一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法及装置与流程

1.本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法及装置。


背景技术：

2.随着国家政策大力扶持，氢能行业发展愈演愈烈，燃料电池发动机技术在氢能行业中发展起到举足轻重的作用，受到了市场的青睐。随着其市场推广，对燃料电池的可靠性和经济性要求也越来越高，特别是要求发动机内氢喷性能稳定。
3.在零部件加工组装过程中，不能保证所有的氢喷的状态一致。且由于氢喷内孔径的加工误差，相同的加电时间内供入电堆的氢气不同，一但出现氢气压力过高，会导致燃料电池的失效，若打开氢腔侧安全阀，则会导致氢气大量浪费。
4.中国专利cn110797558a在尾排阀动作时，通过在喷射流量中增加前馈补偿流量，弥补尾排阀开启时的流量损失，维持氢侧压力。其前馈补偿流量采取一段延时后的梯形曲线模拟得到，虽然考虑了尾排阀动作延时，但是仅根据尾排阀动作延时来确定尾排阀开启时损失的氢气流量显然不准确，同样导致确定的前馈补偿流量不准确，导致氢气压力控制精度较差。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，用以解决现有技术未能有效控制氢喷导致燃料电池易失效或氢气浪费的问题。
6.一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，包括如下步骤：
7.s1.通过预实验确定氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；
8.s2.在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；
9.s3.将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数；
10.s4.根据每一氢喷射器包含的修正系数生成一个信息码，在氢喷射器组装完成后加工在相应的氢喷射器壳体上；
11.s5.在燃料电池发动机装配时，扫描选定的氢喷射器的信息码，将提取的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整。
12.上述技术方案的有益效果如下：该流量控制方法通过发动机制造过程中的流量修正，能够保证每一个氢喷射器的在相同的加电时间内进行的供给的氢气的量一致，均等于标准流量，减少机械加工过程中尺寸加工偏差导致压力不稳定的情况，从而提升发动机的使用可靠性。通过流量修正，氢喷射器无需进行额外结合尾排阀动作进行流量补偿，提升电
磁阀体的可靠性。流量修正后，氢气供给保持与标准流量一致，供氢子系统的安全阀极少打开，减少了氢气的浪费，提升经济型。
13.基于上述方法的进一步改进，所述信息码包括二维码、条形码或十进制序列号中的至少一种；并且，
14.所述信息码作为永久性标识制备在氢喷射器壳体上。
15.进一步，所述标准流量进一步包括多种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；并且，
16.所述实际流量进一步包括多种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量。
17.进一步，该流量控制方法还包括如下步骤：
18.s6.在燃料电池发动机启动或改变当前运行状态时，获取燃料电池需求输出功率对应的氢喷射器内相应电磁阀的理论开启占空比；
19.s7.根据所述相应电磁阀的理论开启占空比，结合燃料电池需求输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的修正系数，得出相应电磁阀的修正后开启占空比，进而根据该修正后开启占空比控制氢喷射器的运行。
20.进一步，步骤s1进一步包括：
21.s11.选取相同时间生产的同一批次、预设数量的氢喷射器，获取每一氢喷射器的主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；
22.s12.对上述实际流量进行统计，得出主喷嘴、旁通喷嘴各自的平均流量，作为氢喷射器的主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量。
23.进一步，步骤s11中，氢喷射器的数量≥100；并且，
24.步骤s4中，所述信息码通过打刻或喷涂工艺制备在氢喷射器壳体上。
25.进一步，步骤s2进一步包括：
26.s21.在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，多次检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量：
27.s22.筛除检测结果不一致的主喷嘴、旁通喷嘴，获取检测结果一致的每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量。
28.另一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池用氢喷射器的流量控制装置，包括：
29.流量检测单元，用于在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量，发送至数据分析与处理单元；
