[发明专利]一种集成式空气控制装置及车载燃料电池发动机

说明书

本发明提供了一种集成式空气控制装置，属于燃料电池发动机技术领域，解决了现有空气控制装置控制逻辑复杂且旁通阀不及时开启容易造成空压机喘振的问题。该装置包括空压机、电控三通阀和控制器。空压机的出口与电控三通阀的入口集成连接，即电控三通阀的主路出口和旁通出口均作为空压机的出口；控制器，用于接收到整车发出的需求流量后，确定满足该需求流量的空压机的转速和旁通出口开度，控制空压机运行在上述转速和旁通出口开度处；以及，分别实时监测空压机的入口、主路出口处空气流量和压力，输入预设流量‑压比‑效率模型，判断空压机是否可能发生喘振以及效率是否过低，如果可能发生喘振或效率过低，调整空压机远离喘振并提高效率。

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机技术领域，尤其涉及一种集成式空气控制装置及车载燃料电池发动机。

背景技术

空压机是车载燃料电池发动机中非常重要的零部件，主要为燃料电池提供所需要的空气流量和空气入堆压力。车载燃料电池发动机对于空气的流量、压力均具有较高的需求，需要空压机有较高的转速和较小的功率。

现有车载燃料电池发动机中，零部件较多，集成度较低，系统集成较为繁琐。需要同时控制空压机、进气节气门和旁通阀来控制空气路的入堆流量和压力，使得控制逻辑较为复杂。且，容易引起空压机喘振，甚至造成空压机的损坏。

现有技术对于空压机喘振一般采用空压机的出口与三通阀连接来解决，但三通阀的旁通出口不及时开启仍然会造成空压机喘振。

发明内容

本发明实施例旨在提供一种集成式空气控制装置，用以解决现有空气控制装置控制逻辑复杂且旁通阀不及时开启容易造成空压机喘振的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种集成式空气控制装置，包括空压机、电控三通阀和控制器；其中，

空压机的出口与电控三通阀的入口进行集成连接，使得电控三通阀的主路出口和旁通出口均作为空压机的出口；

控制器，用于接收到整车发出的需求流量后，确定满足该需求流量的空压机的转速和旁通出口开度，控制空压机运行在上述转速和旁通出口开度处；以及，分别实时监测空压机的入口、主路出口处空气流量和压力，输入预设流量-压比-效率模型，判断空压机是否可能发生喘振以及效率是否过低，如果可能发生喘振或效率过低，调整空压机的转速和旁通出口开度，使其远离喘振并提高效率。

上述技术方案的有益效果如下：将空压机和三通阀进行了集成，同时只需要使用一个控制器可实现空压机和三通阀的控制，提高了整个燃料电池发动机的整体集成度。通过空压机的旁通功能，能够有效避免空压机喘振，待空压机的运行状态（即空压机的入口、主路出口处空气流量和压力）接近空压机喘振保护限或效率过低时，通过集成的控制逻辑自动调整空压机的转速和旁通出口开度，能够使空压机远离喘振并提高效率。

基于上述装置的进一步改进，所述控制器，还用于接收到整车发出的关机指令后，通过控制空压机的主路出口和旁通出口的开度，使得主路出口的空气流量达到预设的入堆吹扫流量，并持续提供入堆吹扫空气达预设时间后，关闭主路出口。

上述进一步改进方案的有益效果是：燃料电池发动机关机过程中需要进行吹扫，通过控制主路和旁通路的开度，实现了控制入堆吹扫气体的流量。

进一步，所述控制器，还用于在接收到整车发出的关机指令后，将空压机的主路出口关闭、旁通出口打开，使得主路达到密封。

上述进一步改进方案的有益效果是：在燃料电池发动机关机后，自动控制空压机的出口完全切换至旁通路，从而关闭主路，达到密封的作用，避免了空气泄露入堆造成电堆的损坏。

进一步，所述控制器，还用于识别车辆是否临时停车；以及如果临时停车，增大空压机转速以及旁通出口开度，使得整车上燃料电池发动机的净输出功率保持为零。