燃料电池汽车动力系统及其多功能压力控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明揭示了一种燃料电池汽车动力系统及其多功能压力控制系统，多功能压力控制系统包括喷氢系统、引射器；喷氢系统包括高压压力传感器、不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、拉法尔腔体、低压压力传感器接入口、泄压阀、气体进出口。所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连；所述多功能压力控制系统出口与电堆进气口相连。所述喷嘴的入口与喷氢电磁阀出口相连；所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连，进入引射器。本发明提出的燃料电池汽车动力系统及其多功能压力控制系统，可满足燃料电池的压力及流量需求，同时可加湿燃料电池动力系统的膜电极，减少氢气排入大气的含量，达到了安全、高效、合理的目的。
【专利说明】
燃料电池汽车动力系统及其多功能压力控制系统
技术领域
[0001] 本发明属于燃料电池汽车技术领域，设及一种燃料电池汽车动力系统，尤其设及 一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济的持续增长，人民生活水平的不断提高，汽车已经成为人们出 行的必备工具，随着城市雾靈化的增加，新能源汽车已经成为人们开发、使用的方向，而燃 料电池汽车更成为人们向往的目标。
[0003] 燃料电池汽车基本不产生二氧化碳，作为新一代新能源汽车，系统的优化及关键 零部件的设计与开发能够让燃料电池动力系统寿命更长久，尾排氨气量更少，尾排氨气量 可能危害人的生命健康，而多功能压力控制系统的应用，能够最大限度提高氨气的利用率， 增加燃料电池的使用寿命。本发明的目的是为了燃料电池动力系统更好的增加氨气的利用 率，尽可能的让氨气少的排放到大气中，使电堆在最佳的压力、湿度范围内安全、高效工作 的目的。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是:提供一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控 制系统，可满足燃料电池的压力及流量需求，同时可加湿燃料电池动力系统的膜电极，减少 氨气排入大气的含量，达到了安全、高效、合理的目的。
[0005] 此外，本发明还提供一种燃料电池汽车动力系统，可满足燃料电池的压力及流量 需求，同时可加湿燃料电池动力系统的膜电极，减少氨气排入大气的含量，达到了安全、高 效、合理的目的。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，包括喷氨系统、引射器;喷氨 系统包括高压压力传感器、不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、 拉法尔腔体、低压压力传感器接入口、泄压阀、气体进出口；
[000引所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控 制系统出口与电堆进气口相连；
[0009] 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氨系统相连;所述多功能压力 控制系统的喷氨系统与引射器连接处采用流线型设计；
[0010] 所述多功能压力控制系统的内部采用精准的模拟计算，保证系统渐缩渐扩最优的 设计，并经过模拟计算；
[0011] 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀;所述多功能压力控制系统的入 口处装有一定频率开启的电磁阀；所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感 器；
[0012] 所述喷嘴的入口与喷氨电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连， 进入引射器；
[0013] 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳 的流速与扩压；
[0014] 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第 一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状；
[0015] 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气 体参数W及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同 的引射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴 极入口端压力随动；
[0016] 所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外 接压力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连；
[0017] 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区、第 五缓冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区依次连接；
[0018] 燃料电池氨气在喷氨阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴 缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的 加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压， 燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后 的加湿氨气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次 在第二缓冲区内缓冲，进入第Ξ扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内 测试压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氨气，在一定压力上喷入电堆内部；
[0019] 燃料电池动力系统在运行过程中，氨气在喷氨阀的作用下进行加速，在引射器的 作用下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氨气和水汽的混合气体引射到引射器内 部，时时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压；
[0020] 所述燃料电池氨气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电 堆前达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功 能压力控制系统的内部A，高压压力传感器检测到高压，先经过不同频率的喷氨电磁阀d的 加压作用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氨与引射优化连接处e 内部进行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域B的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管 的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区 域，会形成一定的负压，燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相 连入口 g处进入，混合后的加湿氨气在喷腔A内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入加速 区域内加速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最后在 低压测压区域b内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔排出口 i把加湿混合的氨气， 在一定压力、流量及湿度的作用下喷入电堆内部；
