[發(fā)明專利]氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)、方法、設(shè)備、電池系統(tǒng)及設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010952708.2
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112072145B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊祖勇;陳黎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京亦嘉潔驅(qū)系統(tǒng)科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04746
• 分類號: H01M8/04746;H01M8/04089;H01M8/04298;F17D1/04;F17D3/01
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳劍杰

1.一種氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，包括：

集成氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置和引射器的一體結(jié)構(gòu)以及控制器；

所述一體結(jié)構(gòu)的一端連通供氫設(shè)備，一端連通氫燃料電池電堆；

其中所述氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置包括電子控制單元和多個(gè)并行的脈沖寬度調(diào)制控制的噴射器；

所述一體結(jié)構(gòu)中包括多個(gè)氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置和多個(gè)引射器；

所述氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置后連接所述引射器；

所述控制器與所述一體結(jié)構(gòu)連接，用于根據(jù)系統(tǒng)輸出功率的需求，對所述一體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，以實(shí)現(xiàn)對氫燃料電池電堆的供氫的壓力/流量和氫氣卷吸的調(diào)節(jié)；

所述引射器包括卷吸室、定截面混合段、擴(kuò)散段，其中卷吸室具有卷吸口及噴嘴，擴(kuò)散段具有引射器出口；

多個(gè)引射器中至少部分引射器通過引射器組的方式兩兩組合；其中組合方式為：兩個(gè)引射器的噴嘴套設(shè)在一起，并公用卷吸室、定截面混合段和擴(kuò)散段，其中一引射器從較大直徑的外套管中噴射進(jìn)卷吸室，其余引射器從中間較小直徑的內(nèi)管中噴射進(jìn)卷吸室；

所述一體結(jié)構(gòu)包含多個(gè)壓力/流量調(diào)節(jié)裝置和多個(gè)引射器一一對應(yīng)的并聯(lián)系統(tǒng)，所述控制器根據(jù)內(nèi)置的控制策略和燃料電池系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀況，決定某一個(gè)或幾個(gè)引射器同時(shí)或依次開啟工作。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

減壓閥，設(shè)置于所述一體結(jié)構(gòu)和供氫設(shè)備之間；

單向閥，設(shè)置于所述一體結(jié)構(gòu)中的引射器的卷吸口與氫燃料電池電堆之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，

多個(gè)氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置與多個(gè)引射器一一對應(yīng)，形成多個(gè)氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置-引射器組；

多個(gè)氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置-引射器組之間并聯(lián)；

其中，多個(gè)氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置-引射器組不同或相同；

其中，多個(gè)引射器的大小相同或不同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

旁通流道；所述旁通流道包括氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置；

所述旁通流道與多個(gè)氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置-引射器組之間并聯(lián)，并各自連通至氫燃料電池電堆；

所述旁通流道用于在控制器判斷到氫燃料電池電堆壓力低于額定值時(shí)，在控制器的控制下開啟。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，

多個(gè)引射器的卷吸口經(jīng)所述單向閥連通至氫燃料電池電堆；

所述單向閥與多個(gè)引射器之間設(shè)置第二比例調(diào)節(jié)閥，用于在所述控制器的控制下控制各引射器卷吸氫氣的比例。

6.一種燃料電池系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的氫氣減壓調(diào)控系統(tǒng)。

7.一種氫氣調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于，應(yīng)用于控制器，包括：

獲取基于動(dòng)力系統(tǒng)模型確定氫燃料電池電堆在不同輸出的功率下對應(yīng)的最佳氫氣供應(yīng)流量和壓力；

獲取基于計(jì)算流體模型的仿真結(jié)果確定如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的引射器在不同流量/壓力下的關(guān)鍵參數(shù)；所述關(guān)鍵參數(shù)至少包括：卷吸率；

基于氫燃料電池電堆在不同輸出的功率下對應(yīng)的最佳氫氣供應(yīng)流量和壓力、引射器在不同流量/壓力下的關(guān)鍵參數(shù)以及實(shí)際功率需求確定控制參數(shù)；

根據(jù)控制參數(shù)對集成氫氣壓力/流量調(diào)節(jié)裝置和引射器的一體結(jié)構(gòu)的氫氣壓力/流量以及氫氣卷吸進(jìn)行控制。

8.一種控制設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7中所述氫氣調(diào)節(jié)控制方法的步驟。

9.一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

基于計(jì)算機(jī)仿真模型確定氫燃料電池在不同工況下的供氫流量和壓力需求，引射器最佳設(shè)計(jì)尺寸及其卷吸效率的有效范圍；

基于如權(quán)利要求7所述的氫氣調(diào)節(jié)控制方法，調(diào)節(jié)和控制如權(quán)利要求1所述的一體結(jié)構(gòu)的工作狀況。