CN114142060A - 一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***及方法，步骤包括：各氢气浓度传感器实时采集氢气瓶封闭装置内的氢气浓度信号并发送给控制模块；判断各氢气浓度传感器采集的氢气浓度是否均未超标；若否，记录氢气浓度超标的氢气浓度传感器的序号及其时间，计算对应序号的氢气瓶封闭装置内本次与上一次发生氢浓度超标的时间间隔ΔT，并判断时间间隔ΔT是否小于预设时间，若是，则发出对应序号的氢气瓶封闭装置内的氢气瓶存在异常泄漏检修提醒，打开车载供热通风空气调节装置和常闭电磁阀。该***及方法能够实时检测车载燃料电池高压氢气瓶的泄漏状况，还能够通过强制通风快速有效的排出泄漏气体，防止氢气在封闭装置内聚集产生风险。
Description
技术领域
本发明涉及技术氢燃料电池车辆领域，尤其涉及一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***及方法。
背景技术
近年来，由于能源问题和环境污染问题的突出，氢氧燃料电池作为零污染能源方式和可再生能源结构受到广泛的关注。燃料电池的基本工作原理为：氢进***将氢气运输至电堆的阳极，在催化剂的催化作用变为氢离子和电子，电子通过外电路到达阴极，从而产生电能，氢离子则通过质子交换膜到达阴极。与此同时，空气通过空压机到达阴极，空气中的氧气在催化剂作用下变为氧离子，并于氢离子生成水。因此，氢氧燃料电池具有零污染，效率高，可再生等优点。
氢氧燃料电池是汽车发动机的理想替代品，目前世界上各大汽车厂商都在开展氢氧燃料电池汽车技术的相关研究。目前，在燃料电池汽车上，氢气一般是以高压气体的方式储存在高压氢气瓶中，气压高达35-70Mpa。然而，由于氢气具有极强的穿透性，可燃性，且车用氢气瓶工况复杂，相关设备也会出现老化、松动等现象，以及在加氢过程中的密封问题，使得车用高压氢气瓶发生氢气泄漏成为该领域的一个极大安全隐患，氢安全也成为车用氢氧燃料电池的一个重要挑战。
目前，为了实现对高压氢气瓶的保护，车用高压氢气瓶都会有一个全封闭或者半封闭的封闭装置。一方面防止石子等外物对氢气瓶的直接损害，另外也起到泄露氢气的导流作用，防止氢气在车上不受控扩散带来的危险。当氢气瓶封闭装置内的氢气瓶发生泄漏时，氢气会进入氢气瓶封闭装置。为防止氢气瓶封闭装置内氢气聚集，当前较为常用的办法为在氢气瓶密封装置上安装一根向上的管道，利用氢气的浮力将泄漏氢气引至车外，但由于封闭装置内空气不流动，这种方法的排氢效果并不好，存在安全隐患。因此，对于氢气瓶封闭装置内的氢气浓度控制具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***及方法，实时检测车载燃料电池高压氢气瓶的泄漏状况，当发生氢气泄漏的时候，通过强制通风快速有效的排出泄漏气体，防止氢气在封闭装置内聚集产生风险。
为实现上述目的，本发明提供了一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，用于燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***包括车载供热通风空气调节装置、常闭电磁阀、第一单向阀、氢气瓶封闭模块和控制模块，所述车载供热通风空气调节装置的出气口、常闭电磁阀、第一单向阀和氢气瓶封闭模块的进气口顺次连接，所述氢气瓶封闭模块包括串联或并联的多个氢气瓶封闭装置，各个氢气瓶封闭装置上均安装有氢气浓度传感器，车载供热通风空气调节装置、常闭电磁阀和氢气浓度传感器分别与控制模块连接，其方法包括以下步骤：
(S1)各氢气浓度传感器实时采集氢气瓶封闭装置内的氢气浓度信号并发送给控制模块；
(S2)判断各氢气浓度传感器采集的氢气浓度是否均未超标；若是，转至执行步骤(S1)；否则，记录氢气浓度超标的氢气浓度传感器的序号及其时间，转至执行步骤(S3)；
(S3)计算对应序号的氢气瓶封闭装置内本次与上一次发生氢浓度超标的时间间隔ΔT，并判断时间间隔ΔT是否小于预设时间，若是，则发出对应序号的氢气瓶封闭装置内的氢气瓶存在异常泄漏检修提醒，以及打开车载供热通风空气调节装置和常闭电磁阀，将空气流送入氢气瓶封闭装置以及对乘员舱进行吹扫，转至执行步骤(S1)；否则，打开车载供热通风空气调节装置和常闭电磁阀，将空气流送入氢气瓶封闭装置以及对乘员舱进行吹扫，转至执行步骤(S1)。
进一步，所述氢气瓶封闭装置内设置有至少一个氢气瓶。
进一步，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***还包括用于防止尾气进入到氨气瓶封闭装置内的第二单向阀，所述氢气瓶封闭装置的出气口通过第二单向阀与整车排气管连接。
进一步，所述氨气浓度传感器设置在氢气瓶封闭装置的顶部。
进一步，所述控制模块为整车控制器。