[0021] 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、 缓压等一系列的作用后，保证了进入电堆的氨气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提 下进入电堆，同时把电堆尾排的氨气引射到引射器内，保证了氨气的使用率，有利于燃料电 池动力系统内部氨气完全反应，产生更多的电能。
[0022] 一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，包括喷氨系统、引射器;喷氨 系统包括高压压力传感器、不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、 拉法尔腔体、低压压力传感器接入口、泄压阀、气体进出口；
[0023] 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控 制系统出口与电堆进气口相连；
[0024] 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氨系统相连；
[0025] 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀;所述多功能压力控制系统的入 口处装有一定频率开启的电磁阀；所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感 器；
[0026] 所述喷嘴的入口与喷氨电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连， 进入引射器。
[0027] 作为本发明的一种优选方案，所述多功能压力控制系统的喷氨系统与引射器连接 处采用流线型设计；
[0028] 所述多功能压力控制系统的内部采用精准的模拟计算，保证系统渐缩渐扩最优的 设计，并经过模拟计算。
[0029] 作为本发明的一种优选方案，所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷 嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳的流速与扩压；
[0030] 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第 一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状；
[0031] 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气 体参数W及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同 的引射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴 极入口端压力随动；
[0032] 所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外 接压力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连。
[0033] 作为本发明的一种优选方案，所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第Ξ 扩压区、第四缓冲整合区、第五缓冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、 第四缓冲整合区依次连接；
[0034] 燃料电池氨气在喷氨阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴 缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的 加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压， 燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后 的加湿氨气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次 在第二缓冲区内缓冲，进入第Ξ扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内 测试压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氨气，在一定压力上喷入电堆内部；
[0035] 燃料电池动力系统在运行过程中，氨气在喷氨阀的作用下进行加速，在引射器的 作用下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氨气和水汽的混合气体引射到引射器内 部，时时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压。
[0036] 作为本发明的一种优选方案，所述燃料电池氨气经过减压阀的作用后，在多功能 压力控制系统的作用下进入电堆前达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长 寿命的运转;具体包括:在多功能压力控制系统的内部A,检测到高压压力传感器，先经过不 同频率的喷氨电磁阀d的加压作用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道 喷氨与引射优化连接处e内部进行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域B的作用下进 行加速缓冲，在拉法尔管的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔 中，在喷嘴与喷腔的下部区域，会形成一定的负压，燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用 下，由喷腔与汽水分离器相连入口g处进入，混合后的加湿氨气在喷腔内一同加速，在缓冲 区内稍作缓冲后，进入加速区域内加速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整 合区域内进行整合，最后在低压测压区域b内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔 排出口 i把加湿混合的氨气，在一定压力、流量及湿度的作用下喷入电堆内部；
[0037] 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、 缓压等一系列的作用后，保证了进入电堆的氨气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提 下进入电堆，同时把电堆尾排的氨气引射到引射器内，保证了氨气的使用率，有利于燃料电 池动力系统内部氨气完全反应，产生更多的电能。
[0038] 一种燃料电池汽车动力系统，包括：电动机、燃料电池、多功能压力控制系统、尾气 处理装置，电动机分别连接燃料电池、尾气处理装置；
[0039] 所述尾气处理装置包括:氨气管道、氨气水分离器、空气管道、水封板、尾气混合排 气管、筒体；
