CN114718917A - 一种多级引射器及其级间无级切换的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级引射器，涉及燃料电池系统技术领域，包括依次连通的进气阀、引射组和电堆，电堆出口端和引射组设有回路连通，引射组设有第一喷嘴和第二喷嘴，且第一喷嘴和第二喷嘴分别与进气阀连通，第一喷嘴入口端设有第一比例阀，第二喷嘴入口端设有第二比例阀，第一喷嘴与第二喷嘴为不同口径的引射口；进气阀出口端设有第一压力传感器，引射组出口端和电堆入口端之间设有第二压力传感器；第一比例阀和第二比例阀出口端设有同步调整装置，本发明中的一种多级引射器通过设置多级引射的方式联动工作，不仅可以扩大电堆工作时引射范围，而且可以实时、动态、无极地调节，特别是在低功率工况下根据理想的进堆氢气流量来匹配相应的引射能力。

Description

一种多级引射器及其级间无级切换的控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，具体涉及一种多级引射器及其级间无级切换的控制方法。

背景技术

目前常用的氢燃料电池电堆为了避免水淹和提高氢气利用率，主要采用氢气循环的方法进行解决。实现燃料电池的氢气循环通常是采用氢气循环泵或者采用引射器。但氢气循环泵的能耗较高，使燃料电池的成本提高，采用引射器能降低成本，不需要额外供电，能效提高。为了保证电堆的性能，需要计算得到引射器的通径，不同功率的电堆，采用引射器的通径大小是不同的，引射器的通径应能满足电堆最大功率时的需求。但由于工作过程中电堆的输出功率不是一直以最大功率输出，而是随使用要求进行增大和减小的。但现有的单一的引射器氢气流量特定，不能及时和电堆功率匹配，特别是电堆刚刚启动，车辆处于怠速状态下，电堆的输出功率较小，未反应的氢气数量不多，流量较小，而采用的引射器通径则是按电堆的最大功率设计的，导致流速下降，引射能力降低，造成阳极的水不能有效排出，使电堆产生水淹，影响电堆正常工作。

引射器的引射性能通常与其结构的参数有非常大的关系。其工作喷嘴的形状、出口直径；工作流体压力、引射流体压力；混合室的直径、长度；扩散室的直径、长度以及在接受室内工作喷嘴出口到引射器喉部的距离等因素都直接影响到引射器的工作性能，一旦引射器的结构确定下来，其工作性能在一般情况下，也基本处于稳定和固化的状态之下，对于应用于燃料电池系统中，由于不能进行很有效的调整，因而无法适应于燃料电池变化的工作状态，进而影响氢气回收系统的正常工作。

由于氢气引射器是一种被动循环的装置，机械结构确定后，能够循环的过量系数比是固定的，而且由于文丘里管的特性，能提供的最大供应氢气流量越大，整个工作范围内的过量系数会越小。而大功率的电堆，具有小电密点的氢气过量系数要求高，大电密点氢气过量系数要求低的特性。这导致能满足的大功率电堆氢气需求的引射器，无法满足小电密点的氢气过量系数。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种多级引射器及其级间无级切换的控制方法。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种多级引射器，包括依次连通的进气阀、引射组和电堆，电堆出口端和引射组设有回路连通，其中，引射组设有第一喷嘴和第二喷嘴，且第一喷嘴和第二喷嘴分别与进气阀连通，第一喷嘴入口端设有第一比例阀，第二喷嘴入口端设有第二比例阀，第一喷嘴与第二喷嘴为不同口径的引射口；进气阀出口端设有第一压力传感器，引射组出口端和电堆入口端之间设有第二压力传感器，电堆出口端设有第三压力传感器；

第一比例阀和第二比例阀出口端设有同步调整装置。

在上述技术方案的基础上，第一喷嘴与第二喷嘴分别设有不同口径的引射口并且组成一个引射组。

在上述技术方案的基础上，多级引射器包括至少一组引射组，至少两个引射组间设置不同的引射参数。

在上述技术方案的基础上，多级引射器包括至少一组引射组，引射组具有相同的引射参数。

在上述技术方案的基础上，第一比例阀调节第一喷嘴压力，第二比例阀调节第二喷嘴压力；进气阀为压力比例阀，多级引射器设有氢气循环泵，氢气循环泵用于过滤氢气回路中的水蒸气。

