一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统的制作方法

本发明涉及燃料电池的，尤其涉及一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统。

背景技术：

1、随着我国对环境保护意思不断增长，发展新能源已经刻不容缓，新能源汽车被认为是能源转型的重要环节，而质子交换膜燃料电池汽车被认为目前新能源汽车最为成熟的代表。它是以氢气与空气中的氧气发生化学反应产生电能，从而推动汽车前进，它具有结构简单、对大气没有污染、节能高效等一系列优点。

2、现有的燃料电池系统中，氢气循环系统是燃料电池动力模块的重要单元，用于向燃料电池堆输送氢气，并对氢气尾气进行净化后循环利用。部分氢燃料电池系统采用引射器作为氢气循环装置，防止引射器的回氢管道逆向流动造成液态水无法正常排出而损坏电堆显得尤为重要，在回流管道中增加止回阀是有效解决问题的手段。如果电堆在低温环境下运行时，止回阀由于低温环境导致阀芯结冰而无法正常工作，会影响整个燃料电池系统的工作。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，达到了在低温条件下，燃料电池启动时，止回阀能够在低温的环境下正常运转，解决常规燃料电池无法在低温地区正常工作的问题，提高了产品的泛用能力的效果。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

3、一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，包括止回阀和自动加热系统；所述止回阀包括阀体、接头、o型圈、弹簧和阀芯；所述弹簧和所述阀芯设置在所述阀体内，所述接头与所述阀体相连接；所述o型圈设置在所述接头与所述阀体连接区域内；所述自动加热系统包括加热模块、能效控制模块、温度控制模块、自动控制模块、安全模块和维护模块；所述加热模块负责产生热量，并根据所述温度控制模块的指令，调整加热功率；所述能效控制模块负责监测所述自动加热系统的能耗和效率并基于实时能耗数据，协助优化能源利用；所述温度控制模块负责设定目标温度值，并获取当前所述阀芯的温度然后比较实际温度与所述目标温度值，计算出温度误差；所述自动控制模块根据所述温度误差，计算出控制输出值，并调整所述控制输出值；所述安全模块负责监测所述自动加热系统的工作状态，包括温度、电流、电压相关参数；所述维护模块负责定期检查各个设备的状态，并根据状态制定维护计划；所述加热模块包裹设置在所述阀体外圈并与所述接头接触，所述温度控制模块设置在所述接头上。

4、进一步地，所述自动加热系统具体工作流程为：s1：初始化阶段：系统启动后，各模块进行初始化，确保设备处于合适的工作状态；s2：进行温度监测和计算：所述温度控制模块获取所述阀芯的温度数据，计算所述实际温度与所述目标温度之间的温度误差；s3：进行控制输出计算：所述自动控制模块根据所述温度误差，计算出所述控制输出值并得到所述加热模块应该提供的功率；s4：进行能效控制和安全检测：所述能效控制模块开始监测能耗，所述安全模块开始监测工作状态，确保系统在安全范围内运行；s5：进行加热调整：所述加热模块根据所述自动控制模块的所述控制输出值，调整加热功率，以使实际温度逐渐趋近目标温度；s6：进行循环控制：系统不断进行上述步骤的循环，实时地监测、计算和调整，以保持所述阀芯温度在目标范围内；s7：安全保护和维护：所述安全模块监测任何异常情况，触发保护措施。所述维护模块定期检查设备状态，确保设备正常运行。

5、进一步地，所述自动控制模块根据所述温度误差，计算出控制输出值的方式为：通过所述温度控制模块获取所述阀芯的温度数据，计算所述实际温度与所述目标温度之间的温度误差error：error＝所述目标温度-所述实际温度；然后计算所述控制输出值controloutput：control output＝kp*error+ki*∫error dt+kd*d(error)/dt；这其中：所述kp是比例系数，用于根据当前误差的大小进行控制输出的调整；所述ki是积分系数，用于修正系统积累误差，以消除持续存在的小误差；所述kd是微分系数，用于预测误差的变化趋势，以避免超调或震荡。

