FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统技术方案

本实用新型专利技术涉及燃料电池汽车技术领域，目的是提供一种安全、防爆的氢燃料安装单元电控主动排氢系统。采用的技术方案是：FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统，包括电控单元ECU、防爆储氢装置、燃料电池和排氢装置，排氢装置包括缓冲罐、氮气罐和水槽和排气管，防爆储氢装置与燃料电池连接的供氢管路上设有支管与缓冲罐的一端连接，支管上设有第二电磁阀，缓冲罐的另一端通过排氢管路、回流管路分别与水槽、供氢管路连接。氮气罐的一端通过管道连接至排氢管路，供氢管路、排氢管路采用的管道为带膨胀结构的管道，包括直管段和管道胀形形成的膨胀段，所述膨胀段和直管段相互连接构成一体。本实用新型专利技术工作方便，安全、防爆。

【技术实现步骤摘要】
FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统
本技术涉及汽车
，特别涉及FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统。
技术介绍
FCEV，(FuelCellElectricVehicle)燃料电池电动车的简称。使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，从而产生出电能启动电动机，进而驱动汽车。但正是因为采用氢作为燃料，所以也不得不面对随之而来的问题，如用于存储氢气的高压储氢罐在受热或在高温天气，又或者是在受到撞击而使储氢罐内的压力骤然升高甚至泄露时，具有燃烧、爆炸等安全风险，而储氢罐内的氢气压力高、浓度高，不易直接向大气排放，原因在于大量的氢气如果遇到大气中的明火时易产生爆炸，不利于行车安全。
技术实现思路
针对上述问题，本技术目的是提供一种安全、防爆的氢燃料安装单元电控主动排氢系统。为实现上述专利技术目的，本技术所采用的技术方案是：FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统，包括电控单元ECU、用于存储氢气的防爆储氢装置、燃料电池和用于排气泄压的排氢装置，所述防爆储氢装置通过供氢管路与燃料电池连接并向燃料电池供应氢气，供氢管路上沿供氢方向依次设有第一调节阀、第一减压阀、第一电磁阀和加湿器。所述排氢装置包括缓冲罐、氮气罐、水槽和排气管，所述第一调节阀和第一减压阀之间的供氢管路上设有支管与缓冲罐的一端连接，支管上设有第二电磁阀，缓冲罐的另一端通过排氢管路、回流管路分别与水槽、供氢管路连接。所述缓冲罐与水槽连接的排氢管路上依次设有第一单向阀、第三电磁阀、第二减压阀、第二单向阀，所述回流管路连接至第一减压阀和第一电磁阀之间的供氢管路，回流管路上设有第三调节阀；所述氮气罐的一端通过管道连接至第一单向阀和第二电磁阀之间的排氢管路，管道上设有第四电磁阀；所述供氢管路、排氢管路采用的管道为带膨胀结构的管道，包括直管段和管道胀形形成的膨胀段，所述膨胀段和直管段相互连接构成一体。优选的，所述水槽包括外筒和固定在外筒底部的内筒，所述内筒的上部周面上开设排气孔，内筒与外筒之间的腔体通过排气孔连通，所述缓冲罐连接水槽的排氢管路的末端由水槽的顶部伸入内筒的底部，水槽的顶部连接排气管，所述排气管的出口端呈喇叭状，出口处固定设置由活性炭材料制成的过滤网。优选的，还包括水箱，所述水箱底部设置两根管道分别连接有第一水泵和第二水泵，所述第一水泵的另一端通过管道与内筒连接，第二水泵的另一端通过管道与加湿器连接，水槽位于内筒与外筒之间的腔体底部设有排水管与水箱连接。优选的，所述的防爆储氢装置包括气密室，气密室内设置储氢罐，储氢罐通过支架固定在气密室内。所述气密室与储氢罐之间的腔体内设有氢气浓度传感器和氮气浓度传感器，储氢罐内设有气体压力传感器。优选的，所述防爆储氢装置的一端设有与供氢管路连接的主动排气减压管路，所述主动排气减压管路包括设置在储氢罐上相应位置的第一排气减压阀，设置在气密室上相应位置的第二排气减压阀，所述的第一排气减压阀的出口与供氢管路的一端连接；所述的气密室上相应位置设有与氮气罐连接的氮气充气阀，所述氮气罐与氮气充气阀连接的管道沿线上设有第二调节阀、第三单向阀，所述的储氢罐上相应位置设置氢气充气阀。