在上述技术方案的基础上，第一压力传感器监测引射器入口端的氢气压力，第二压力传感器监测引射器出口端的氢气压力，第三压力传感器监测引射器的引射回路的氢气压力。

在上述技术方案的基础上，第一比例阀设定有最小流量，第二比例阀设定有固定开度流量，且第二比例阀固定开度流量下第一喷嘴引射入堆流量与第二喷嘴引射入堆流量相等。

在上述技术方案的基础上，同步调整装置监测第一比例阀和第二比例阀的出口流量并反馈调节信号。

在上述技术方案的基础上，一种多级引射器级间无级切换的控制方法，方法包括以下步骤：

S1、燃料电池系统进入启动模式，打开进气阀，第二比例阀开始调节，第一比例阀关闭；

S2、获取此时电流及此电流时的理论进堆压力P；

S3、判断实际进堆压力P2与此时的理论进堆压力P是否一致，如果是，则进行步骤S4；如果不是，则进行步骤S5；

S4、第一比例阀、第二比例阀保持当前状态；

S5、判断实际进堆压力P2是否大于理论进堆压力P，如果是，则进行步骤S6；如果不是，则进行步骤S9；

S6、判断第一比例阀开度是否达到下限，如果是，则进行步骤S7；如果不是，则进行步骤S8；

S7、减小第二比例阀开度，返回步骤S3；

S8、减小第一比例阀开度，返回步骤S3；

S9、判断第二比例阀开度是否达到上限，如果是，则进行步骤S10；如果不是，则进行步骤S11；

S10、增大第一比例阀开度，返回步骤S3；

S11、增大第二比例阀开度，返回步骤S3。

在上述技术方案的基础上，一种多级引射器级间无级切换的控制方法，进气阀、第一比例阀、第二比例阀均为流量比例调节阀，第一喷嘴为大流量引射器喷嘴，第二喷嘴为小流量引射器喷嘴，第一比例阀设定有最小调节流量Qmin，第二比例阀设定有固定开度流量Qx，方法包括以下步骤：

S1、燃料电池系统大功率运行中，进气阀、第一比例阀、第二比例阀处于打开状态并调节至电堆需求氢气流量；

S2、检测第二压力传感器压力数据并进入降功率调节模式；

S3、判断第一比例阀开度是否达到下限，即第二压力传感器是否小于或等于最小流量Qmin对应压力大小，如果是，进行S4，如果不是，进行步骤S5；

S4、启动同步调整装置，渐进式调节第一比例阀至关闭、调节第二比例阀至固定开度流量Qx，同步调整装置实时监测第一比例阀和第二比例阀的出口流量并发出反馈调节信号控制第一比例阀、第二比例阀转换调节速度，保证第二压力传感器对应压力稳定，进行步骤S6；

S5、根据电堆功率运行需求，调节进气阀和/或第一比例阀，返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求；

S6、判断第二比例阀开度是否达到下限，如果是，则启动氢气循环泵，如果不是，进行步骤S7；

S7、根据电堆低功率运行需求，调节进气阀和/或第二比例阀开度，返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明中的一种多级引射器与现有技术相比，可以根据燃料电池电堆的功率大小调节供应氢气的流量，能提供的氢气流量范围广，能满足电堆极限低功率情况下的引射效果，维持良好的氢气过量系数，保证燃料电池系统氢循环稳定。

（2）本发明中的一种多级引射器通过设置多级引射的方式联动工作，不仅可以扩大电堆工作时引射范围，而且可以实时、动态、连续无极地调节，特别是在低功率工况下根据理想的进堆氢气流量来匹配相应的引射能力。

（3）本发明中的一种多级引射器在进气环节设置比例阀精确控制开度并实时监测，解决了多级引射器间进行切换时的流量突变问题，实现了进堆氢气流量的无极变化调节。

（4）本发明中的一种多级引射器级间无级切换的控制方法，在结构设计的基础上优选控制流程，实现多级引射器或多个引射口切换时的入堆氢气流量根据功率变化而平稳连续变化。

附图说明

图1为本发明实施例中一种多级引射器的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种多级引射器升功率控制方法的控制流程图；

图3为本发明实施例中一种多级引射器降功率控制方法的控制流程图；

图4为本发明实施例中一种多级引射器综合控制方法的控制流程图。

图中：1-进气阀，21-第一比例阀，22-第二比例阀，3-双极引射器，31-第一喷嘴，32-第二喷嘴，4-同步调整装置，51-第一压力传感器，52-第二压力传感器，53-第三压力传感器，6-电堆，7-氢气循环泵。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。因此，“模块”与“部件”可以混合地使用。

