[实用新型]一种车载燃料电池氢气管理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，尤其是涉及一种车载燃料电池氢气管理系统。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应装置，直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同，可以分为质子交换膜燃料电池，碱性燃料电池，磷酸型燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定。而且反应生成物只有水，不存在腐蚀性。因此，质子交换膜燃料电池在车辆交通和备用电源等领域具有广阔的市场前景。

目前车用燃料电池氢气系统大多采用35MPa或70MPa高压储氢，再经二级或多级减压至合适的压力范围供给电堆。氢气系统在燃料电池工作过程中需要为电堆提供足够流量和压力的燃料，并实时监测氢气的剩余量，为了安全考虑，还需实时监测环境中氢气的泄露量，氢瓶温度等，在出现紧急情况时采取必要措施保证系统安全。

氢气系统在轿车或者客车上集成布置的位置与燃料电池控制器存在一定的距离，而瓶阀、传感器等需要供电并回传信号给控制器，若氢气系统零部件采用分立电气连接方式受控制器驱动，无疑增加了电气连接数量和复杂度，遗留大量故障点，且增加了燃料电池控制器负担。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载燃料电池氢气管理系统，集成氢气系统驱动和监测功能于一体，提高氢气控制系统稳定性和安全性。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车载燃料电池氢气管理系统，包括氢气控制单元以及分别与所述的氢气控制单元连接的氢瓶电磁阀、氢瓶压力传感器、温度传感器和氢气浓度传感器，所述的氢瓶电磁阀、氢瓶压力传感器和温度传感器分别与车载的高压氢气瓶连接，所述的氢气浓度传感器的探头设置在高压氢气瓶上方环境中，所述的氢气控制单元通过CAN与车载燃料电池控制器通信连接，传输数据并接收控制指令。

所述的氢瓶电磁阀、氢瓶压力传感器、温度传感器和氢气浓度传感器分别由氢气控制单元通过电缆连接供电。

所述的氢气控制单元是氢气管理系统的核心，用于采集温度、压力、氢气浓度信号传输给燃料电池控制器，并接收控制信号驱动瓶阀开启和关闭，包括：

电源处理电路，分别与氢瓶电磁阀、氢瓶压力传感器、温度传感器和氢气浓度传感器连接；

模拟信号采集电路，分别与电源处理电路、氢瓶压力传感器、温度传感器和氢气浓度传感器连接；

驱动电路，分别与电源处理电路和氢瓶电磁阀连接；

通信电路，分别与电源处理电路和车载燃料电池控制器连接。

所述的氢气管理系统还包括中压压力传感器，所述的中压压力传感器设置在氢瓶电磁阀与燃料电池之间的管路上，与氢气控制单元连接，相对于储氢瓶中350bar或700bar高压而言，经过一级减压后管路压力大约10-30bar，称为中压段。

所述的中压压力传感器与氢瓶电磁阀之间设有溢流阀。

所述的氢气管理系统还包括与高压氢气瓶瓶口连接的放空口，所述的高压氢气瓶瓶口与放空口之间设有易熔栓。

所述的放空口与易熔栓之间设有阻火器。

所述的氢气管理系统还包括氢气加注口，所述的氢气加注口设置在氢瓶电磁阀与燃料电池之间的管路上。

所述的氢气加注口与燃料电池之间的管路上设有减压阀。

所述的氢气加注口与燃料电池之间的管路上设有过滤器和单向阀。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)氢瓶电磁阀、氢瓶压力传感器和温度传感器分别与氢气控制单元连接，可实现车载储氢系统加氢控制、供氢控制以及安全监测等功能，实现了车载氢气系统的集中管理控制，氢气控制单元承担车载氢气系统控制任务，只需通过CAN通信向燃料电池控制器传输状态信息，接收控制指令，减少了系统间线缆连接，降低了信号传输过程中丢失和易受干扰的风险。

(2)氢气管理系统可独立进行前期气密性测试和传感器标定工作，以及后期故障诊断工作，不需要燃料电池控制器时刻保持在线控制。

(3)氢气浓度传感器安装在氢气易积聚的储氢瓶上方，实时监测环境中氢气浓度，由氢气控制单元供电并采集信号，可靠性高。

(4)氢瓶电磁阀、氢瓶压力传感器、温度传感器和氢气浓度传感器分别由氢气控制单元供电，无须外部电源，减少布线。

(5)氢气控制单元可以集中完成氢气管理系统内传感器供电、信号采集和处理、驱动执行器、与燃料电池控制器通信等功能，结构简单，硬件成本较低，稳定可靠。