CN220672623U - 一种氢气共轨控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢气共轨控制系统。包括引射器和氢气循环泵，引射器经回氢通道连接回氢入口，氢气循环泵的入口经回氢通道连接回氢入口，氢气循环泵的出口通向出气口；引射器的前端主通道设有主比例阀，主比例阀的出口设有主压力变送器，主比例阀的前侧设有开关阀，开关阀前侧与新氢入口连通，引射器的后端通向出气口；主比例阀与开关阀之间设有旁通通道，旁通通道上设有旁通比例阀，旁通比例阀的出口设有旁通压力变送器，旁通比例阀通向出气口。实现了对主比例阀和旁通比例阀的出口压力进行闭环控制，保证燃料电池的稳定运行，简化了燃料电池ECU控制，可准确控制比例阀流量，减少比例阀一致性问题对氢气流量的影响。
Description
技术领域：
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢气共轨控制系统。
背景技术：
目前，在燃料电池氢气供应子系统中，氢气循环泵与引射器可相互配合实现对氢气的增压，如公开号为CN115425256A，名称为一种集成旁通引射式罗茨氢气循环泵的专利申请，其公开了氢气循环泵、引射器、开关阀、比例阀等的集成结构，其中，比例阀作为燃料电池氢气系统中气体压力控制中的重要零部件，通过控制进入燃料电池内的氢气压力和流量，保证燃料电池的稳定运行。但是，比例阀由于生产一致性差、内部结构老化、以及不同使用温度、开启及关闭过程差异等因素，导致电控比例阀的动态响应和控制精度有差异，将会导致其控制进入燃料电池内的气体压力和流量精准度下降，继而影响燃料电池正常使用。
综上所述，燃料电池氢气供应子系统中比例阀的控制问题，已成为行业内亟需解决的技术难题。
实用新型内容：
本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种氢气共轨控制系统，解决了以往比例阀由于各种因素导致的动态响应和控制精度有差异、导致进入燃料电池内的气体压力和流量精准度下降的问题。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种氢气共轨控制系统，包括并联设置的引射器和氢气循环泵，引射器的侧部经回氢通道连接回氢入口，氢气循环泵的入口经回氢通道连接回氢入口，氢气循环泵的出口通向出气口；
所述引射器的前端主通道上设有主比例阀，主比例阀的出口设有主压力变送器，主比例阀的前侧设有开关阀，开关阀前侧与新氢入口连通，引射器的后端通向出气口；
所述主比例阀与开关阀之间设有旁通通道，旁通通道上设有旁通比例阀，旁通比例阀的出口设有旁通压力变送器，旁通比例阀通向出气口；
所述主压力变送器用于检测主比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与主阀设定压力信号进行比较以控制主比例阀的开启比例，使主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号一致；
所述旁通压力变送器用于检测旁通比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与旁通阀设定压力信号进行比较以控制旁通比例阀的开启比例，使旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号一致。
所述引射器的侧部入口处设有第一单向阀。
所述氢气循环泵的出口处设有第二单向阀。
所述控制器内设有存储模块、信号采集模块和信号比较模块，所述存储模块用于存储主阀设定压力信号和旁通阀设定压力信号，所述信号采集模块用于接收主比例阀的出口压力信号和旁通比例阀的出口压力信号，所述信号比较模块用于对主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号、旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号进行比较。
本实用新型采用上述方案，具有以下优点：
通过在主比例阀的出口设有主压力变送器，在旁通比例阀的出口设有旁通压力变送器，主压力变送器用于检测主比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与主阀设定压力信号进行比较以控制主比例阀的开启比例，使主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号一致；旁通压力变送器用于检测旁通比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与旁通阀设定压力信号进行比较以控制旁通比例阀的开启比例，使旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号一致，实现了对主比例阀和旁通比例阀的出口压力进行闭环控制，保证燃料电池的稳定运行。本实用新型氢气共轨控制系统简化了燃料电池ECU控制，可准确控制比例阀流量，减少比例阀一致性问题对氢气流量的影响，同时也可控制开关阀运行，在开关阀开启后，降低保持电流，以达到降低发热，提高使用寿命以及节能的目的。
附图说明：
图1为本实用新型的结构原理示意图。
图2为本实用新型的控制逻辑示意图。
图中，1、引射器，2、氢气循环泵，3、回氢通道，4、回氢入口，5、出气口，6、主通道，7、主比例阀，8、主压力变送器，9、开关阀，10、新氢入口，11、旁通通道，12、旁通比例阀，13、旁通压力变送器，14、第一单向阀，15、第二单向阀，16、控制器。
具体实施方式：
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。