[0040] 所述氨气管道的一端为氨气进气口，氨气进气口设置于筒体外；另一端设有氨气 排气口，氨气排气口设置于筒体内，氨气排气口朝向第一方向；氨气管道中设置氨气水分离 器；
[0041 ]所述空气管道的一端为空气进气口，空气进气口设置于筒体外；另一端设有空气 排气口，空气排气口设置于筒体内，空气排气口朝向第二方向；第二方向与第一方向朝向相 反，且均排向筒体内壁;空气排气口设有水封装置，防止停机后空气端倒吸；
[0042] 所述氨气管道、空气管道设置于筒体的第一端，尾气混合排气管设置于筒体的第 -*玉山 ^ 乂而；
[0043] 所述尾气混合排气管的第一端为混合气体进气口，混合气体进气口设置于筒体 内；混合气体进气口距离筒体第二端设定距离;尾气混合排气管的第二端设有混合气体排 气口，混合气体排气口设置于筒体外；
[0044] 所述混合后的排气端在充分混合后排入大气中；利用气体自身的密度特性，箱体 内还设有若干导流板；
[0045] 定期的氨气排气在水分离器下把水分离开来，氨气排入筒体中；连续的空气排气 排入筒体中，与少量的氨气充分混合后排出大气中；水封板接在空气排气尾端，防止燃料电 池汽车停机时空气与氨气的倒吸；
[0046] 所述氨气水分离器包括:汽水混合排气口、汽水分离室、液态水排出口、水汽排出 口、第二筒体、堵头；
[0047] 所述汽水混合排气口与燃料电池动力系统的排气口相连；
[0048] 所述汽水分离室经过检核计算，达到最优的混合设计;根据伯努利方程，
计算而得出；其中ΔΡ为氨气与空气混合压差，Pi为空气 进入尾气处理装置的压力，P2为氨气进入尾气处理装置的压力，化为空气的密度，化为空气 的密度，VI为空气进入尾气处理装置的流速，V2为空气进入尾气处理装置的流速；
[0049] 所述液态水排出口低于汽水分离室设计，保证足够的液态水流出；
[0050] 所述水汽排出口在分离液态水后，让水汽再次进入引射器中循环利用；
[0051] 所述燃料电池动力系统在运行过程中，定期的氨气排放带走燃料电池内部的液态 水，在汽水分离器的作用下，把液态的水分离出去，排到大气中，其余水汽通过引射器的原 理再次进入燃料电池内部参与循环反应，防止氨气过多的排入大气，同时减少整个燃料电 池动力系统加湿器的成本；
[0052] 所述氨气管道内设有第一流量传感器、第一浓度传感器，氨气管道靠近氨气进气 口设有第一阀口、第一阀口控制机构；
[0053] 所述空气管道设有第二流量传感器，空气管道靠近空气进气口设有第二阀口、第 二阀口控制机构；
[0054] 所述第一流量传感器、第一浓度传感器、第二流量传感器将感应的数据反馈至一 主处理器，主处理器根据感应数据分别通过第一阀口控制机构、第二阀口控制机构控制第 一阀口、第二阀口的开度；
[0055] 所述多功能压力控制系统包括喷氨系统、引射器;喷氨系统包括高压压力传感器、 不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、拉法尔腔体、低压压力传感 器接入口、泄压阀、气体进出口；
[0056] 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控 制系统出口与电堆进气口相连；
[0057] 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氨系统相连;所述多功能压力 控制系统的喷氨系统与引射器连接处采用流线型设计；
[0058] 所述多功能压力控制系统的内部采用精准的模拟计算，保证系统渐缩渐扩最优的 设计，并经过模拟计算；
[0059] 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀;所述多功能压力控制系统的入口 处装有一定频率开启的电磁阀;所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感器；
[0060] 所述喷嘴的入口与喷氨电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连， 进入引射器；
[0061] 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳 的流速与扩压；
[0062] 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第 一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状；
[0063] 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气 体参数W及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同 的引射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴 极入口端压力随动；
[0064] 所述引射器的喷腔入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压 力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连；
[0065] 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区、第 五缓冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区依次连接；
[0066] 燃料电池氨气在喷氨阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴 缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的 加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压， 燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后 的加湿氨气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次 在第二缓冲区内缓冲，进入第Ξ扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内 测试压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氨气，在一定压力上喷入电堆内部；
[0067] 燃料电池动力系统在运行过程中，氨气在喷氨阀的作用下进行加速，在引射器的 作用下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氨气和水汽的混合气体引射到引射器内 部，时时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压；
[0068] 所述燃料电池氨气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电 堆前达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功 能压力控制系统的内部Α，高压压力传感器检测到高压，先经过不同频率的喷氨电磁阀d的 加压作用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氨与引射优化连接处e 内部进行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域B的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管 的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区 域，会形成一定的负压，燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相 连入口 g处进入，混合后的加湿氨气在喷腔内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入加速 区域内加速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最后在 低压测压区域b内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔排出口 i把加湿混合的氨气， 在一定压力、流量及湿度的作用下喷入电堆内部；
