[發明專利]一種充電制氫一體化系統

有效

• 申請號: 201710486239.8
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107204476B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 汪碩峰;紀常偉
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01M8/0656
• 分類號: H01M8/0656;B60L53/31;B60L53/54
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種充電制氫一體化系統,包括電動車充電接口、充電系統管理模塊、充電穩壓電源、系統接地端子及系統動力電源端子；

其特征在于：還包括一套制氫、儲氫、供氫系統、一套電解液補充系統及一個氫氣系統電控單元；

所述制氫、儲氫、供氫系統包括通過導線與系統接地端子和系統動力電源端子分別相連接的制氫電源管理模塊，通過導線連接在制氫電源管理模塊和電解槽組之間的電解繼電器，通過管路與電解槽組氫氣出口相連接的儲氫罐、安裝在儲氫罐上的儲氫罐壓力傳感器、通過管路與儲氫罐相連接的氫氣管電磁閥、通過管路與氫氣管電磁閥相連接的氫氣出口；

所述電解液補充系統包括，通過管路與電解槽組相連接的電解液箱、安裝在電解液箱上的液位計、安裝在電解液箱上的手動補水入口、通過管路與電解液箱相連接的補水電磁閥、通過管路與補水電磁閥相連接的自動補水入口；

所述氫氣系統電控單元能夠獲得來自時鐘的時鐘信號n、獲得來自液位計的液位信號c、獲得來自儲氫罐壓力傳感器儲氫罐壓力信號d、獲得來自充電系統管理模塊的電控單元間通訊信號e；

所述氫氣系統電控單元能夠獲得來自加氫請求開關的加氫請求信號m，通過加氫請求信號m判斷是否有駕駛員需要加注氫氣；

所述氫氣系統電控單元能夠通過發出補水電磁閥控制信號a控制補水電磁閥的開啟和關閉、系統電控單元能夠通過發出氫氣管電磁閥控制信號b控制氫氣管電磁閥的通斷、系統電控單元能夠通過發出電解繼電器控制信號f控制電解繼電器的通斷；

所述制氫、儲氫、供氫系統、電解液補充系統及氫氣系統電控單元與充電樁原有為車輛充電的部分通過密封隔板分隔來，密封隔板應保證兩部分系統間無物質交換；

制氫機電源管理模塊提供滿足電解槽組要求的電源；

所述氫氣出口設置計量供氫量的裝置和出口壓力檢測裝置，氫氣出口上所設置的壓力檢測裝置通過發出氫氣出口壓力信號x至氫氣系統電控單元，使氫氣系統電控單元確定氫氣出口的實際壓力；

所述加氫請求開關，加氫時操作人員通過加氫請求開關設定目標加氫壓力，加氫請求開關能夠向氫氣系統電控單元發出目標加氫壓力信號z。

2.根據權利要求1所述的一種充電制氫一體化系統，其特征在于：所述制氫、儲氫、供氫系統、電解液補充系統及氫氣系統電控單元上的全部元器件均有防爆裝置。

3.根據權利要求1所述的一種充電制氫一體化系統，其特征在于：所述電解槽組通過電解去離子水或堿液制氫。

4.根據權利要求1所述的一種充電制氫一體化系統，其特征在于：所述自動補水入口或所述手動補水入口加入去離子水或者堿液。

5.根據權利要求1-4任一項所述的一種充電制氫一體化系統的控制方法，其特征在于：

所述補水電磁閥處于常閉狀態，僅在獲得補水電磁閥控制信號a后打開、所述氫氣管電磁閥處于常閉狀態，僅在獲得氫氣管電磁閥控制信號b后打開、所述電解繼電器處于常斷開狀態，在獲得電解繼電器控制信號f后接通；