如图1-2所示，一种氢气共轨控制系统，包括并联设置的引射器1和氢气循环泵2，引射器1的侧部经回氢通道3连接回氢入口4，氢气循环泵2的入口经回氢通道3连接回氢入口4，氢气循环泵2的出口通向出气口5；
所述引射器1的前端主通道6上设有主比例阀7，主比例阀7的出口设有主压力变送器8，主比例阀7的前侧设有开关阀9，开关阀9前侧与新氢入口10连通，引射器1的后端通向出气口5；
所述主比例阀7与开关阀9之间设有旁通通道11，旁通通道11上设有旁通比例阀12，旁通比例阀12的出口设有旁通压力变送器13，旁通比例阀12通向出气口5；
所述主压力变送器8用于检测主比例阀7的出口压力并将信号发送至控制器16，控制器16将接收信号与主阀设定压力信号进行比较以控制主比例阀7的开启比例，使主比例阀7的出口压力信号与主阀设定压力信号一致；
所述旁通压力变送器13用于检测旁通比例阀12的出口压力并将信号发送至控制器16，控制器16将接收信号与旁通阀设定压力信号进行比较以控制旁通比例阀12的开启比例，使旁通比例阀12的出口压力信号与旁通阀设定压力信号一致。
所述引射器1的侧部入口处设有第一单向阀14。
所述氢气循环泵2的出口处设有第二单向阀15。
所述控制器16内设有存储模块、信号采集模块和信号比较模块，所述存储模块用于存储主阀设定压力信号和旁通阀设定压力信号，所述信号采集模块用于接收主比例阀的出口压力信号和旁通比例阀的出口压力信号，所述信号比较模块用于对主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号、旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号进行比较。
工作原理：
氢气循环泵2工作时，进入回氢入口4的气体经回氢通道3进入氢气循环泵2，在氢气循环泵2内增压后，经第二单向阀15排向出气口5，随后进入燃料电池电堆；
引射器1工作时，进入回氢入口4的气体经回氢通道3和第二单向阀14进入引射器1，在引射器1内增压后排向出气口5，随后进入燃料电池电堆；
氢源的氢气经新氢入口10和开关阀9进入引射器1，开关阀9为常开状态，在小流量工况条件下，只打开主比例阀7，氢气经主通道6和主比例阀7进入引射器1，在引射器1内与回氢入口的气体混合并增压后排向出气口5，随后进入燃料电池电堆；在主比例阀7的出口设有主压力变送器8，主压力变送器8用于检测主比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与主阀设定压力信号进行比较以控制主比例阀的开启比例，使主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号一致，以准确控制主比例阀流量，减少主比例阀一致性问题对氢气流量的影响；
峰值工况下打开旁通比例阀12，以增大氢气进入电堆流量，氢气经旁通通道11和旁通比例阀12直接排向出气口5，随后进入燃料电池电堆；在旁通比例阀12的出口设有旁通压力变送器13，旁通压力变送器13用于检测旁通比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与旁通阀设定压力信号进行比较以控制旁通比例阀的开启比例，使旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号一致，以准确控制旁通比例阀流量，减少旁通比例阀一致性问题对氢气流量的影响。
上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。
本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。
Claims (4)
1.一种氢气共轨控制系统，其特征在于：包括并联设置的引射器和氢气循环泵，引射器的侧部经回氢通道连接回氢入口，氢气循环泵的入口经回氢通道连接回氢入口，氢气循环泵的出口通向出气口；
所述引射器的前端主通道上设有主比例阀，主比例阀的出口设有主压力变送器，主比例阀的前侧设有开关阀，开关阀前侧与新氢入口连通，引射器的后端通向出气口；
所述主比例阀与开关阀之间设有旁通通道，旁通通道上设有旁通比例阀，旁通比例阀的出口设有旁通压力变送器，旁通比例阀通向出气口；
所述主压力变送器用于检测主比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与主阀设定压力信号进行比较以控制主比例阀的开启比例，使主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号一致；
所述旁通压力变送器用于检测旁通比例阀的出口压力并将信号发送至控制器，控制器将接收信号与旁通阀设定压力信号进行比较以控制旁通比例阀的开启比例，使旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号一致。
2.根据权利要求1所述的一种氢气共轨控制系统，其特征在于：所述引射器的侧部入口处设有第一单向阀。
3.根据权利要求1所述的一种氢气共轨控制系统，其特征在于：所述氢气循环泵的出口处设有第二单向阀。
4.根据权利要求1所述的一种氢气共轨控制系统，其特征在于：所述控制器内设有存储模块、信号采集模块和信号比较模块，所述存储模块用于存储主阀设定压力信号和旁通阀设定压力信号，所述信号采集模块用于接收主比例阀的出口压力信号和旁通比例阀的出口压力信号，所述信号比较模块用于对主比例阀的出口压力信号与主阀设定压力信号、旁通比例阀的出口压力信号与旁通阀设定压力信号进行比较。
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