[0069] 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、 缓压等一系列的作用后，保证了进入电堆的氨气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提 下进入电堆，同时把电堆尾排的氨气引射到引射器内，保证了氨气的使用率，有利于燃料电 池动力系统内部氨气完全反应，产生更多的电能。
[0070] 本发明的有益效果在于:本发明提出的燃料电池汽车动力系统及其多功能压力控 制系统，可满足燃料电池的压力及流量需求，同时可加湿燃料电池动力系统的膜电极，减少 氨气排入大气的含量，达到了安全、高效、合理的目的。
[0071] 本发明利用了气体负压、拉法儿技术的原理特性，在一定压力下改变流速，增强了 汽水混合物自吸功能，保证了膜电极的湿润功能；同时喷氨电磁阀的频发动作，增强了电堆 合适的压力与流量需求;满足了电堆需要的压力、流量与湿度的要求。
【附图说明】
[0072] 图1为本发明多功能压力控制系统的结构示意图。
[0073] 图2为本发明多功能压力控制系统的另一结构示意图。
[0074] A、多功能压力控制箱体系统 B、喷嘴缓冲区
[0075] a、减压阀入口 b、低压压力传感器接入口
[0076] C、高压压力传感器 d、电磁阀
[0077] e、喷氨引射优化连接处 f、喷嘴放置口
[007引 g、引射口 h、泄压阀
[0079] i、电堆进气口 1、流动腔体
[0080] 2、喷嘴 3、拉法而腔体
[0081 ] 4、气体进出口
【具体实施方式】
[0082 ]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0083] 实施例一
[0084] 请参阅图1、图2,本发明掲示了一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系 统，包括喷氨系统、引射器;喷氨系统包括高压压力传感器C、不同频率的电磁阀d、流动腔体 1;引射器包括拉法尔结构的喷嘴2、拉法尔腔体3、低压压力传感器接入口b、泄压阀h、气体 进出口 4。
[0085] 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控 制系统出口与电堆进气口 i相连；
[0086] 所述多功能压力控制系统的引射口附近与电堆回氨系统相连;所述多功能压力控 制系统的喷氨系统与引射器连接处采用流线型设计；
[0087] 所述多功能压力控制系统的内部采用精准的模拟计算，保证系统渐缩渐扩最优的 设计，并经过模拟计算；
[0088] 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀h;所述多功能压力控制系统的 入口处装有一定频率开启的电磁阀d;所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传 感器；
[0089] 所述喷嘴的入口与喷氨电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连， 进入引射器；
[0090] 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳 的流速与扩压；
[0091] 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第 一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状；
[0092] 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气 体参数W及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同 的引射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴 极入口端压力随动；
[0093] 所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外 接压力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连；
[0094] 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区、第 五缓冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区依次连接； [00M]燃料电池氨气在喷氨阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴 缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的 加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压， 燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后 的加湿氨气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次 在第二缓冲区内缓冲，进入第Ξ扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内 测试压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氨气，在一定压力上喷入电堆内部；
[0096] 燃料电池动力系统在运行过程中，氨气在喷氨阀的作用下进行加速，在引射器的 作用下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氨气和水汽的混合气体引射到引射器内 部，时时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压；
[0097] 所述燃料电池氨气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电 堆前达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功 能压力控制系统的内部A，高压压力传感器检测到高压，先经过不同频率的喷氨电磁阀d的 加压作用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氨与引射优化连接处e 内部进行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域B的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管B 的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区 域，会形成一定的负压，燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相 连的引射口 g处进入，混合后的加湿氨气在喷腔内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入 加速区域内加速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最 后在低压测压区域(低压压力传感器接入口b)内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷 腔排出口（电堆进气口 i)把加湿混合的氨气，在一定压力、流量及湿度的作用下喷入电堆内 部；
