CN203839461U - 氢燃料电池发动机阳极压力控制装置 - Google Patents

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刘玲
刘士广
倪淮生
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Abstract

本实用新型涉及一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，包括高压储氢罐，减压阀，单向阀，共轨系统，电堆，排氢阀，阳极入口压力传感器，阴极入口压力传感器和压力控制器，共轨系统主要是由N路高频电磁阀组成；压力控制器通过CAN通讯接收上层控制(发动机ECU)的命令，并根据压力传感器的反馈信息，驱动共轨系统子管路电磁阀的开关和排氢阀，实现压力的调节或排氢动作。本实用新型能够有效地控制阳极的压力和排氢，满足燃料电池对阳极压力和排氢的需求，且精度高、可靠性强、具有可行性。

Description

氢燃料电池发动机阳极压力控制装置
技术领域
本实用新型涉及汽车新能源技术领域，尤其是涉及一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置。
背景技术
在中压(或高压)氢燃料电池系统中，如果将高压氢罐供给的氢气直接经减压阀输送到燃料电池阳极端，由于阴极端压力变化范围大，易造成膜两端压差变化较大，导致电堆膜的损坏，降低电堆寿命。
目前，针对低压系统压力控制方案的不足，中高压燃料电池系统中多采用压力跟随阀来调节阳极的压力，阳极压力随着阴极压力的变化而变化，这样虽然可以使阴阳两极压差保持在一定范围内，但无法实现阳极压力的主动控制，同时快速性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够有效地控制阳极的压力，实现阳极压力连续变化的氢燃料电池发动机阳极压力控制装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，与高压储氢罐相连接，包括依次连接的减压阀，单向阀，共轨系统，电堆，排氢阀，阴极入口压力传感器，阳极入口压力传感器和压力控制器，其特征在于，所述的共轨系统由N路相互并联连接的高频电磁阀路组成，其中N≥2，每个电磁阀均有开、关两个状态，通过控制多个电磁阀的开关时序以及排氢阀的开关以实现对电堆阴极压力的快速跟随；同时通过对排氢阀门的开关控制以实现排氢。
所述的电磁阀开关的频率200HZ以上。
所述的压力控制器通过CAN通讯接收上层控制的命令，并根据阴阳极入口压力传感器的反馈信息，控制共轨系统的高频电磁阀的开关状态和排氢阀以实现对阴极压力的跟随。
所述的上层控制为发动机ECU。
所述的共轨系统中喷嘴的的直径不同。
所述的共轨系统中喷嘴的直径相同。
所述的电堆后方还安装有排放废气并及时泄压的排氢阀。
所述电堆的阴、阳极入口的气体压力传感器接入到压力控制器中
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1、本实用新型能够有效地控制阳极的压力，实现阳极压力的连续变化，满足燃料电池对阳极压力的需求。
2、本实用新型采用CAN网络实现发动机控制器与压力控制器的通讯，精度高，可靠性强，有利于汽车向完全电子时代发展。
3、本实用新型结构简单，可在低压系统的基础上增加共轨系统即可，具有可行性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中，1-高压储氢罐；2-减压阀；3-单向阀；4-共轨系统；5-电堆；6-排氢阀；7-压力控制器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，如图1所示，本实用新型包括高压储氢罐1、减压阀2、单向阀3、共轨系统4、电堆5、排氢阀6、压力控制器7等。高压储氢罐1储存一定量的压缩氢气，为燃料电池提供燃料。由于储氢罐的氢气均是经压缩后储存的，压力较高，减压阀2可将高压氢气减压到4Bar后输送给后续管路，以满足燃料电池对阳极压力的需求。单向阀3是为了防止低压氢气回流而设置的。排氢阀6则是用于定时排放电堆5阳极端的废气，并起到泄压的作用。压力控制器7通过CAN通讯接收到当前ECU命令，结合阴阳极的压力反馈、开关的状态，驱动共轨系统，实现压力的控制。另外，当开关反馈为全部闭合状态且排氢阀处于关闭时，开启排氢电磁阀，达到泄压的目的。
在本实用新型中，共轨系统由N路相互并联连接的高频电磁阀组成，其中N≥2，每个开关管路均有开、关两个状态，控制开关管路的不同状态实现不同的压力组合，高频电磁阀开关的频率200HZ。以4个开关为例，每个开关均有开、关两个状态，共轨系统中喷嘴的直径可以相同，也可以不同，假设4个喷嘴采用相同的直径，则可实现5种压力组合，如果开关的频率达到无限高，则可实现0-4bar的所有压力值，由此实现阳极压力跟随；压力控制器7通过CAN通讯接收上层控制(发动机ECU)的命令，并根据阴阳极压力传感器的反馈信息，驱动共轨系统子管路电磁阀的开关，实现压力的调节；排氢阀6直接受压力控制器7的控制，当共轨系统4处于闭合状态时，及时打开，达到泄压的目的。
在不背离本申请本质的情况下，可将控制装置结构上做相应改动或者根据需要增加相应的传感器，但这些相应的变动都应属于本专利所属的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，与高压储氢罐相连接，包括依次连接的减压阀，单向阀，共轨系统，电堆，排氢阀，阳极入口压力传感器，阴极入口压力传感器和压力控制器，其特征在于，所述的共轨系统由N路相互并联连接的高频电磁阀路组成，其中N≥2，每个电磁阀均有开、关两个状态，通过控制多个电磁阀的开关时序以及排氢阀的开关以实现对电堆阴极压力的快速跟随；同时通过对排氢阀的开关控制排氢。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述的电磁阀开关的频率200HZ以上。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述的压力控制器通过CAN通讯接收上层控制的命令，并根据阴阳极入口压力传感器的反馈信息，控制共轨系统的高频电磁阀的开关状态和排氢阀以实现对阴极压力的跟随。
4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述的上层控制为发动机ECU。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述的共轨系统中喷嘴的的直径不同。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述的共轨系统中喷嘴的直径相同。
7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述的电堆后方还安装有排放废气并及时泄压的排氢阀。
8.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池发动机阳极压力控制装置，其特征在于，所述电堆的阴、阳极入口的气体压力传感器接入到压力控制器中。
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