参见图1所示本发明实施例中一种多级引射器的结构示意图，包括依次连通的进气阀1、引射组3和电堆6，电堆6出口端和引射组3设有回路连通，该回路为氢气循环回路，通过引射装置或动力泵使氢气循环利用，其中，引射组3设有第一喷嘴31和第二喷嘴32，且第一喷嘴31和第二喷嘴32分别与进气阀1连通，第一喷嘴31入口端设有第一比例阀21，第二喷嘴32入口端设有第二比例阀22，第一喷嘴31与第二喷嘴32为不同口径的引射口；第一喷嘴31与第二喷嘴32并联设置，可以提供更大的氢气流量以及更大范围的引射调节能力。根据不同燃料电池系统的实际需求可对引射器喷嘴口径进行替换，甚至可以增设第三比例阀控制第三喷嘴流量、第四比例阀控制第四喷嘴流量等等。

进气阀1出口端设有第一压力传感器51，监测进入引射组3的氢气压力情况；引射组3出口端和电堆6入口端之间设有第二压力传感器52，监测入堆氢气压力情况并以此为调节引射组3的重要参数；电堆6出口端设有第三压力传感器53，监测氢气循环回路的压力情况。

第一比例阀21和第二比例阀22出口端设有同步调整装置4，同步调整装置4为一种信号调节反馈装置，根据第一比例阀21和第二比例阀22的引射参数，在事先实验测试中，通过控制变量的方法，确定在第一比例阀21控制下的第一喷嘴31相应开度-流量调节曲线，以及第二比例阀22调节的第二喷嘴32相应开度-流量调节曲线，将两组比例阀和喷嘴调节参数进行比例耦合，从而确定调节步调，使用同步调整装置4进行控制，保证调节的一致性。

特别地，本实施例中的同步调整装置4采用电子比例控制器，该电子比例控制器适用于液压或气动比例阀、比例控制系统进行开环或闭环的调节和控制，该控制器设有输入值预调电位器，放大板采用裸端子接线，斜坡电流升降分别可调。本实施例中使用同步调整装置4控制两个比例阀即第一比例阀21和第二比例阀22，或者使用同步调整装置4分别控制单个比例阀即第一比例阀21或第二比例阀22。

第一喷嘴31与第二喷嘴32分别设有不同口径的引射口并且组成一个引射组3。第一喷嘴31与第二喷嘴32采用一大一小的差异化组合配置，两个喷嘴的使用参数可以提前选用和设定，并以该选定的参数进行适配，即计算并测试确定第一喷嘴31在第一比例阀21调节下的最小调节流量Qmin，以及计算并测试确定第二喷嘴32在第二比例阀22调节下的固定开度流量Qx，在电堆及其他系统工况一定的情况下，保证燃料电池系统在最小调节流量Qmin和固定开度流量Qx两种引射工作状态下入堆流量相等。

多级引射器包括至少一组引射组3，至少两个引射组3间设置不同的引射参数，多级引射器选用不同的引射组3可以进行多层级调节，能够是的氢气供气控制系统具备更加灵活准确的调节能力。多级引射器包括至少一组引射组3，可以设置具有完全相同的引射参数的引射组3，扩展供气能力。根据不同燃料电池系统的实际需求可对引射组3进行替换，甚至可以增设第二引射组、第三引射组或第四引射组等等。

本发明中的一种多级引射器通过设置多级引射的方式联动工作，不仅可以扩大电堆工作时引射范围，而且可以实时、动态、连续无极地调节，特别是在低功率工况下根据理想的进堆氢气流量来匹配相应的引射能力。

第一比例阀21调节控制第一喷嘴31压力，第二比例阀22调节控制第二喷嘴32压力；进气阀1为压力比例阀对气源起始出口压力进行调节控制，多级引射器设有氢气循环泵7，氢气循环泵7可以用于过滤氢气回路中的水蒸气或者是配合进气阀1调整进入电堆的氢气压力。

第一压力传感器51监测引射器入口端的氢气压力，第二压力传感器52监测引射器出口端的氢气压力，第三压力传感器53监测引射器的引射回路的氢气压力。

第一比例阀21设定有最小流量Qmin，第二比例阀22设定有固定开度流量，且第二比例阀22固定开度流量Qx下第一喷嘴31引射入堆流量与第二喷嘴32引射入堆流量相等，即第二压力传感器52检测的流量压力不变，实际情况可以允许第二压力传感器52监测引射器出口端的氢气压力波动在极小的允许范围内。