优选的，所述的气密室的两端各设置一个沿其轴线方向、贯穿其侧壁的空心轴，空心轴的内腔分别设置双层进气管、双层排气管；所述的双层进气管内管的一端穿过空心轴并与氢气充气阀连接，另一端与加氢装置连接；所述的双层进气管外管的一端穿过空心轴并与气密室的内腔连通，另一端与氮气充气阀连接；所述的双层排气管内管的一端穿过空心轴与第一排气减压阀连接，另一端与供氢管路连接；所述的双层排气管外管的一端穿过空心轴并与气密室的内腔连通，另一端与第二排气减压阀连接。优选的，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、氢气浓度传感器、氮气浓度传感器、气体压力传感器、第一排气减压阀、第二排气减压阀、氮气充气阀分别通过防爆通信总线与电控单元ECU连接；电控单元ECU分别与电源、氢气泄露警报器、压力报警器连接。本技术的有益效果在于：工作方便、安全、防爆。具体来说，本技术在排氢时，针对储氢罐内压力过高或泄露而可能存在燃爆风险的情形，采取将氢气经缓冲罐由排氢管路、水槽排至大气，或者是由回流管路返回至供氢管路以泄压、防爆。排氢过程中，通过氮气罐向排氢管路中通入氮气，降低排氢管路中氢气的浓度，同时，氢气依次经缓冲罐、第二减压阀、水槽，使氢气在排出过程中压力逐步降低并增湿，与此同时，由于排氢管路和供氢管路采用了带膨胀结构的管道，气体在流通过程中相比直圆管具有降压效果，从而可以减少对减压阀门的使用，通过这些措施，一方面降低储氢罐内的压力，进而减小储氢罐燃爆风险，另一方面氢气在排放的过程中足够安全，大大降低了氢气在排至大气时出口因压力过高或浓度过高遇高温、明火而产生的燃爆风险，有利于行车安全。同时，本技术配置了相应的电控单元ECU以控制各阀门的启闭及检测储氢装置的浓度、压力状态，能够电控主动规避燃爆的风险，与手动方式相比，更加方便。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术中排氢管路和供氢管路所使用的管道结构示意图；图3为本技术中水槽的结构示意图；图4为本技术中排水管道出口端的结构示意图；图5为本技术中防爆储氢装置剖面结构示意图；图6为图5中放大视图I；图7为图5中放大视图II；图8为本技术中排氢系统的电路原理示意图。具体实施方式下面结合附图进一步阐述本技术。需要说明的是，本技术较多的使用了“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等词，仅是为了描述方便，便于对本技术的理解，并不构成对本技术的限制。如图1和图2所示，包括电控单元ECU41、用于存储氢气的防爆储氢装置1、燃料电池2和用于排气泄压的排氢装置，所述防爆储氢装置1通过供氢管路3与燃料电池2连接并向燃料电池2供应氢气，供氢管路3上沿供氢方向依次设有第一调节阀4、第一减压阀5、第一电磁阀6和加湿器7。其特征在于：所述排氢装置包括缓冲罐8、氮气罐9、水槽10和排气管21，所述第一调节阀4和第一减压阀5之间的供氢管路3上设有支管与缓冲罐8的一端连接，支管上设有第二电磁阀11，缓冲罐8的另一端通过排氢管路12、回流管路49分别与水槽10、供氢管路3连接；所述缓冲罐8与水槽10连接的排氢管路12上依次设有第一单向阀13、第三电磁阀14、第二减压阀15、第二单向阀16，所述回流管路49连接至第一减压阀5和第一电磁阀6之间的供氢管路3，回流管路49上设有第三调节阀28；所述氮气罐9的一端通过管道连接至第一单向阀13和第二电磁阀11之间的排氢管路12，管道上设有第四电磁阀17；所述供氢管路3、排氢管路12采用的管道为带膨胀结构的管道，包括直管段47和管道胀形形成的膨胀段48，所述膨胀段48和直管段47相互连接构成一体，如图2所示。以上所述由管道、阀门、氮气罐9、缓冲罐8、水槽10等所构成的排氢装置，显示并阐述了本技术在向大气排放氢气时的工作过程，正常工作情况下，防爆储氢装置1中的氢气经供氢管路3上的第一减压阀5降压、增湿器7增湿后送至燃料电池2，当电控单元ECU41检测到防爆储氢装置1处于危险状态，若防爆储氢装置1中压力达到一定的值时，需要排出氢气以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统，包括电控单元ECU(41)、用于存储氢气的防爆储氢装置(1)、燃料电池(2)和用于排气泄压的排氢装置，所述防爆储氢装置(1)通过供氢管路(3)与燃料电池(2)连接并向燃料电池(2)供应氢气，供氢管路(3)上沿供氢方向依次设有第一调节阀(4)、第一减压阀(5)、第一电磁阀(6)和加湿器(7)。