本发明还提供一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***，包括车载供热通风空气调节装置、常闭电磁阀、第一单向阀、氢气瓶封闭模块和控制模块，所述车载供热通风空气调节装置的出气口、常闭电磁阀、第一单向阀和氢气瓶封闭模块的进气口顺次连接，所述氢气瓶封闭模块包括串联或并联的多个氢气瓶封闭装置，各个氢气瓶封闭装置上均安装有氢气浓度传感器，所述车载供热通风空气调节装置、常闭电磁阀和氢气浓度传感器分别与控制模块连接，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***被配置执行所述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法的步骤。
本发明与现有技术相比较具有以下优点：
本发明的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法及***，实时检测车载燃料电池高压氢气瓶的泄漏状况，当发生氢气泄漏的时候，通过强制通风快速有效的排出泄漏气体，防止氢气在封闭装置内聚集产生风险，提高了整车的用氢安全；还巧妙的应用了汽车HVAC***良好的吹风能力，且不需要增加额外的成本。
附图说明
图1为本发明燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***的结构示意图；
图2为本发明燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***方法的流程图。
图中：
1-车载供热通风空气调节装置，2-常闭电磁阀，3-第一单向阀，4-氢气瓶封闭模块，5-控制模块，6-氢气浓度传感器，7-第二单向阀，8-整车排气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例公开了一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，用于燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***包括车载供热通风空气调节装置(HVAC)1、常闭电磁阀2、第一单向阀3、氢气瓶封闭模块4和控制模块5，所述车载供热通风空气调节装置1的出气口、常闭电磁阀2、第一单向阀3和氢气瓶封闭模块4的进气口顺次连接，所述氢气瓶封闭模块4包括串联或并联的多个氢氢气瓶封闭装置，各个氢氢气瓶封闭装置上均安装有氢气浓度传感器6，所述车载供热通风空气调节装置1、常闭电磁阀2和氢气浓度传感器6分别与控制模块5连接，其方法包括以下步骤：
(S1)各氢气浓度传感器6实时采集氢氢气瓶封闭装置内的氢气浓度信号并发送给控制模块5；
(S2)判断各氢气浓度传感器6采集的氢气浓度是否均未超标；若是，转至执行步骤(S1)；否则，记录氢气浓度超标的氢气浓度传感器6的序号及其时间，转至执行步骤(S3)；
(S3)计算对应序号的氢氢气瓶封闭装置内本次与上一次发生氢浓度超标的时间间隔ΔT，并判断时间间隔ΔT是否小于预设时间，若是，则发出对应序号的氢氢气瓶封闭装置内的氢气瓶存在异常泄漏检修提醒，以及打开车载供热通风空气调节装置1和常闭电磁阀2，将空气流送入氢氢气瓶封闭装置以及对乘员舱进行吹扫，转至执行步骤(S1)；否则，打开车载供热通风空气调节装置1和常闭电磁阀2，将空气流送入氢氢气瓶封闭装置以及对乘员舱进行吹扫，转至执行步骤(S1)。通过将汽车HVAC***接入到料电池车载氢气瓶泄漏排氢***中，一方面实现了氢气防护装置内部的强制吹扫排氢功能，解决了目前被动排氢效果差所存在的氢气聚集安全隐患；另一方面，巧妙的应用了汽车HVAC***良好的吹风能力，且不需要增加额外的成本。车载供热通风空气调节装置1提供的气体用于对多个氢氢气瓶封闭装置吹扫。
在本实施例中，所述控制模块5为整车控制器。
整车控制器能接收来自氢气浓度传感器的浓度信号，并记录氢气浓度变化的数值和时间，判断是否发送开启车载供热通风空气调节装置1及其常闭电磁阀的控制信号，以及判断氢气瓶是否存在异常氢气泄漏，并发出相应检修提醒。车载供热通风空气调节装置1将空气流送入氢气瓶封闭装置，并将泄漏的氢气带出氢氢气瓶封闭装置，直至氢气瓶封闭装置内的氢气浓度降至设计值以下。与此同时，车载供热通风空气调节装置1被强制开启，对乘员舱进行吹扫，防止氢气泄漏至乘员舱而带来的安全隐患。第一单向阀3能够防止氢气进入到车载供热通风空气调节装置1，甚至是乘员舱。
在本实施例中，所述氢气瓶封闭单元内设置有至少一个氢气瓶。
在本实施例中，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***还包括用于防止尾气进入到氨气瓶封闭装置4内的第二单向阀7，所述氢氢气瓶封闭装置的出气口通过第二单向阀7与整车排气管8连接。氢气瓶密封装置4的出口视设计要求直接通至大气，或连接第二单向阀7后再接入整车排气管8中。以上连接可通过管道、或直接连接。
在本实施例中，所述氨气浓度传感器6设置在氢氢气瓶封闭装置的顶部。由于氢气的密度比较小，氢气浓度传感器6一般安装于封闭装置的顶部。氢气浓度传感器6采集到实时数据后将其传输给整车控制器。
