测的燃料的压力的反馈控制和设定基于燃料的温度的虚拟目标压力的前馈控制，以可变地控制燃料的压力的方式进行开闭动作，抑制压力偏差的发生，

上述第二阀是高压切断阀，当切断燃料箱的阀时，使高压切断阀进行封闭工作，防止因残留在高压燃料管线的燃料的压力而在上述高压调节内部的高压密封部形成高压，即使在上述高压密封部发生微细泄漏，能够防止出口端侧的压力上升。

2.根据权利要求1所述的高压调节器，其特征在于，

上述第二阀包括：

第二主体，与上述本体相结合；

第二套筒，与上述第二主体的外侧相结合，在内部设置有柱塞的移动空间；以及

第二螺线管，与上述第二主体及第二套筒的外侧相结合，用于对形成于上述第二主体的第二孔进行开闭。

3.一种高压调节器的压力控制装置，上述高压调节器为根据权利要求1或2所述的高压调节器，上述高压调节器的压力控制装置的特征在于，包括：

压力检测传感器，用于对通过高压调节器减压的燃料的出口压力进行检测；以及

控制部，以对从车辆的主控制部接收的目标压力和通过上述压力检测传感器检测的压力进行比较的比较结果为基础，对用于开闭上述高压调节器的排出口的第一阀的驱动进行控制，并且以燃料箱的阀是否被切断为基础，对用于开闭上述高压调节器的流入口的第二阀的驱动进行控制，

上述控制部包括：

压力控制器，对从主控制部接收的目标压力和通过上述压力检测传感器检测的出口压力进行比较，并根据比较结果生成指令电流；以及

电流控制器，对所生成的指令电流的电流值和通过用于对控制上述第一阀时的消耗电流值进行检测的电流检测传感器检测的电流值进行比较来生成指令电压，

上述电流控制器通过生成与所生成的指令电压相对应的脉冲宽度调制信号形式的控制信号来对上述第一阀进行反馈控制。

4.根据权利要求3所述的高压调节器的压力控制装置，其特征在于，

还包括用于对从高压调节器排出的燃料的温度进行检测的温度检测传感器，

上述控制部还包括前馈控制器，上述前馈控制器对通过上述温度检测传感器检测的燃料的温度与预设的设定温度区间进行比较，根据比较结果，适用温度补偿逻辑来设定虚拟目标压力，并根据所设定的虚拟目标压力以使出口压力可变的方式对上述第一阀进行前馈控制。

5.一种高压调节器的压力控制方法，上述高压调节器为根据权利要求1或2所述的高压调节器，上述高压调节器的压力控制方法的特征在于，包括：

步骤(a)，通过高压调节器开放与流入口侧相结合的第二阀来对通过燃料箱供给的高压燃料进行减压；

步骤(b)，利用压力检测传感器和温度检测传感器来对通过上述排出口排出的燃料的出口压力及温度进行检测；

步骤(c)，当在上述步骤(b)中检测的燃料的出口温度脱离预设的设定温度区间时，控制部通过适用预先存储的温度补偿逻辑来设定虚拟目标压力；

步骤(d)，利用通信模块与车辆的主控制部进行通信来接收目标压力；以及

步骤(e)，上述控制部对在上述步骤(c)中设定的虚拟目标压力或在上述步骤(d)中接收的目标压力与所检测的出口压力进行比较，从而对与上述高压调节器的排出口侧相结合的第一阀的驱动进行控制来调节出口压力。

6.根据权利要求5所述的高压调节器的压力控制方法，其特征在于，

还包括步骤(f)，在上述步骤(f)中，上述控制部通过与车辆的主控制部进行通信来检测设置于燃料箱的阀是否被开闭，当上述阀被封闭时，通过封闭上述第二阀来阻断残留于高压燃料管线的燃料流入。

7.根据权利要求5所述的高压调节器的压力控制方法，其特征在于，上述步骤(e)包括：

步骤(e1)，在通过设置于上述控制部的前馈控制器检测的燃料的出口温度脱离预设的设定温度区间的情况下，通过适用预先存储的温度补偿逻辑来设定虚拟目标压力；

步骤(e2)，设置于上述控制部的压力控制器对上述虚拟目标压力或在上述步骤(d)中接收的目标压力与所检测的出口压力进行比较来基于比较结果生成指令电流；

步骤(e3)，对通过电流控制器生成的指令电流的电流值与在控制上述第一阀时消耗的电流值进行比较来生成指令电压；以及

步骤(e4)，通过产生与所生成的指令电压相对应的脉冲宽度调制信号形式的控制信号来开放或封闭上述第一阀并可变地控制出口压力。

8.根据权利要求7所述的高压调节器的压力控制方法，其特征在于，

在上述控制部的存储器存有按照适用上述温度补偿逻辑来检测的温度匹配虚拟目标压力的表格，

在上述步骤(e1)中，上述前馈控制器基于存储在上述存储器的上述表格来设定上述虚拟目标压力。