[实用新型]一种用于燃料电池发动机的氢气供气装置

说明书

本实用新型提供了一种用于燃料电池发动机的氢气供气装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术存在的供气压力不稳定的问题。该装置包括集成于一体的主比例阀、旁通路比例阀和引射器。主比例阀、引射器依次连接后接电堆的氢气入口，构成发动机启动后电堆氢气供应的主供气支路。旁通路比例阀直接与电堆的氢气入口连接，其与主供气支路并联，构成发动机切换到高工况点运行时自启动的电堆氢气供应的旁通供气支路。切换高工况点时，单独主供气支路无法满足燃料电池发动机的氢气消耗需求，此时旁通供气支路导通，为电堆持续补充氢气，使得燃料电池发动机运行中氢气气压一直保持高于空气压力的情况，保证电堆始终处于高效的工作状态下。

技术领域

本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池发动机的氢气供气装置。

背景技术

氢燃料电池汽车是一种具有广阔发展前景的新能源汽车，具有加氢时间短、续驶里程长等诸多优点。其搭载的燃料电池发动机通常包含电堆和外围的氢气供气、空气供气、冷却循环等子系统。由于电堆中膜电极对供气压力的稳定性要求非常高，因此，需要氢气供气子系统的压力波动较为稳定。

现有氢气供气子系统主要采用开关形式的氢气喷射器。为了提高流量控制的精确性，也有专业人员提出了采用了氢气喷射器+比例阀的控制方案。该控制方案中，由FCU输出PWM信号控制比例阀，以控制氢气喷射器输出的入堆氢气流量，但由于单个比例阀切换工作点一般会出现供气压力的不稳定现象，影响电堆的寿命。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种用于燃料电池发动机的氢气供气装置，用以解决现有技术存在的供气压力不稳定的问题。

一方面，本实用新型实施例提供了一种用于燃料电池发动机的氢气供气装置，包括集成于一体的主比例阀、旁通路比例阀和引射器；其中，

主比例阀、引射器依次连接后接电堆的氢气入口，构成发动机启动时启动、发动机关闭时断开的主供气支路；

旁通路比例阀直接与电堆的氢气入口连接，其与主供气支路并联，构成发动机启动后从低工况点切换到高工况点时启动、从高工况点切换到低工况点断开的旁通供气支路。

上述技术方案的有益效果如下：该氢气供气装置集成了引射器和两个比例阀，通过控制主比例阀先开启，旁通路比例阀关闭，在发动机启动后低工况点运行时，以入堆氢气压力为控制目标，调整主比例阀的开度，使得该装置在燃料电池工作电流较低的点为电堆提供氢气。当发动机切换到高工况点（需要增大燃料电池工作电流）时，主供气支路单独工作无法满足燃料电池发动机的氢气消耗需求，此时打开旁通路比例阀，为燃料电池电堆持续补充氢气，来保证燃料电池发动机中电堆一直处于高效工作状态。

基于上述装置的进一步改进，该氢气供气装置还包括防爆壳体；其中，

所述主比例阀、旁通路比例阀和引射器均集成于防爆壳体的内部；

所述防爆壳体的外侧设有用于与高压氢气瓶连接的第一氢气输入端、用于与电堆的氢气尾气出口连接的第二氢气输入端、用于与电堆的氢气入口连接的氢气输出端；并且，第一氢气输入端接防爆壳体内的主比例阀，第二氢气输入端接防爆壳体内引射器的引流入口，氢气输出端接防爆壳体外电堆的氢气入口。

进一步，该氢气供气装置还包括用于发动机运行在低工况点时控制主比例阀开启、旁通路比例阀关闭以及在接收到发动机切换到高工况点的控制命令后先增大主比例阀的开度、开启旁通路比例阀维持设定时间后根据高工况点的目标入堆气压调整旁通路比例阀的开度的控制器；其中，

所述控制器的输出端分别与主比例阀、旁通路比例阀的控制端连接。

进一步，所述控制器包括依次连接的数据采集单元、数据处理与控制单元。

进一步，所述数据采集单元进一步包括：

第一压力传感器，布设于引射器的射流入口处或主比例阀的输出端；