智能化燃料电池储氢系统技术方案

本发明专利技术提供一种智能化的燃料电池储氢系统。所述系统包括储氢罐，还包括数据采集单元、数据对比单元、控制单元以及执行单元；数据采集单元用于对储氢罐表面的温度数据、内部的氢气压力数据以及外部的氢气浓度数据进行采集，并将所采集的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据传输给数据对比单元；数据对比单元用于接收数据采集单元传输来的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据，并分别对温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据进行对比分析，同时将对比分析结果传输给控制单元；控制单元用于接收数据对比单元对比分析的数据，并将反馈结果传输给执行单元，由执行单元控制氢气的排放。所述系统具有频率可调节间歇式排气、排气量可控的特点。

【技术实现步骤摘要】
智能化燃料电池储氢系统
本专利技术属于燃料电池安全控制
，特别涉及一种智能化燃料电池储氢系统。
技术介绍
储氢罐是一种氢气储存的容器。现有氢气的储运容器技术包括高压储氢、液氢储存、金属氢化物储氢、低温吸附储氢、纳米碳管高压吸附储氢以及液体有机氢化物储氢。各种储氢技术相应的储氢罐也有所区别。目前，氢气已经开始应用到汽车燃料电池等领域。加氢站、移动式储氢罐等对储存容器的储氢密度提出了很高的要求，常规钢制压力容器已经不能满足技术要求，开始出现各类轻质高压储氢容器。轻质高压储氢容器技术是伴随着复合材料压力容器技术发展的新兴技术。高性能的复合材料具有高比强度、高比模量的优点，可以在保证容器承压能力的前提下，大幅度降低容器的质量圈。目前高性能的复合材料主要有碳纤维复合材料、轻质铝内胆纤维全缠绕等。但是，当氢气储罐在遇到燃料、高温或撞击时可能会遇到储存氢气压力迅速上升，达到储罐的安全压力值。此时需要储罐上用于泄压的装置进行动作，放出一定量的氢气，以达到氢气储罐不会爆炸的安全目的。目前所见到的泄压安全装置均是采用根据周边环境温度和罐内压力值，采取一次性将罐体内部压力泄压至安全值范围内。如申请号为200880122937.9的专利公开了一种安全阀装置、阀装置、高压气体罐以及车辆。该专利提到的用于泄压的安全阀体，只是考虑到了根据设定参数进行开闭阀的动作。为了规避一次性放出过多氢气导致燃烧爆炸的风险，还设定了氢气的放出角度和放气位置。其主要目的是为了较快的扩散所放出氢气，以免大量氢气累计。该专利方案多是考虑如何优先保证罐体安全的前提下，尽快释放罐体内压力异常的气体。未充分考虑罐体周边环境，如存在火焰、高温，甚至无法容忍大量氢气存在的场景(燃料电池车辆集中出现事故，无法迅速疏散时)。如果在这种场景下，出于保护氢气罐体安全目的，持续大量的排出氢气，势必会出现更为严重的后果，如氢气浓度达到爆炸极限，从而引发爆炸的可能。
技术实现思路
针对目前燃料电池储氢罐存在的遇到突发情况无法对罐内氢气进行可控排放等问题，本专利技术提供一种智能化燃料电池储氢系统。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种智能化的燃料电池储氢系统，包括储氢罐，还包括数据采集单元、数据对比单元、控制单元以及执行单元；所述数据采集单元用于对所述储氢罐表面的温度数据、内部的氢气压力数据以及外部的氢气浓度数据进行采集，并将所采集的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据传输给所述数据对比单元；所述数据对比单元用于接收所述数据采集单元传输来的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据，并分别对所述温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据进行对比分析，同时将所述对比分析结果传输给所述控制单元；所述控制单元用于接收所述数据对比单元对比分析的数据，并将反馈结果传输给所述执行单元，由所述执行单元控制所述储氢罐内氢气的排放。相对于现有技术，本专利技术上述提供的智能化的燃料电池储氢系统，具有可调节频率间歇式排放，并且氢气排放量可控的特点，确保即使氢气排放达到爆炸极限或者具有能够达到爆炸极限的气体混合物出现时，由于氢气的排放量有限，因而不会出现破坏性的大规模爆炸事故。附图说明图1为本专利技术智能化的燃料电池储氢系统示意图；图2为本专利技术智能化的燃料电池储氢系统数据采集单元示意图；其中，1-储氢罐；2-数据采集单元，21-温度传感器，22-压力传感器，23-气体浓度传感器；3-数据对比单元；4-控制单元；5-执行单元，箭头表示数据传输方向。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参考图1，本专利技术实施例提供一种智能化的燃料电池储氢系统。所述智能化的燃料电池储氢系统包括储氢罐1，还包括数据采集单元2、数据对比单元3、控制单元4以及执行单元5。储氢罐1作为氢燃料电池的关键零部件，为电堆提供氢气燃料。储氢罐1表面或者其附近附加安装了温度传感器21、压力传感器22和气体浓度传感器23，这些共同组成数据采集单元2的数据输入来源，同时数据采集单元2还包括一个将温度传感器21、压力传感器22和气体浓度传感器23电信号转换成数字信号的模块(图中未画出)。在储氢罐1周边还安装有数据对比单元3和控制单元4。数据采集单元2通过信号线将数字信号传输到数据对比单元3，数据对比单元3是一个计算单元，根据预设的对比策略，将实际采集到的数据和预设对比策略进行比对，得出一个温度、压力和浓度各自偏离设定安全值的大小。再将该比对值传输到控制单元，控制单元预设有各种控制策略，根据比对值与控制策略的符合度，选择一个具体的控制策略方案。再将控制策略方案传输给执行单元。执行单元实际就是包含安全阀和安全阀体上的电控单元，电控单元接收控制单元的控制策略信号，控制安全阀进行开闭。所述数据采集单元2用于对所述储氢罐1表面的温度数据、内部的氢气压力数据以及外部的氢气浓度数据进行采集，并将所采集的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据传输给所述数据对比单元3；所述数据对比单元3用于接收所述数据采集单元2传输来的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据，并分别对所述温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据进行对比分析，同时将所述对比分析结果传输给所述控制单元4；所述控制单元4用于接收所述数据对比单元3对比分析的数据，并将反馈结果传输给所述执行单元5，由所述执行单元5控制所述储氢罐1内氢气的排放。下面对本专利技术的技术方案做进一步详细的解释说明。优选地，数据采集单元2包括温度传感器21、压力传感器22、气体浓度传感器23，具体请参考图2。无论是温度传感器21还是压力传感器22还是气体浓度传感器23，安装的具体位置均没有特别的限定，只要温度传感器21能够检测并且采集储氢罐1外表面的温度即可。同样地，只要压力传感器22能够精确检测并采集储氢罐1内部的氢气压力即可；只要气体浓度传感器23能够精确检测并采集储氢罐1外表面附近尤其是氢气排放部位的氢气浓度即可。所述温度传感器21、压力传感器22、气体浓度传感器23检测并采集的数据由数据采集单元2收集后，传输给所述数据分析单元3，由数据分析单元3对温度数据、压力数据以及气体浓度数据进行分析对比，也就是在分析对比前，在比对分析单元设定基准值，通过温度、压力和浓度与设定的基准值进行比对的偏离程度生成比对结果信号，然后将对比分析的结果反馈给控制单元4，由控制单元4将反馈的数据传输给所述执行单元5。一般地，本专利技术设定的温度、压力和浓度基准值分别为：温度不高于40℃，压力不高于20KPa，氢气的体积浓度不高于3.5％。当然，还可以根据罐体的高低压的不同，设定不同的温度、压力基准值，而出于安全考虑，氢气的体积浓度可以降低至3.0％，以避免由于迅速排放来不及调控而达到4.1％的爆炸极限。优选地，执行单元5为安全阀，所述安全阀安装于所述储氢罐1上，具体来说也就是安装于所述储氢罐1的氢气出口，通过所述安全阀，实现所述储氢罐1与外界的连通(排气)。进一步优选地，所述安全阀具有高频开关元器件，通过所述高频开关元器件的开启和闭合，控制所述储氢罐1内的氢气的排放。所述高频开关元器件可以实现安全阀的开闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能化的燃料电池储氢系统，包括储氢罐，其特征在于：还包括数据采集单元、数据对比单元、控制单元以及执行单元；所述数据采集单元用于对所述储氢罐表面的温度数据、内部的氢气压力数据以及外部的氢气浓度数据进行采集，并将所采集的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据传输给所述数据对比单元；所述数据对比单元用于接收所述数据采集单元传输来的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据，并分别对所述温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据进行对比分析，同时将所述对比分析结果传输给所述控制单元；所述控制单元用于接收所述数据对比单元对比分析的结果，并将反馈结果传输给所述执行单元，由所述执行单元控制所述储氢罐内氢气的排放。