30.数据分析与处理单元，用于接收氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；以及，将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数；以及，根据每一氢喷射器包含的修正系数生成一个信息码，发送至信息码制备单元和装配控制单元；
31.信息码制备单元，用于在氢喷射器组装完后成将上述信息码加工在相应的氢喷射器壳体上；
32.装配控制单元，用于在燃料电池发动机装配时，识别选定的氢喷射器的信息码，将提取的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整。
33.进一步，流量检测单元进一步包括：
34.物理尺寸检测子单元，用于在主喷嘴、旁通喷嘴加工完成后，获取其外观以及孔径，识别主喷嘴、旁通喷嘴加工是否合格，若不合格，发出不合格预警，以供操作者筛除不合格的主喷嘴、旁通喷嘴；
35.通气检测子单元，用于对加工合格的主喷嘴、旁通喷嘴进行流量检测，获取主喷嘴、旁通喷嘴输出的实际气体流量。
36.进一步，信息码制备单元包括喷涂设备或刻蚀设备、防腐蚀加工设备，以及信息码检测子单元；其中，
37.防腐蚀加工设备，用于对氢喷射器壳体上的信息码进行防尘、耐高温、防腐蚀处理；
38.信息码检测子单元，用于对防腐蚀加工设备加工后的信息码进行检测，以保证该信息码满足预设的防尘、耐高温、防腐蚀需求。
39.提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本发明的重要特征或必要特征，也无意限制本发明的范围。
附图说明
40.通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
41.图1示出了实施例1流量控制方法的步骤示意图；
42.图2示出了实施例2流量控制方法对应的发动机制造执行流程示意图。
具体实施方式
43.下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
44.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
45.下面首先介绍本发明涉及的技术术语：
46.燃料电池发动机：一种能量转化装置，按电化学原理把贮存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能。
47.氢喷射器：燃料电池发动机的供氢子系统中的核心部件。氢喷射器为电磁阀和机械加工零部件组装构成。
48.实施例1
49.本发明的一个实施例，公开了一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，该方法适用于目前大多数的氢喷射器，如图1所示，该方法包括如下步骤：
50.s1.通过预实验确定氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；
51.s2.在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量(实现百分之百的流量监测)；
52.s3.将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数(使用方通过该系数可以进行适当的修正氢喷射器的加电时间，该修正系数包括主喷嘴达到其标准流量的修正系数、旁通喷嘴达到其标准流量的修正系数)；
53.s4.根据每一氢喷射器包含的修正系数(即主喷嘴达到其标准流量的修正系数、旁通喷嘴达到其标准流量的修正系数)生成一个信息码，在氢喷射器组装完成后加工在相应的氢喷射器壳体上；
54.s5.在燃料电池发动机装配时，扫描选定的氢喷射器的信息码，将提取的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整(使得氢喷射器输出的气体流量达到目标流量)。
55.需说明的是，上述流量控制方法适用于现有大多数氢喷射器，示例性地，参见中国专利cn114447371a、cn114914480a、cn217955914u、cn202110924346.0中的任一个。主喷嘴、旁通喷嘴可以是氢喷射器内的单独机构，也可以是主喷射器和旁通喷射器的喷头，此处可不进行限定。
56.实施时，通过上述流量控制方法对每一氢喷射器单独配备了修正系数，该修正系数可在氢喷射器上进行永久标识，便于识别。修正系数可通过条形码、二维码、十进制数据的方式进行展示，便于便于工业扫码器使用。
57.与现有技术相比，本实施例提供的流量控制方法通过发动机制造过程中的流量修正，能够保证每一个氢喷射器的在相同的加电时间内进行的供给的氢气的量一致，均等于标准流量，减少机械加工过程中尺寸加工偏差导致压力不稳定的情况，从而提升发动机的使用可靠性。通过流量修正，氢喷射器无需进行额外结合尾排阀动作进行流量补偿，提升电磁阀体的可靠性。流量修正后，氢气供给保持与标准流量一致，供氢子系统的安全阀极少打开，减少了氢气的浪费，提升经济型。
58.实施例2
59.在实施例1的基础上进行改进，所述信息码包括二维码、条形码或十进制序列号中的至少一种。并且，所述信息码作为永久性标识制备(打刻或喷涂)在氢喷射器壳体上。
60.优选地，所述标准流量进一步包括多种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量。并且，所述实际流量进一步包括多种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量。
61.优选地，该流量控制方法还包括如下步骤：
62.s6.在燃料电池发动机启动或改变当前运行状态时，获取燃料电池需求输出功率对应的氢喷射器内相应电磁阀的理论开启占空比；
