[发明专利]一种用于氢燃料电池汽车的节能式减压装置及控制方法

权利要求书

1.一种用于氢燃料电池汽车的节能式减压装置，其特征在于，包括，

套筒(1)，所述套筒(1)串接在氢气管路(2)上，且所述套筒(1)与所述氢气管路(2)之间密封连接；所述套筒(1)嵌设有导体线圈；

转子(3)，所述转子(3)转动安装在所述套筒(1)内，所述转子(3)为圆筒状，所述转子(3)的内径不小于所述氢气管路(2)的内径；所述转子(3)上嵌设有永磁体(4)；

螺旋叶片(5)，所述螺旋叶片(5)安装在所述转子(3)的内孔内，且所述螺旋叶片(5)与所述转子(3)之间固定连接；

减压阀(6)，所述减压阀(6)串接在所述氢气管路(2)上，且位于所述套筒(1)的下游；

连通孔(7)，所述连通孔(7)的一端与所述套筒(1)上游的氢气管路(2)连通，所述连通孔(7)的另一端与所述减压阀(6)下游的氢气管路(2)连通；所述连通孔(7)穿过所述套筒(1)；

控制阀(8)，所述控制阀(8)安装在所述连通孔(7)上，用于控制所述连通孔(7)的导通与断开；

还包括支撑杆(9)；

所述螺旋叶片(5)的圈数为1到3圈；

所述螺旋叶片(5)的外边沿与所述转子(3)的内壁固定连接；

所述螺旋叶片(5)的内边沿与所述支撑杆(9)的外周固定连接；

所述减压阀(6)包括壳体(61)；

所述壳体(61)内为圆筒状；

所述壳体(61)的内壁上设有环形槽，形成一个两端分别与上下游所述氢气管路(2)连通的减压腔(62)；并在所述减压腔(62)的两侧形成第一限位部(63)和第二限位部(64)，所述第一限位部(63)和所述第二限位部(64)均为环形；所述第一限位部(63)位于所述减压腔(62)的上游，所述第二限位部(64)位于所述减压腔(62)的下游；

所述减压腔(62)内滑动设有减压活塞(65)，所述减压活塞(65)的外周与所述减压腔(62)的内壁密封连接；

所述壳体(61)上设有减压孔(611)，所述减压孔(611)的一端位于所述减压腔(62)的内壁上，所述减压孔(611)的另一端与位于所述第二限位部(64)的内孔的侧壁上；

所述减压腔(62)内还设有减压弹簧(621)，所述减压弹簧(621)的一端与所述减压活塞(65)固定连接，所述减压弹簧(621)的另一端与所述第二限位部(64)固定连接；

所述减压活塞(65)上设有节流孔(651)，所述节流孔(651)的截面积小于所述减压孔(611)的截面积；

所述减压孔(611)位于所述减压腔(62)的内壁上的一端具有条形开口(612)，所述条形开口(612)的长度方向与所述套筒(1)的长度方向一致；所述减压孔(611)的各个截面的面积基本相等或所述减压孔(611)在所述条形开口(612)处的截面最小；

上述装置控制方法包括如下步骤：

获取氢罐内的氢气压力；

获取氢氧燃料电池在当前工况下需要的氢气压力、转子静止时经过所述转子的氢气所产生的压降、氢气质量流速、节流孔内的氢气密度和为转子与减压阀之间处的氢气压力；

判断所述氢罐内的氢气压力是否满足节能条件；

如果是，关闭所述控制阀，如果否，打开所述控制阀；

其中，所述节能条件为：

且，

其中，P_罐为氢罐内的氢气压力，P_需为氢氧燃料电池在当前工况下需要的氢气压力；ΔP_转为转子静止时经过所述转子的氢气所产生的压降；C为常数；λ为氢气经过节流孔时的摩擦系数，L为节流孔的长度，W_G为氢气质量流速，d为节流孔的直径；ρ为节流孔内的氢气密度；

Ls为减压活塞与第一限位部的距离；P_中为转子与减压阀之间处的氢气压力；K为减压弹簧的弹性模量，S为减压活塞的截面积。

2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池汽车的节能式减压装置，其特征在于，所述减压弹簧(621)的自然长度小于所述减压腔(62)的轴向尺寸与所述减压活塞(65)的轴向尺寸之差，且，自然状态下，所述减压活塞(65)位于所述减压孔(611)第一端的上游。