【技术特征摘要】
1.一种智能化的燃料电池储氢系统，包括储氢罐，其特征在于：还包括数据采集单元、数据对比单元、控制单元以及执行单元；所述数据采集单元用于对所述储氢罐表面的温度数据、内部的氢气压力数据以及外部的氢气浓度数据进行采集，并将所采集的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据传输给所述数据对比单元；所述数据对比单元用于接收所述数据采集单元传输来的温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据，并分别对所述温度数据、氢气压力数据以及氢气浓度数据进行对比分析，同时将所述对比分析结果传输给所述控制单元；所述控制单元用于接收所述数据对比单元对比分析的结果，并将反馈结果传输给所述执行单元，由所述执行单元控制所述储氢罐内氢气的排放。2.如权利要求1所述的智能化的燃料电池储氢系统，其特征在于：所述数据采集单元包括温度传感器、压力传感器、气体浓度传感器；所述温度传感器用于检测并采集所述储氢罐外表面的温度；所述压力传感器用于检测并采集所述储氢罐内部的氢气压力；所述气体浓度传感器用于检测并采集所述储氢罐外表面的氢气浓度。3.如权利要求1～2任一项所述的智能化的燃料电池储氢系统，其特征在于：所述执行单元为安全阀，所述安全阀安装于所述储氢罐上，通过所述安全阀实现所述储氢罐与外界的连通，所述安全阀具有高频开关元器件，通过所述高频开关元器件的开启和闭合，控制所述储氢罐内氢气的排放。4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金丰，张华农，
申请(专利权)人：深圳市雄韬电源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44