63.s7.根据所述相应电磁阀的理论开启占空比，结合燃料电池需求输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的修正系数，得出相应电磁阀的修正后开启占空比，进而根据该修正
后开启占空比控制氢喷射器的运行。
64.优选地，步骤s1进一步包括：
65.s11.选取相同时间生产的同一批次、预设数量的氢喷射器，获取每一氢喷射器的主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；
66.s12.对上述实际流量进行统计(计算)，得出主喷嘴、旁通喷嘴各自的平均流量，作为氢喷射器的主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量。
67.可选地，步骤s13也可以选择出现概率最高的流量，作为标准流量。
68.优选地，步骤s11中，氢喷射器的数量≥100。需要百分百进行流量监测，识别出主喷嘴和旁通喷嘴的流量。
69.步骤s4中，所述信息码通过打刻或喷涂工艺制备在氢喷射器壳体上。
70.优选地，步骤s2进一步包括：
71.s21.在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，多次检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量：
72.s22.筛除检测结果不一致的主喷嘴、旁通喷嘴，获取检测结果一致的每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量。
73.优选地，上述标准流量可采用滚动方式进行统计标定，具体工序参见图2。
74.优选地，步骤s5发动机控制器将该修正系数乘以原氢喷射器内相应电磁阀的开启占空比得到修正后的开启占空比，对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整，即控制氢喷射器内相应电磁阀执行修正后的开启占空比。
75.与现有技术相比，本实施例提供的燃料电池用氢喷射器的流量控制方法具有如下有益效果：
76.1、进一步减少了机械加工过程中尺寸加工偏差导致压力不稳定的情况，从而提升了氢喷射器的可靠性。
77.2、流量的修正系数能够数据化显示和传输，便于后期发动机气密问题进行追溯。
78.3、流量修正后，氢气供给保持与标准流量一致，无需增加尾排阀的负担，且供氢子系统的安全阀极少打开，减少了氢气的浪费，提升了用户使用体验。
79.实施例3
80.本发明还公开了一种燃料电池用氢喷射器的流量控制装置，包括流量检测单元、数据分析与处理单元、信息码制备单元和装配控制单元。
81.流量检测单元，用于在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量，发送至数据分析与处理单元。
82.数据分析与处理单元，用于接收氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；以及，将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数；以及，根据每一氢喷射器包含的修正系数生成一个信息码，发送至信息码制备单元和装配控制单元。
83.信息码制备单元，用于在氢喷射器组装完后成将上述信息码加工在相应的氢喷射器壳体上。
84.装配控制单元，用于在燃料电池发动机装配时，识别选定的氢喷射器的信息码，将提取的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相
应电磁阀的开启时间进行调整。
85.优选地，流量检测单元进一步包括物理尺寸检测子单元、通气检测子单元。
86.物理尺寸检测子单元，用于在主喷嘴、旁通喷嘴加工完成后，获取其外观以及孔径，识别主喷嘴、旁通喷嘴加工是否合格，若不合格，发出不合格预警，以供操作者筛除不合格的主喷嘴、旁通喷嘴。
87.通气检测子单元，用于对加工合格的主喷嘴、旁通喷嘴进行流量检测，获取主喷嘴、旁通喷嘴输出的实际气体流量。
88.优选地，信息码制备单元包括喷涂设备或刻蚀设备、防腐蚀加工设备，以及信息码检测子单元。
89.防腐蚀加工设备，用于对氢喷射器壳体上的信息码进行防尘、耐高温、防腐蚀处理。
90.信息码检测子单元，用于对防腐蚀加工设备加工后的信息码进行检测，以保证该信息码满足预设的防尘、耐高温、防腐蚀需求
。
91.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，其特征在于，包括：s1.通过预实验确定氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；s2.在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；s3.将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数；s4.根据每一氢喷射器包含的修正系数生成一个信息码，在氢喷射器组装完成后加工在相应的氢喷射器壳体上；s5.在燃料电池发动机装配时，扫描选定的氢喷射器的信息码，将提取的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整。2.根据权利要求1所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，其特征在于，所述信息码包括二维码、条形码或十进制序列号中的至少一种；并且，所述信息码作为永久性标识制备在氢喷射器壳体上。