其特征在于：所述排氢装置包括缓冲罐(8)、氮气罐(9)、水槽(10)和排气管(21)，所述第一调节阀(4)和第一减压阀(5)之间的供氢管路(3)上设有支管与缓冲罐(8)的一端连接，支管上设有第二电磁阀(11)，缓冲罐(8)的另一端通过排氢管路(12)、回流管路(49)分别与水槽(10)、供氢管路(3)连接；所述缓冲罐(8)与水槽(10)连接的排氢管路(12)上依次设有第一单向阀(13)、第三电磁阀(14)、第二减压阀(15)、第二单向阀(16)，所述回流管路(49)连接至第一减压阀(5)和第一电磁阀(6)之间的供氢管路(3)，回流管路(49)上设有第三调节阀(28)；所述氮气罐(9)的一端通过管道连接至第一单向阀(13)和第二电磁阀(11)之间的排氢管路(12)，管道上设有第四电磁阀(17)；所述供氢管路(3)、排氢管路(12)采用的管道为带膨胀结构的管道，包括直管段(47)和管道胀形形成的膨胀段(48)，所述膨胀段(48)和直管段(47)相互连接构成一体。...

【技术特征摘要】
1.FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统，包括电控单元ECU(41)、用于存储氢气的防爆储氢装置(1)、燃料电池(2)和用于排气泄压的排氢装置，所述防爆储氢装置(1)通过供氢管路(3)与燃料电池(2)连接并向燃料电池(2)供应氢气，供氢管路(3)上沿供氢方向依次设有第一调节阀(4)、第一减压阀(5)、第一电磁阀(6)和加湿器(7)。其特征在于：所述排氢装置包括缓冲罐(8)、氮气罐(9)、水槽(10)和排气管(21)，所述第一调节阀(4)和第一减压阀(5)之间的供氢管路(3)上设有支管与缓冲罐(8)的一端连接，支管上设有第二电磁阀(11)，缓冲罐(8)的另一端通过排氢管路(12)、回流管路(49)分别与水槽(10)、供氢管路(3)连接；所述缓冲罐(8)与水槽(10)连接的排氢管路(12)上依次设有第一单向阀(13)、第三电磁阀(14)、第二减压阀(15)、第二单向阀(16)，所述回流管路(49)连接至第一减压阀(5)和第一电磁阀(6)之间的供氢管路(3)，回流管路(49)上设有第三调节阀(28)；所述氮气罐(9)的一端通过管道连接至第一单向阀(13)和第二电磁阀(11)之间的排氢管路(12)，管道上设有第四电磁阀(17)；所述供氢管路(3)、排氢管路(12)采用的管道为带膨胀结构的管道，包括直管段(47)和管道胀形形成的膨胀段(48)，所述膨胀段(48)和直管段(47)相互连接构成一体。2.根据权利要求1所述的FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统，其特征在于：所述水槽(10)包括外筒(18)和固定在外筒(18)底部的内筒(19)，所述内筒(19)的上部周面上开设排气孔(20)，内筒(19)与外筒(18)之间的腔体通过排气孔(20)连通，所述缓冲罐(8)连接水槽(10)的排氢管路(12)的末端由水槽(10)的顶部伸入内筒(19)的底部，水槽(10)的顶部连接排气管(21)，所述排气管(21)的出口端呈喇叭状，出口处固定设置有由活性炭材料制成的过滤网(211)。3.根据权利要求2所述的FCEV氢燃料安装单元电控主动排氢系统，其特征在于：还包括水箱(22)，所述水箱(22)底部设置两根管道分别连接有第一水泵(23)和第二水泵(24)，所述第一水泵(23)的另一端通过管道与内筒(19)连接，第二水泵(24)的另一端通过管道与加湿器(7)连接，水槽(10)位于内筒(19)与外筒(18)之间的腔体底部设有排水...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓鹏毅，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：新型
国别省市：四川,51