[0098] 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、 缓压等一系列的作用后，保证了进入电堆的氨气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提 下进入电堆，同时把电堆尾排的氨气引射到引射器内，保证了氨气的使用率，有利于燃料电 池动力系统内部氨气完全反应，产生更多的电能。
[0099] 实施例二
[0100] 一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，包括喷氨系统、引射器;喷氨 系统包括高压压力传感器、不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、 拉法尔腔体、低压压力传感器接入口、泄压阀、气体进出口。
[0101] 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控 制系统出口与电堆进气口相连。所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氨系统 相连。
[0102] 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀;所述多功能压力控制系统的入 口处装有一定频率开启的电磁阀；所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感 器。
[0103] 所述喷嘴的入口与喷氨电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连， 进入引射器。
[0104] 实施例立
[0105] 一种燃料电池汽车动力系统，包括：电动机、燃料电池、多功能压力控制系统、尾气 处理装置，电动机分别连接燃料电池、尾气处理装置；
[0106] 所述尾气处理装置包括:氨气管道、氨气水分离器、空气管道、水封板、尾气混合排 气管、筒体；
[0107] 所述氨气管道的一端为氨气进气口，氨气进气口设置于筒体外；另一端设有氨气 排气口，氨气排气口设置于筒体内，氨气排气口朝向第一方向；氨气管道中设置氨气水分离 器；
[0108] 所述空气管道的一端为空气进气口，空气进气口设置于筒体外；另一端设有空气 排气口，空气排气口设置于筒体内，空气排气口朝向第二方向；第二方向与第一方向朝向相 反，且均排向筒体内壁;空气排气口设有水封装置，防止停机后空气端倒吸；
[0109] 所述氨气管道、空气管道设置于筒体的第一端，尾气混合排气管设置于筒体的第 -*玉山 ^ 乂而；
[0110] 所述尾气混合排气管的第一端为混合气体进气口，混合气体进气口设置于筒体 内；混合气体进气口距离筒体第二端设定距离;尾气混合排气管的第二端设有混合气体排 气口，混合气体排气口设置于筒体外；
[0111] 所述混合后的排气端在充分混合后排入大气中；利用气体自身的密度特性，箱体 内还设有若干导流板；
[0112] 定期的氨气排气在水分离器下把水分离开来，氨气排入筒体中；连续的空气排气 排入筒体中，与少量的氨气充分混合后排出大气中；水封板接在空气排气尾端，防止燃料电 池汽车停机时空气与氨气的倒吸；
[0113] 所述氨气水分离器包括:汽水混合排气口、汽水分离室、液态水排出口、水汽排出 口、第二筒体、堵头；
[0114] 所述汽水混合排气口与燃料电池动力系统的排气口相连；
[0115] 所述汽水分离室经过检核计算，达到最优的混合设计;根据伯努利方程，
计算而得出；其中ΔΡ为氨气与空气混合压差，Pi为空气 进入尾气处理装置的压力，P2为氨气进入尾气处理装置的压力，化为空气的密度，化为空气 的密度，VI为空气进入尾气处理装置的流速，V2为空气进入尾气处理装置的流速；
[0116] 所述液态水排出口低于汽水分离室设计，保证足够的液态水流出；
[0117] 所述水汽排出口在分离液态水后，让水汽再次进入引射器中循环利用；
[0118] 所述燃料电池动力系统在运行过程中，定期的氨气排放带走燃料电池内部的液态 水，在汽水分离器的作用下，把液态的水分离出去，排到大气中，其余水汽通过引射器的原 理再次进入燃料电池内部参与循环反应，防止氨气过多的排入大气，同时减少整个燃料电 池动力系统加湿器的成本；
[0119] 所述氨气管道内设有第一流量传感器、第一浓度传感器，氨气管道靠近氨气进气 口设有第一阀口、第一阀口控制机构；
[0120] 所述空气管道设有第二流量传感器，空气管道靠近空气进气口设有第二阀口、第 二阀口控制机构；
[0121] 所述第一流量传感器、第一浓度传感器、第二流量传感器将感应的数据反馈至一 主处理器，主处理器根据感应数据分别通过第一阀口控制机构、第二阀口控制机构控制第 一阀口、第二阀口的开度；
[0122] 所述多功能压力控制系统包括喷氨系统、引射器;喷氨系统包括高压压力传感器、 不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、拉法尔腔体、低压压力传感 器接入口、泄压阀、气体进出口；
[0123] 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控 制系统出口与电堆进气口相连；
[0124] 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氨系统相连;所述多功能压力 控制系统的喷氨系统与引射器连接处采用流线型设计；
[0125] 所述多功能压力控制系统的内部采用精准的模拟计算，保证系统渐缩渐扩最优的 设计，并经过模拟计算；
[0126] 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀;所述多功能压力控制系统的入 口处装有一定频率开启的电磁阀；所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感 器；
[0127] 所述喷嘴的入口与喷氨电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连， 进入引射器；
[0128] 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳 的流速与扩压；
[0129] 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第 一喷嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状；
[0130] 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气 体参数W及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同 的引射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴 极入口端压力随动；
[0131] 所述引射器的喷腔入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压 力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连；
[0132] 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区、第 五缓冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第Ξ扩压区、第四缓冲整合区依次连接；