同步调整装置4监测第一比例阀21和第二比例阀22的出口流量并反馈调节信号进行调节控制。

本发明中的一种多级引射器在进气环节设置比例阀精确控制及开度监测系统实时监测，并解决了多级引射器间进行切换时的流量突变问题，实现了进堆氢气流量的无极变化调节。

参见图2所示为本发明实施例中一种多级引射器升功率控制方法的控制流程图，该控制方法适用于电堆启动时控制引射组3工况调节流程；一种多级引射器级间无级切换的控制方法，包括以下步骤：

S1，燃料电池系统进入启动模式，打开进气阀1，第二比例阀22开始调节，第一比例阀21关闭；

S2，获取此时电流及此电流时的理论进堆压力P；

S3，判断实际进堆压力P2与此时的理论进堆压力P是否一致，如果是，则进行步骤S4；如果不是，则进行步骤S5；

S4，第一比例阀21、第二比例阀22保持当前状态；

S5，判断实际进堆压力P2是否大于理论进堆压力P，如果是，则进行步骤S6；如果不是，则进行步骤S9；

S6，判断第一比例阀21开度是否达到下限，如果是，则进行步骤S7；如果不是，则进行步骤S8；

S7，减小第二比例阀22开度，返回步骤S3；

S8，减小第一比例阀21开度，返回步骤S3；

S9，判断第二比例阀22开度是否达到上限，如果是，则进行步骤S10；如果不是，则进行步骤S11；

S10，增大第一比例阀21开度，返回步骤S3；

S11，增大第二比例阀22开度，返回步骤S3。

参见图3所示为本发明实施例中一种多级引射器降功率控制方法的控制流程图，该控制方法适用于电堆从高功率状态降低功率至极地低功率工况的引射组3工况调节流程；一种多级引射器级间无级切换的控制方法，进气阀1、第一比例阀21、第二比例阀22均为流量比例调节阀，第一喷嘴31为大流量引射器喷嘴，第二喷嘴32为小流量引射器喷嘴，第一比例阀21设定有最小流量Qmin，第二比例阀22设定有固定开度流量Qx，该控制方法包括以下步骤：

S1、燃料电池系统大功率运行中，进气阀1、第一比例阀21、第二比例阀22处于打开状态并调节至电堆需求氢气流量；

S2、检测第二压力传感器52压力数据并进入降功率调节模式；第二压力传感器52压力数据作为该模式的切换信号，根据燃料电池使用场景和习惯，智能计算系统根据入堆压力变化趋势，切换引射组3供氢控制模式；

S3、判断第一比例阀21开度是否达到下限，即第二压力传感器52是否小于或等于最小流量Qmin对应压力大小，如果是，进行步骤S4，如果不是，进行步骤S5；

S4、启动同步调整装置4，渐进式调节第一比例阀21至关闭、调节第二比例阀22至固定开度流量Qx，同步调整装置4实时监测第一比例阀21和第二比例阀22的出口流量并发出反馈调节信号控制第一比例阀21、第二比例阀22转换调节速度，保证第二压力传感器52对应压力稳定，进行步骤S6；

S5、根据电堆功率高功率运行需求，调节进气阀1和/或第一比例阀21开度，返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求；

S6、判断第二比例阀22开度是否达到下限，如果是，则启动氢气循环泵7，如果不是，进行步骤S7；第二比例阀22开度下限包括全关状态，第二比例阀22关闭时电堆无氢气，系统关机，就没必要启动氢气循环泵7，如果第二比例阀22开度下限是设置一个最小开度，则有氢气通过，就可以标定此时电堆处于极低功率状态；

多级引射器设有氢气循环泵7，氢气循环泵7可以用于过滤氢气回路中的水蒸气。特别是在燃料电池系统处于极低功率状态下，开启氢气循环泵7排出电堆内多余的液态水，减少或者避免电堆水淹的发生，作为冗余的安全设计，确保电堆工作的安全稳定。氢气循环泵7设置为氢气泵，氢气泵用于过滤氢气回路中的水蒸气以及配合进气阀1调整进入电堆的氢气压力，满足合理的进堆压力需求。氢气循环回来还设有气水分离器，用于分离氢气循环回路中的水蒸气；

S7、根据电堆功率低功率运行需求，调节进气阀1和/或第二比例阀22开度，返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求。

