[发明专利]一种燃料电池阳极气体供应回路的动态调压装置及方法

权利要求书

1.一种燃料电池阳极气体供应回路的动态调压装置，其特征在于，包括：比例组合阀、共轨喷射阀、Purge电磁阀、压力测量传感器组、控制器及管路；

所述比例组合阀，由电磁阀和比例阀串联组成，一端连接氢气源的进气管路，另一端通过管路与燃料电池电堆的进气口连接；

所述共轨喷射阀，由多个相同或不同口径的喷嘴组成，各喷嘴的进气口汇流成为共轨喷射阀的进气口，各喷嘴的出气口汇流成为共轨喷射阀的出气口；整个共轨喷射阀与比例组合阀同向并联于燃料电池电堆的阳极进气管路上；

所述Purge电磁阀，位于燃料电池电堆阳极出气管路上，其一端通过管路与燃料电池电堆的出气口连接；另一端通过管路排入环境大气中；

所述压力测量传感器组，有四个压力测量传感器组成，分别位于比例组合阀和共轨喷射阀的进气管路和出气管路，以及Purge电磁阀的进气管路和出气管路上，分别用于测量氢气源的压力、电堆进气口压力、电堆出气口压力和环境大气压力，并将压力测量传感器组测得的压力值上传给控制器；

所述控制器，通过AI口采集各压力测量传感器测得的压力值并进行相关计算，然后通过DO口定时输出高低电平控制Purge电磁阀开关，通过PWM1口和PWM2口输出相应脉冲信号对比例组合阀中比例阀和共轨喷射阀进行控制，从而实现燃料电池阳极气体供应回路的动态调压。

2.一种燃料电池阳极气体供应回路的动态调压方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、压力测量传感器组分别测量氢气源的压力、电堆进气口压力、电堆出气口压力和环境大气压力，并将压力测量传感器组测得的压力值上传给控制器；

(2)、控制器根据燃料电池氢气动态调压装置的具体工作模式，完成燃料电池阳极气体供应回路的动态调压；

(2.1)、当燃料电池氢气动态调压装置工作在比例组合阀调压模式

控制器定时通过DO口输出低电平控制Purge电磁阀关闭，控制器通过PWM1口输出相应脉冲控制共轨喷射阀关闭，同时控制比例组合阀中的电磁阀打开；然后控制器通过AI口采集电堆进气口压力值，并计算与设定目标压力值的差值，然后通过控制算法实时计算比例阀所需开度，最后通过PWM 2口输出相应脉冲信号控制比例阀开度，进而稳定燃料电池电堆进气口压力；

(2.2)、当燃料电池氢气动态调压装置工作在共轨喷射阀补氢模式

控制器定时通过DO口输出高电平控制Purge电磁阀打开，比例组合阀中的电磁阀维持打开状态，控制器通过控制PWM 2口输出的脉冲信号保持不变锁定比例阀开度不变，控制器根据AI口采集电堆进气口压力值计算与设定目标压力值的差值，计算共轨喷射阀门所需开度和时间 ，调节喷氢流量，进而稳定燃料电池电堆进气口压力。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池阳极气体供应回路的动态调压方法，其特征在于，所述比例组合阀调压模式或共轨喷射阀补氢模式下，当燃料电池的负载电流发生扰动，导致氢气的消耗量发生变化时，将负载电流的扰动乘以前馈系数，叠加至比例阀开度的控制信号上，以稳定燃料电池电堆进气口压力。

4.根据权利要求2所述的一种燃料电池阳极气体供应回路的动态调压方法，其特征在于，所述共轨喷射阀补氢模式下，调节喷氢流量的具体方法为：

根据Purge阀的口径、电堆出气口压力值和环境大气压力值计算Purge阀打开时电堆损失的氢气流量，再计算共轨喷射阀上并联的多个喷嘴的开启数量及开启的时间，最后，按照喷嘴的开启数量及开启的时间调节喷氢流量。