[0133] 燃料电池氨气在喷氨阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴 缓冲区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的 加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压， 燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后 的加湿氨气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次 在第二缓冲区内缓冲，进入第Ξ扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内 测试压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氨气，在一定压力上喷入电堆内部；
[0134] 燃料电池动力系统在运行过程中，氨气在喷氨阀的作用下进行加速，在引射器的 作用下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氨气和水汽的混合气体引射到引射器内 部，时时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压；
[0135] 所述燃料电池氨气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电 堆前达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功 能压力控制系统的内部A，高压压力传感器检测到高压，先经过不同频率的喷氨电磁阀d的 加压作用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氨与引射优化连接处e 内部进行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域B的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管 的作用下经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区 域，会形成一定的负压，燃料电池电堆的回氨气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相 连入口 g处进入，混合后的加湿氨气在喷腔内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入加速 区域内加速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最后在 低压测压区域b内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔排出口 i把加湿混合的氨气， 在一定压力、流量及湿度的作用下喷入电堆内部；
[0136] 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、 缓压等一系列的作用后，保证了进入电堆的氨气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提 下进入电堆，同时把电堆尾排的氨气引射到引射器内，保证了氨气的使用率，有利于燃料电 池动力系统内部氨气完全反应，产生更多的电能。
[0137] 综上所述，本发明提出的燃料电池汽车动力系统及其多功能压力控制系统，可满 足燃料电池的压力及流量需求，同时可加湿燃料电池动力系统的膜电极，减少氨气排入大 气的含量，达到了安全、高效、合理的目的。
[0138] 本发明利用了气体负压、拉法儿技术的原理特性，在一定压力下改变流速，增强了 汽水混合物自吸功能，保证了膜电极的湿润功能；同时喷氨电磁阀的频发动作，增强了电堆 合适的压力与流量需求;满足了电堆需要的压力、流量与湿度的要求。
[0139] 运里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例 中。运里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实 施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明 的精神或本质特征的情况下，本发明可其它形式、结构、布置、比例，W及用其它组件、 材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可W对运里所披露的实施例进 行其它变形和改变。
【主权项】
1. 一种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，其特征在于，包括喷氢系统、弓丨 射器;喷氢系统包括高压压力传感器、不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结 构的喷嘴、拉法尔腔体、低压压力传感器接入口、泄压阀、气体进出口； 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控制系 统出口与电堆进气口相连； 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氢系统相连;所述多功能压力控制 系统的喷氢系统与引射器连接处采用流线型设计； 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀；所述多功能压力控制系统的入口处 装有一定频率开启的电磁阀;所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感器； 所述喷嘴的入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连，进入 引射器； 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳的流 速与扩压； 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第一喷 嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状； 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参 数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同的引 射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴极入 口端压力随动； 所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压 力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连； 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓 冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接； 燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴缓冲 区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、 缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压，燃料 电池电堆的回氢气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后的加 湿氢气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次在第 二缓冲区内缓冲，进入第三扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内测试 