参见图1和图2所示，本实施例还公开了一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***，包括车载供热通风空气调节装置1、常闭电磁阀2、第一单向阀3、氢气瓶封闭模块4和控制模块5，所述车载供热通风空气调节装置1的出气口、常闭电磁阀2、第一单向阀3和氢氢气氢气瓶封闭模块4的进气口顺次连接，所述氢气瓶封闭模块4包括串联或并联的多个氢氢气瓶封闭装置，各个氢氢气瓶封闭装置上均安装有氢气浓度传感器6，所述车载供热通风空气调节装置1、常闭电磁阀2和氢气浓度传感器6分别与控制模块5连接，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***被配置执行上述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法的步骤。
本发明的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法及***，实时检测车载燃料电池高压氢气瓶的泄漏状况，当发生氢气泄漏的时候，通过强制通风快速有效的排出泄漏气体，防止氢气在封闭装置内聚集产生风险，提高了整车的用氢安全；还巧妙的应用了汽车HVAC***良好的吹风能力，且不需要增加额外的成本。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，其特征在于，用于燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***包括车载供热通风空气调节装置(1)、常闭电磁阀(2)、第一单向阀(3)、氢气瓶封闭模块(4)和控制模块(5)，所述车载供热通风空气调节装置(1)的出气口、常闭电磁阀(2)、第一单向阀(3)和氢气瓶封闭模块(4)的进气口顺次连接，所述氢气瓶封闭模块(4)包括串联或并联的多个氢气瓶封闭装置，各个氢气瓶封闭装置上均安装有氢气浓度传感器(6)，所述车载供热通风空气调节装置(1)、常闭电磁阀(2)和氢气浓度传感器(6)分别与控制模块(5)连接，其方法包括以下步骤：
(S1)各氢气浓度传感器(6)实时采集氢气瓶封闭装置内的氢气浓度信号并发送给控制模块(5)；
(S2)判断各氢气浓度传感器(6)采集的氢气浓度是否均未超标；若是，转至执行步骤(S1)；否则，记录氢气浓度超标的氢气浓度传感器(6)的序号及其时间，转至执行步骤(S3)；
(S3)计算对应序号的氢气瓶封闭装置内本次与上一次发生氢浓度超标的时间间隔ΔT，并判断时间间隔ΔT是否小于预设时间，若是，则发出对应序号的氢气瓶封闭装置内的氢气瓶存在异常泄漏检修提醒，以及打开车载供热通风空气调节装置(1)和常闭电磁阀(2)，将空气流送入氢气瓶封闭装置以及对乘员舱进行吹扫，转至执行步骤(S1)；否则，打开车载供热通风空气调节装置(1)和常闭电磁阀(2)，将空气流送入氢气瓶封闭装置以及对乘员舱进行吹扫，转至执行步骤(S1)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，其特征在于，所述氢气瓶封闭装置内设置有至少一个氢气瓶。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，其特征在于，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***还包括用于防止尾气进入到氨气瓶封闭装置(4)内的第二单向阀(7)，所述氢气瓶封闭装置的出气口通过第二单向阀(7)与整车排气管(8)连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，其特征在于，所述氨气浓度传感器(6)设置在氢气瓶封闭装置的顶部。
5.根据权利要求1或2或4所述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法，其特征在于，所述控制模块(5)为整车控制器。
6.一种燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***，其特征在于，包括车载供热通风空气调节装置(1)、常闭电磁阀(2)、第一单向阀(3)、氢气瓶封闭模块(4)和控制模块(5)，所述车载供热通风空气调节装置(1)的出气口、常闭电磁阀(2)、第一单向阀(3)和氢气瓶封闭模块(4)的进气口顺次连接，所述氢气瓶封闭模块(4)包括串联或并联的多个氢气瓶封闭装置，各个氢气瓶封闭装置上均安装有氢气浓度传感器(6)，所述车载供热通风空气调节装置(1)、常闭电磁阀(2)和氢气浓度传感器(6)分别与控制模块(5)连接，所述燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢***被配置执行如权利要求1至5任一所述的燃料电池车载氢气瓶泄漏排氢方法的步骤。
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