6、进一步地，所述kp通过所述自动加热系统的响应时间进行设定和调整，所述ki过所述自动加热系统的稳定性进行设定和调整，所述kd通过所述自动加热系统的反应敏感度进行设定和调整。

7、进一步地，调整所述kp、所述ki和所述kd参数时的步骤如下；初始参数设置：将三个参数所述kp、所述ki和所述kd都设为较小的值，以确保系统的稳定性；调整所述kp：逐步增大所述kp，观察所述自动加热系统的响应。当增大所述kp会引起明显超调时，停止增大；调整所述ki：将所述ki缓慢地增大，观察所述自动加热系统的响应。当增大所述ki会导致系统超调或振荡时，停止增大；调整所述kd：逐步增大所述kd，观察所述自动加热系统的响应。所述kd的调整通常比较微小，目的是抑制系统的震荡；综合优化：进一步微调参数，尤其是所述ki和所述kd，以平衡系统的稳定性和响应速度。

8、进一步地，单独设置所述加热模块为加热器组件、所述温度控制模块设置有温度传感器、所述自动控制模块为电子控制单元，当所述温度传感器检测到的温度低于0℃时，向所述加热器组件发送信号，通电一定时间；所述加热器组件通电后融化所述阀芯上的碎冰，提高腔体内环境温度。

9、进一步地，所述接头内部凸块厚度数值在0-20mm之间。

10、进一步地，所述加热器组件的功率直接设置为80w-100w。

11、进一步地，所述加热器组件的加热时间设置在60s-90s内。

12、进一步地，所述加热器组件包裹在所述阀体四周，并与所述接头接触。

13、通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：

14、达到了在低温条件下，燃料电池启动时，止回阀能够在低温的环境下正常运转，解决常规燃料电池无法在低温地区正常工作的问题，提高了产品的泛用能力的效果。

15、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：

2.一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：

3.根据权利要求2所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：所述自动控制模块根据所述温度误差，计算出控制输出值的方式为：

4.根据权利要求3所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：所述kp通过所述自动加热系统的响应时间进行设定和调整，所述ki过所述自动加热系统的稳定性进行设定和调整，所述kd通过所述自动加热系统的反应敏感度进行设定和调整。

5.根据权利要求4所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：调整所述kp、所述ki和所述kd参数时的步骤如下；

6.根据权利要求1所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：单独设置所述加热模块为加热器组件、所述温度控制模块设置有温度传感器、所述自动控制模块为电子控制单元，当所述温度传感器检测到的温度低于0℃时，向所述加热器组件发送信号，通电一定时间；所述加热器组件通电后融化所述阀芯(5)上的碎冰，提高腔体内环境温度。

7.根据权利要求6所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：所述接头(2)内部凸块厚度数值在0-20mm之间。

8.根据权利要求7所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：所述加热器组件的功率直接设置为80w-100w。

9.根据权利要求8所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：所述加热器组件的加热时间设置在60s-90s内。

10.根据权利要求9所述可融化积冰的止回阀及其自动加热系统，其特征在于：所述加热器组件包裹在所述阀体(1)四周，并与所述接头(2)接触。

技术总结
本发明涉及燃料电池的技术领域，尤其涉及一种可融化积冰的止回阀及其自动加热系统方法；包括止回阀和自动加热系统；所述止回阀包括阀体、接头、O型圈、弹簧和阀芯；所述弹簧和所述阀芯设置在所述阀体内，所述接头与所述阀体相连接；所述O型圈设置在所述接头与所述阀体连接区域内；所述自动加热系统包括加热模块、能效控制模块、温度控制模块、自动控制模块、安全模块和维护模块，达到了在低温条件下，燃料电池启动时，止回阀能够在低温的环境下正常运转，解决常规燃料电池无法在低温地区正常工作的问题，提高了产品的泛用能力的效果。

技术研发人员：徐楠,林茹,张东
受保护的技术使用者：江苏申氢宸科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16