压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气，在一定压力上喷入电堆内部； 燃料电池动力系统在运行过程中，氢气在喷氢阀的作用下进行加速，在引射器的作用 下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氢气和水汽的混合气体引射到引射器内部，时 时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压； 所述燃料电池氢气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电堆前 达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功能压 力控制系统的内部，高压压力传感器检测到高压，先经过不同频率的喷氢电磁阀的加压作 用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氢与引射优化连接处内部进 行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管的作用下 经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区域，会形 成一定的负压，燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口 处进入，混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入加速区域内加 速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最后在低压测压 区域内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔排出口把加湿混合的氢气，在一定压 力、流量及湿度的作用下喷入电堆内部； 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、缓压 等一系列的作用后，保证了进入电堆的氢气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提下进 入电堆，同时把电堆尾排的氢气引射到引射器内，保证了氢气的使用率，有利于燃料电池动 力系统内部氢气完全反应，产生更多的电能。2. -种燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，其特征在于，包括喷氢系统、弓丨 射器;喷氢系统包括高压压力传感器、不同频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结 构的喷嘴、拉法尔腔体、低压压力传感器接入口、泄压阀、气体进出口； 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控制系 统出口与电堆进气口相连； 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氢系统相连； 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀；所述多功能压力控制系统的入口处 装有一定频率开启的电磁阀;所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感器； 所述喷嘴的入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连，进入 引射器。3. 根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，其特征在于： 所述多功能压力控制系统的喷氢系统与引射器连接处采用流线型设计。4. 根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，其特征在于： 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳的流 速与扩压； 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第一喷 嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状； 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参 数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同的引 射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴极入 口端压力随动； 所述引射器的喷腔系统入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压 力传感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连。5. 根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，其特征在于： 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓 冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接； 燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴缓冲 区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、 缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压，燃料 电池电堆的回氢气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后的加 湿氢气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次在第 二缓冲区内缓冲，进入第三扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内测试 压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气，在一定压力上喷入电堆内部； 燃料电池动力系统在运行过程中，氢气在喷氢阀的作用下进行加速，在引射器的作用 下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氢气和水汽的混合气体引射到引射器内部，时 时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压。6. 根据权利要求2所述的燃料电池汽车动力系统的多功能压力控制系统，其特征在于： 所述燃料电池氢气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电堆前 达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功能压 力控制系统的内部，检测到高压压力传感器，先经过不同频率的喷氢电磁阀的加压作用进 行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氢与引射优化连接处内部进行顺 流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管的作用下经过 再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区域，会形成一 定的负压，燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进 入，混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入加速区域内加速， 再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最后在低压测压区域 内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔排出口把加湿混合的氢气，在一定压力、流 量及湿度的作用下喷入电堆内部； 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、缓压 等一系列的作用后，保证了进入电堆的氢气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提下进 入电堆，同时把电堆尾排的氢气引射到引射器内，保证了氢气的使用率，有利于燃料电池动 力系统内部氢气完全反应，产生更多的电能。