1)氫氣系統電控單元首先與充電系統管理模塊通過電控單元間通訊信號e進行通訊，當氫氣系統電控單元檢測到充電系統管理模塊上有車輛正在充電時，氫氣系統電控單元通過停止發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器處于斷開狀態，此時電解槽組由于無法獲得動力電源因而停止電解制氫；氫氣系統電控單元通過停止發出補水電磁閥控制信號a使補水電磁閥關閉，使電解液箱無法通過自動補水入口獲得電解水；氫氣系統電控單元通過停止發出氫氣管電磁閥控制信號b使氫氣管電磁閥關閉，此時系統不可對外供氫以保證汽車充電過程的安全；

2)當氫氣系統電控單元與充電系統管理模塊通過電控單元間通訊信號e進行通訊發現沒有車輛正在使用充電系統進行充電時，氫氣系統電控單元判定此時系統制氫，此時氫氣系統電控單元與時鐘繼續通訊獲得時鐘信號n，當時鐘信號n指示當前時間為谷電充電時間時，氫氣系統電控單元判定此時系統連續制氫，在該條件下，氫氣系統電控單元通過發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器接通，此時電解槽組經電解繼電器從制氫電源管理模塊獲得電能開始電解制氫，并使制得的氫氣經管路存儲在儲氫罐中；

當氫氣系統電控單元與時鐘通訊獲得時鐘信號n，發現當前時刻處于峰電時間時，氫氣系統電控單元繼續檢測來自加氫請求開關的加氫請求信號m，當加氫請求信號m指示目前沒有人使用該系統為汽車加氫時，氫氣系統電控單元通過停止發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器斷開，進而使電解槽組停止制氫；當加氫請求信號m指示目前有人使用該系統為汽車加氫時，氫氣系統電控單元通過儲氫罐壓力信號d判斷儲氫罐內壓力，同時氫氣系統電控單元通過目標加氫壓力信號z判斷目標加氫壓力，當儲氫罐內壓力大于等于目標加氫壓力時，氫氣系統電控單元通過停止發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器斷開，進而使電解槽組停止制氫；當儲氫罐內壓力小于目標加氫壓力時，氫氣系統電控單元通過發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器接通，此時電解槽組經電解繼電器從制氫電源管理模塊獲得電能開始電解制氫，并使制得的氫氣經管路存儲在儲氫罐中；

谷電時間為電價相對較低的用電低谷時間，峰電時間為電價相對較高的用電高峰時間；

3)在制氫過程中，氫氣系統電控單元持續檢測來自儲氫罐壓力傳感器的儲氫罐壓力信號d，當儲氫罐壓力信號d指示儲氫罐達到額定設計壓力時，氫氣系統電控單元立即通過停止發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器斷開，進而使電解槽組停止電解制氫，以保護系統安全；

4)在制氫過程中，氫氣系統電控單元持續檢測來自液位計的液位信號c，當液位信號c指示電解液箱內頁面低于最低制氫所需液位hl時，氫氣系統電控單元立即通過停止發出電解繼電器控制信號f使電解繼電器斷開，進而使電解槽組停止電解制氫，以保護系統安全；

5)在制氫過程中，氫氣系統電控單元持續檢測來自液位計的液位信號c，當液位信號c指示電解液箱內頁面低于最低補液液位hb時,hb>hl，氫氣系統電控單元立刻通過發出補水電磁閥控制信號a使補水電磁閥接通，使所補充的電解液能夠從自動補水入口、補水電磁閥及相應管路進入電解液箱；

6)當氫氣系統電控單元通過加氫請求信號m發現目前有人使用該系統為汽車加氫時，氫氣系統電控單元檢測氫氣出口壓力信號x及目標加氫壓力信號z，當氫氣出口壓力小于目標加氫壓力時，氫氣系統電控單元立刻通過發出氫氣管電磁閥控制信號b使氫氣管電磁閥接通，此時氫氣從儲氫罐經管路及氫氣管電磁閥被輸送到氫氣出口，從氫氣出口為汽車加氫，氫氣出口同時完成流量計算；當氫氣系統電控單元檢測到氫氣出口壓力大于等于目標加氫壓力時，氫氣系統電控單元立刻通過停止發出氫氣管電磁閥控制信號b使氫氣管電磁閥斷開，此時加氫過程結束。