一种燃料电池比例阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种用于控制燃料电池所需空气压力和流量的比例阀。

背景技术

燃料电池电动车是以燃料电池作为动力源的汽车，燃料汽车与纯电动汽车除了动力源不同之外，其驱动器、传动系统等部件完全相同。纯燃料电池车只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率附和都由燃料电池承担。

目前燃料电池汽车多采用混合驱动形式，在燃料电池版的基础上，增加了一组电池或超级电容作为另一个动力源。主要结构有：能量控制单元、空气压缩机、燃料电池堆、高压储氢瓶、动力电池组和电动机；高压储氢瓶提供燃料，动力电池组提供额外的功率，让车加速、爬坡和高速运行。在车辆滑行时，能量控制单元将驱动电机变为发电机，从而将部分汽车动能变为电能给动力电池充电。也就是说采用混合动力形式后，不仅可以采用功率较小的电池系统，还可以实现制动能回收，以及使燃料电池系统的运行工况相对比较稳定，有利提高燃料电池系统效率和寿命。

但采用混合动力形式后的以上优点还基于燃料电池系统自身的性能保证。空气压缩机是车用燃料电池阴极供气系统的重要部件，通过对进堆空气进行增压，可以提高燃料电池的功率密度和效率、减小燃料电池系统的尺寸以及根据电堆的输出功率，为燃料电池提供所需压力和流量的干净空气。可见空气压缩机为燃料电池提供的空气压力和流量将直接影响燃料电池系统的性能和成本以及电堆的尺寸。因此，如何有效控制空气压缩机为燃料电池合理的提供空气压力和流量，是现阶段本技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种燃料电池比例阀，可有效控制空气压缩机为燃料电池合理的提供空气压力和流量。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种燃料电池比例阀，包括阀本体，阀本体的内部开设有用于与空气压缩机接通的主进气通道，主进气通道内设置有阀片，阀片上设置有用于带动阀片上下运动的中心杆，中心杆通过围设在中心杆中部的导向套纵向设置在阀本体内，中心杆的顶端通过传动机构连接有设置在阀本体内、用于驱动中心杆上下运动并读取阀片运动位置的电机传感器总成；其中，所述主进气通道的下方通过设置在阀本体底部的阀座垂直接通有用于连接燃料电池的主出气通道，主出气通道开设在阀座内并位于阀片的正下方；所述主进气通道的上方平行接通有用于连接汽车尾气排放装置的辅出气通道，接通处位于阀片的正上方；

当阀片运动到最上方时，阀片位于主进气通道与辅出气通道的接通处，且阀片的上方与阀体密封接触，形成上密封面；

当阀片运动到最上方与最下方之间时，阀片位于主进气通道内，且不与阀体和座圈接触；

当阀片运动到最下方时，阀片位于主出气通道的口径处，且阀片的下方与座圈密封接触，形成下密封面。

优选的，所述阀片焊接在中心杆的下方。

优选的，所述阀片上方的直径大于主进气通道与辅出气通道接通处的口径，阀片下方的直径大于主出气通道的口径。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明通过在阀体内设置三条气体通道，通过阀片控制三条气体通道内的空气压力和流量，不仅可有效控制空气压缩机为燃料电池合理的提供空气压力和流量，预防燃料电池汽车在系统运行中空气压缩机的喘振现象；而且还可在燃料电池汽车系统停机时，与背压阀共同使用，起到封闭系统空气路的作用。另外，在燃料电池汽车系统急停或者背压阀失控的时候，还可起到保护空气压缩机的作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的主通道工作时示意图；

图3为本发明的主、辅通道工作时示意图；

图4为本发明的辅通道工作时示意图。

其中：1.电机传感器总成、2.中心杆、3.阀本体、4.阀片、5.座圈、6.主进气通道、7.主出气通道、8.辅出气通道、9.上密封面、10.下密封面。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

一种燃料电池比例阀，结合图1所示，包括阀本体3，阀本体3的底部设置有阀座5，阀座5上方通过阀片4设置有中心杆2，阀本体3的顶端设置有电机传感器总成1，电机传感器总成1通过传动机构连接在中心杆2上。

阀本体3内开设有三条气体通道，包括主进气通道6、主出气通道7和辅出气通道8，其中主进气通道6和主出气通道7构成气体的主通道，主进气通道6和辅出气通道8构成气体的辅通道。主进气通道6位于座圈5上方，主进气通道6用于通过管道与空气压缩机接通；主出气通道7开设在座圈5内，与主进气通道6垂直接通，主出气通道7用于通过管道连接燃料电池；辅出气通道8位于主进气通道6的上方，且与主进气通道6平行接通，辅出气通道8用于通过管道与汽车尾气排放装置连接，从而可以减小通过主通道的气体压力和流量，同时辅出气通道8的空气通过汽车尾气排放装置排出。

阀片4用于开关阀本体3内的气体通道。阀片4位于主进气通道6与辅出气通道8接通处的正下方，且位于主出气通道7的正上方。阀片4上方的直径大于主进气通道6与辅出气通道8接通处的口径，阀片4下方的直径大于主出气通道7的口径。在装配时，因为阀片4的直径大于主出气通道7的口径，所以需先装配完阀片4后，再将座圈5压入阀本体3内。

阀片4上设置有中心杆2，阀片4和中心杆2通过焊接连接，中心杆2用于带动阀片4上下运动，当阀片4运动到最上方时，阀片4位于主进气通道6与辅出气通道8的接通处，且阀片4的上方与阀体3密封接触，形成上密封面9，封住辅出气通道8，如图2所示，从而开通主通道为燃料电池提供空气；当阀片4运动到最上方与最下方之间时，阀片4位于主进气通道6内，且不与阀体3和座圈5接触，同时开通主通道和辅通道，如图3所示，从而通过调节阀片4在主进气通道6内的位置，适当减小主通道的空气压力和流量，避免空气压缩机的喘振现象和确保燃料电池系统的性能；当阀片4运动到最下方时，阀片4位于主出气通道7的口径处，且阀片4的下方与座圈5密封接触，形成下密封面10，封住主出气通道7，如图4所示，与背压阀共同使用，起到封闭燃料电池汽车系统空气路的作用。

中心杆2通过围设在中心杆2中部的导向套纵向设置在阀本体3内，中心杆2的顶端通过传动机构连接电机传感器总成1。

电机传感器总成1设置在阀本体3内，电机传感器总成1用于驱动中心杆2上下运动并读取阀片4的开度，从而控制阀片4的开度。

本发明在使用时，将主进气通道6通过管道与空气压缩机接通，主出气通道7通过管道与燃料电池接通，辅出气通道8通过管道与汽车尾气排放装置连接；当阀未通电或者通电未驱动时，阀片4位于最上方，辅通道封闭，主通道开通，通过空气压缩机的空气经主通道直接进入燃料电池进行反应；当监测到经过空气压缩机的空气压力过大时，通过电机传感器总成1调节中心杆2的运动，从而调节阀片4，通过阀片4运动的位置调节主通道的空气压力和空气量，此时会有部分空气通过辅出气通道8直接进入汽车尾气排放装置排出；当系统急停，则阀片4运动到最下方，堵住主出气通道7，封闭系统空气路，空气通过辅出气通道8进入汽车尾气排放装置排出。