7. -种燃料电池汽车动力系统，其特征在于，包括：电动机、燃料电池、多功能压力控制 系统、尾气处理装置，电动机分别连接燃料电池、尾气处理装置； 所述尾气处理装置包括:氢气管道、氢气水分离器、空气管道、水封板、尾气混合排气 管、筒体； 所述氢气管道的一端为氢气进气口，氢气进气口设置于筒体外；另一端设有氢气排气 口，氢气排气口设置于筒体内，氢气排气口朝向第一方向；氢气管道中设置氢气水分离器； 所述空气管道的一端为空气进气口，空气进气口设置于筒体外；另一端设有空气排气 口，空气排气口设置于筒体内，空气排气口朝向第二方向；第二方向与第一方向朝向相反， 且均排向筒体内壁;空气排气口设有水封装置，防止停机后空气端倒吸； 所述氢气管道、空气管道设置于筒体的第一端，尾气混合排气管设置于筒体的第二端； 所述尾气混合排气管的第一端为混合气体进气口，混合气体进气口设置于筒体内；混 合气体进气口距离筒体第二端设定距离;尾气混合排气管的第二端设有混合气体排气口， 混合气体排气口设置于筒体外； 所述混合后的排气端在充分混合后排入大气中；利用气体自身的密度特性，箱体内还 设有若干导流板； 定期的氢气排气在水分离器下把水分离开来，氢气排入筒体中；连续的空气排气排入 筒体中，与少量的氢气充分混合后排出大气中；水封板接在空气排气尾端，防止燃料电池汽 车停机时空气与氢气的倒吸； 所述氢气水分离器包括:汽水混合排气口、汽水分离室、液态水排出口、水汽排出口、第 二筒体、堵头； 所述汽水混合排气口与燃料电池动力系统的排气口相连； 所述汽水分离室经过检核计算，达到最优的混合设计;根据伯努利方程，十算而得出；其中ΛΡ为氢气与空气混合压差，Pi为空气 进入尾气处理装置的压力，P2为氢气进入尾气处理装置的压力，口:为空气的密度，p2为空气 的密度，V1为空气进入尾气处理装置的流速，V2为空气进入尾气处理装置的流速； 所述液态水排出口低于汽水分离室设计，保证足够的液态水流出； 所述水汽排出口在分离液态水后，让水汽再次进入引射器中循环利用； 所述燃料电池动力系统在运行过程中，定期的氢气排放带走燃料电池内部的液态水， 在汽水分离器的作用下，把液态的水分离出去，排到大气中，其余水汽通过引射器的原理再 次进入燃料电池内部参与循环反应，防止氢气过多的排入大气，同时减少整个燃料电池动 力系统加湿器的成本； 所述氢气管道内设有第一流量传感器、第一浓度传感器，氢气管道靠近氢气进气口设 有第一阀门、第一阀门控制机构； 所述空气管道设有第二流量传感器，空气管道靠近空气进气口设有第二阀门、第二阀 门控制机构； 所述第一流量传感器、第一浓度传感器、第二流量传感器将感应的数据反馈至一主处 理器，主处理器根据感应数据分别通过第一阀门控制机构、第二阀门控制机构控制第一阀 门、第二阀门的开度； 所述多功能压力控制系统包括喷氢系统、引射器;喷氢系统包括高压压力传感器、不同 频率的电磁阀、流动腔体；引射器包括拉法尔结构的喷嘴、拉法尔腔体、低压压力传感器接 入口、泄压阀、气体进出口； 所述多功能压力控制系统的入口与高压压力传感器进口相连;所述多功能压力控制系 统出口与电堆进气口相连； 所述多功能压力控制系统的引射入口附近与电堆回氢系统相连;所述多功能压力控制 系统的喷氢系统与引射器连接处采用流线型设计； 所述多功能压力控制系统的出口处装有一泄压阀；所述多功能压力控制系统的入口处 装有一定频率开启的电磁阀;所述多功能压力控制系统的出口处装有低压压力传感器； 所述喷嘴的入口与喷氢电磁阀出口相连;所述喷嘴的入口处与电堆回气口相连，进入 引射器； 所述喷嘴靠拉法尔管构造的引射作用形成;所述喷嘴为渐缩渐扩结构，保证最佳的流 速与扩压； 所述拉法尔管腔依次包括第一喷嘴缓冲区、第二喷嘴缓冲区、加速缓冲扩压区；第一喷 嘴缓冲区的径向截面大于第二喷嘴缓冲区的径向截面，加速缓冲扩压区呈锥形状； 在索科洛夫气体动力学函数设计方法中，需要引射器入口端、出口端、引射端的气体参 数以及入口的质量流量来确定引射器的尺寸;其中：入口端压力由不同压力对应不同的引 射性能；引射端压力略低于出口端压力；出口端压力即电堆阳极入口端压力，与电堆阴极入 口端压力随动； 所述引射器的喷腔入口与喷嘴距离设定距离;所述喷腔的拉法尔腔体出口外接压力传 感器;所述喷腔的拉法尔腔体与电堆入口相连； 所述拉法尔腔体包括第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区、第五缓 冲区，第五缓冲区、第一加速区、第二缓冲区、第三扩压区、第四缓冲整合区依次连接； 燃料电池氢气在喷氢阀的加压作用下进入引射器内，流经喷嘴入口，在第一喷嘴缓冲 区、第二喷嘴缓冲区的作用下进行加速缓冲，在加速缓冲扩压区的作用下经过再次的加速、 缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中；在喷嘴与喷腔的下部区域，形成一定的负压，燃料 电池电堆的回氢气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口处进入，混合后的加 湿氢气在喷腔内一同加速，在第五缓冲区内稍作缓冲后，进入第一加速区内加速，再次在第 二缓冲区内缓冲，进入第三扩压区，在第四缓冲整合区内进行整合，最后在测压区域内测试 压力，由喷腔气体排出口把加湿混合的氢气，在一定压力上喷入电堆内部； 燃料电池动力系统在运行过程中，氢气在喷氢阀的作用下进行加速，在引射器的作用 下进行整流、整压，同时利用负压把尾排中的氢气和水汽的混合气体引射到引射器内部，时 时检测高低压压力传感器，在压力过高时，通过泄压阀进行泄压； 所述燃料电池氢气经过减压阀的作用后，在多功能压力控制系统的作用下进入电堆前 达到合适的压力、流量及湿度，保证电堆能够正常的、长寿命的运转;具体包括:在多功能压 力控制系统的内部，高压压力传感器检测到高压，先经过不同频率的喷氢电磁阀的加压作 用进行加速，保证流速在一定的区域内部进行，在优化通道喷氢与引射优化连接处内部进 行顺流加速，流经喷嘴入口，在喷嘴缓冲区域的作用下进行加速缓冲，在拉法尔管的作用下 经过再次的加速、缓冲、扩压，从喷嘴中流出，进入喷腔中，在喷嘴与喷腔的下部区域，会形 成一定的负压，燃料电池电堆的回氢气体在负压的作用下，由喷腔与汽水分离器相连入口 处进入，混合后的加湿氢气在喷腔内一同加速，在缓冲区内稍作缓冲后，进入加速区域内加 速，再次在缓冲区域内缓冲，进入扩压区域，在缓冲整合区域内进行整合，最后在低压测压 区域内测试压力，达到进入电堆的合适压力，由喷腔排出口把加湿混合的氢气，在一定压 力、流量及湿度的作用下喷入电堆内部； 在燃料电池动力系统在多功能压力控制系统的作用下，经过引射器的引射、缓冲、缓压 等一系列的作用后，保证了进入电堆的氢气在一定的湿度、一定的压力机流量的前提下进 入电堆，同时把电堆尾排的氢气引射到引射器内，保证了氢气的使用率，有利于燃料电池动 力系统内部氢气完全反应，产生更多的电能。
【文档编号】H01M8/04746GK105870482SQ201610431431
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】倪淮生, 夏全刚, 李义
【申请人】安徽康诺新能源汽车技术有限公司