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，其特征在于，所述标准流量进一步包括多种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；并且，所述实际流量进一步包括多种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；所述修正系数进一步包括多种种燃料燃料电池输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的修正系数。4.根据权利要求3所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：s6.在燃料电池发动机启动或改变当前运行状态时，获取燃料电池需求输出功率对应的氢喷射器内相应电磁阀的理论开启占空比；s7.根据所述相应电磁阀的理论开启占空比，结合燃料电池需求输出功率对应的主喷嘴、旁通喷嘴各自的修正系数，得出相应电磁阀的修正后开启占空比，进而根据该修正后开启占空比控制氢喷射器的运行。5.根据权利要求1、2、4任一项所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：s11.选取相同时间生产的同一批次、预设数量的氢喷射器，获取每一氢喷射器的主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；s12.对上述实际流量进行统计，得出主喷嘴、旁通喷嘴各自的平均流量，作为氢喷射器的主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量。6.根据权利要求5所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制方法，其特征在于，步骤s11中，氢喷射器的数量≥100；并且，步骤s4中，所述信息码通过打刻或喷涂工艺制备在氢喷射器壳体上。7.根据权利要求6所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制装置，其特征在于，步骤s2进一步包括：
s21.在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，多次检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；s22.筛除检测结果不一致的主喷嘴、旁通喷嘴，获取检测结果一致的每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量。8.一种燃料电池用氢喷射器的流量控制装置，其特征在于，包括：流量检测单元，用于在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量，发送至数据分析与处理单元；数据分析与处理单元，用于接收氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；以及，将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数；以及，根据每一氢喷射器包含的修正系数生成一个信息码，发送至信息码制备单元和装配控制单元；信息码制备单元，用于在氢喷射器组装完后成将上述信息码加工在相应的氢喷射器壳体上；装配控制单元，用于在燃料电池发动机装配时，识别选定的氢喷射器的信息码，将提取的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整。9.根据权利要求8所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制装置，其特征在于，流量检测单元进一步包括：物理尺寸检测子单元，用于在主喷嘴、旁通喷嘴加工完成后，获取其外观以及孔径，识别主喷嘴、旁通喷嘴加工是否合格，若不合格，发出不合格预警，以供操作者筛除不合格的主喷嘴、旁通喷嘴；通气检测子单元，用于对加工合格的主喷嘴、旁通喷嘴进行流量检测，获取主喷嘴、旁通喷嘴输出的实际气体流量。10.根据权利要求9所述的燃料电池用氢喷射器的流量控制装置，其特征在于，信息码制备单元包括喷涂设备或刻蚀设备、防腐蚀加工设备，以及信息码检测子单元；其中，防腐蚀加工设备，用于对氢喷射器壳体上的信息码进行防尘、耐高温、防腐蚀处理；信息码检测子单元，用于对防腐蚀加工设备加工后的信息码进行检测，以保证该信息码满足预设的防尘、耐高温、防腐蚀需求。

技术总结
本发明提供了一种燃料电池用氢喷射器的流量控制方法及装置，属于燃料电池技术领域，解决了现有技术未能有效控制氢喷导致燃料电池易失效或氢气浪费的问题。该方法包括：通过预实验确定氢喷射器内主喷嘴、旁通喷嘴各自的标准流量；在制备氢喷射器时，待主喷嘴、旁通喷嘴加工完毕后，检测每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量；将每一主喷嘴、旁通喷嘴各自的实际流量与对应标准流量进行对比，确定每一主喷嘴、旁通喷嘴达到各自标准流量的修正系数；在燃料电池发动机装配时，将选定的氢喷射器对应的修正系数录入发动机控制器中，以使发动机控制器根据该修正系数对氢喷射器内相应电磁阀的开启时间进行调整。的开启时间进行调整。的开启时间进行调整。


技术研发人员：马宏 陈勇刚 董志亮 周宝 李飞强
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：2023.08.10
技术公布日：2023/10/7