本实施例中，第一喷嘴31为大流量喷嘴，第二喷嘴32为小流量喷嘴，第一比例阀21设定有最小流量Qmin，第二比例阀22设定有可调固定开度流量Qx，第一比例阀21在最小流量Qmin调节开度时进入电堆的流量作为多级引射器喷嘴切换的阈值，这一阈值也即是该引射喷嘴引射能力可满足最低功率要求的极限节点。为保证更低功率时的电堆引射要求，当电堆低功率工作时需求流量低于这一最低流量时，关闭第一比例阀21并打开第二比例阀22，切换小口径第二喷嘴32至可调固定开度流量Qx，使得第二比例阀22可调固定开度流量下第一喷嘴31引射入堆流量与第二喷嘴32引射入堆流量相等，即保持进堆氢气流量相等，确保切换不同引射能力的喷嘴时电堆入堆氢气量不发生突变，解决电堆在低功率工况下引射器引射能力不足的问题。第二比例阀22可调固定开度流量Qx事先根据第一比例阀21在最小流量Qmin调节开度时进入电堆流量来设定，以保证与不同引射能力的引射喷嘴参数匹配。

参见图4所示为本发明实施例中一种多级引射器综合控制方法的控制流程图，该流程控制是在不考虑其他工况情形下合并降功率和升功率的控制逻辑，这两种工况也是现有技术条件下一般引射器设计难以全面兼顾的临界点，也是实现多级引射器的无极调节的主要发明构思。

该综合控制方法包括了以下步骤：

S1，燃料电池系统进入启动模式，打开进气阀1，第二比例阀22开始调节，第一比例阀21关闭；

S2，获取此时电流及此电流时的理论进堆压力P；

S3，判断实际进堆压力P2与此时的理论进堆压力P是否一致，如果是，则进行步骤S4；如果不是，则进行步骤S5；

S4，第一比例阀21、第二比例阀22保持当前状态；

S5，判断实际进堆压力P2是否大于理论进堆压力P，如果是，则进行步骤S6；如果不是，则进行步骤S9；

S6，判断第一比例阀21开度是否达到下限，即第二压力传感器52是否小于或等于最小流量Qmin对应压力大小，如果是，则进行步骤S7；如果不是，则进行步骤S8；

S7，启动同步调整装置4，渐进式调节第一比例阀21至关闭、调节第二比例阀22至固定开度流量Qx，同步调整装置4实时监测第一比例阀21和第二比例阀22的出口流量并发出反馈调节信号控制第一比例阀21、第二比例阀22转换调节速度，保证第二压力传感器52对应压力稳定，进行步骤S12；

S8，减小第一比例阀21开度，返回步骤S3；

S9，判断第二比例阀22开度是否达到上限，如果是，则进行步骤S10；如果不是，则进行步骤S11；

S10，增大第一比例阀21开度，返回步骤S3；

S11，增大第二比例阀22开度，返回步骤S3；

S12、判断第二比例阀22开度是否达到下限，如果是，系统停机，如果不是，调节进气阀和/或第二比例阀开度，返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求。

本实施中燃料电池系统采用的控制系统包括主控FCU、上位机。上位机与主控FCU，由CAN通讯连接。其中上位机为一台工控机，安装有基于LABVIEW的上位机监控程序，上位机可以给主控FCU发送控制指令及参数设置；上位机还可以读取主控FCU采集的压力传感器数据。主控FCU可以接收上位机发送的参数及指令，并控制氢燃料电池系统中电磁阀、比例阀器件运行，并采集压力传感器数据发送给上位机。

本发明提出了一种燃料电池多级引射器，运用了多个不同口径的引射口，增大了引射器的引射范围，且引射口的口径和数量可根据电堆的实际情况进行替换和增减。运用了比例阀同步切换的控制策略，消除了多级引射中的级间变换产生的氢气压力、流量的瞬间波动过大所造成的燃料电池性能影响。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种多级引射器，其特征在于：包括依次连通的进气阀（1）、引射组（3）和电堆（6），电堆（6）出口端和引射组（3）设有回路连通，其中，引射组（3）设有第一喷嘴（31）和第二喷嘴（32），且第一喷嘴（31）和第二喷嘴（32）分别与进气阀（1）连通，第一喷嘴（31）入口端设有第一比例阀（21），第二喷嘴（32）入口端设有第二比例阀（22），第一喷嘴（31）与第二喷嘴（32）为不同口径的引射口；进气阀（1）出口端设有第一压力传感器（51），引射组（3）出口端和电堆（6）入口端之间设有第二压力传感器（52），电堆（6）出口端设有第三压力传感器（53）；第一比例阀（21）和第二比例阀（22）出口端设有同步调整装置（4）。

2.如权利要求1所述的一种多级引射器，其特征在于：所述第一喷嘴（31）与第二喷嘴（32）分别设有不同口径的引射口并且组成一个引射组（3）。

3.如权利要求1所述的一种多级引射器，其特征在于：所述多级引射器包括至少一组引射组（3），至少两个引射组（3）间设置不同的引射参数。

4.如权利要求1所述的一种多级引射器，其特征在于：所述多级引射器包括至少一组引射组（3），引射组（3）具有相同的引射参数。

5.如权利要求1所述的一种多级引射器，其特征在于：所述第一比例阀（21）调节第一喷嘴（31）压力，第二比例阀（22）调节第二喷嘴（32）压力；进气阀（1）为压力比例阀，多级引射器设有氢气循环泵（7），氢气循环泵（7）用于过滤氢气回路中的水蒸气。

6.如权利要求1所述的一种多级引射器，其特征在于：所述第一压力传感器（51）监测引射器入口端的氢气压力，第二压力传感器（52）监测引射器出口端的氢气压力，第三压力传感器（53）监测引射器引射回路的氢气压力。

7.如权利要求1或5任一所述的一种多级引射器，其特征在于：所述第一比例阀（21）设定有最小流量，第二比例阀（22）设定有固定开度流量，且第二比例阀（22）固定开度流量下第一喷嘴（31）引射入堆流量与第二喷嘴（32）引射入堆流量相等。

8.如权利要求1所述的一种多级引射器，其特征在于：所述同步调整装置（4）监测第一比例阀（21）和第二比例阀（22）的出口流量并反馈调节信号。

9.如权利要求1-8任一所述一种多级引射器的级间无级切换的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、燃料电池系统进入启动模式，打开进气阀（1），第二比例阀（22）开始调节，第一比例阀（21）关闭；

S2、获取此时电流及此电流时的理论进堆压力P；

S3、判断实际进堆压力P2与此时的理论进堆压力P是否一致，如果是，则进行步骤S4；如果不是，则进行步骤S5；

S4、第一比例阀（21）、第二比例阀（22）保持当前状态；

S5、判断实际进堆压力P2是否大于理论进堆压力P，如果是，则进行步骤S6；如果不是，则进行步骤S9；

S6、判断第一比例阀（21）开度是否达到下限，如果是，则进行步骤S7；如果不是，则进行步骤S8；

S7、减小第二比例阀（22）开度，返回步骤S3；

S8、减小第一比例阀（21）开度，返回步骤S3；

S9、判断第二比例阀（22）开度是否达到上限，如果是，则进行步骤S10；如果不是，则进行步骤S11；

S10、增大第一比例阀（21）开度，返回步骤S3；

S11、增大第二比例阀（22）开度，返回步骤S3。

10.如权利要求1-8任一所述一种多级引射器的级间无级切换的控制方法，其特征在于：所述进气阀（1）、第一比例阀（21）、第二比例阀（22）均为流量比例调节阀，第一喷嘴（31）为大流量引射器喷嘴，第二喷嘴（32）为小流量引射器喷嘴，第一比例阀（21）设定有最小调节流量Qmin，第二比例阀（22）设定有固定开度流量Qx，该方法包括以下步骤：

S1、燃料电池系统大功率运行中，进气阀（1）、第一比例阀（21）、第二比例阀（22）处于打开状态并调节至电堆需求氢气流量；

S2、检测第二压力传感器（52）压力数据并进入降功率调节模式；

S3、判断第一比例阀（21）开度是否达到下限，即第二压力传感器（52）是否小于或等于最小流量Qmin对应压力大小，如果是，进行S4，如果不是，进行步骤S5；

S4、启动同步调整装置（4），渐进式调节第一比例阀（21）至关闭、调节第二比例阀（22）至固定开度流量Qx，同步调整装置（4）实时监测第一比例阀（21）和第二比例阀（22）的出口流量并发出反馈调节信号控制第一比例阀（21）、第二比例阀（22）转换调节速度，保证第二压力传感器（52）对应压力稳定，进行步骤S6；

S5、根据电堆功率运行需求，调节进气阀（1）和/或第一比例阀（21），返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求；

S6、判断第二比例阀（22）开度是否达到下限，如果是，则启动氢气循环泵（7），如果不是，进行步骤S7；

S7、根据电堆低功率运行需求，调节进气阀（1）和/或第二比例阀（22）开度，返回步骤S3，直至供氢流量满足电堆要求。

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