[發明專利]供氫控制裝置

在審

• 申請號: 201711227793.0
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107968213A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 馬天才;葉川;林維康;魏學哲;孫澤昌
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/0606
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種供氫技術，尤其是涉及一種供氫控制裝置。

背景技術

燃料電池是一種電化學反應裝置，直接將化學能轉換為電能。根據電解質的不同，可以分為質子交換膜燃料電池，堿性燃料電池，磷酸型燃料電池，熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。質子交換膜燃料電池工作溫度低，電流密度大，響應速度快，性能穩定。而且反應生成物只有水，不存在腐蝕性。因此，質子交換膜燃料電池在車輛交通和備用電源等領域具有廣闊的市場前景。

目前車用燃料電池供氫系統大多采用35MPa或70MPa高壓氣態儲氫，再經二級或多級減壓至合適的壓力范圍供給電堆。供氫系統在燃料電池工作過程中需要為電堆提供足夠流量和壓力的燃料，并實時監測氫氣的剩余量，為了安全考慮，還需實時監測環境中氫氣的泄露量，氫瓶溫度，氫瓶壓力等，在出現緊急情況時采取必要措施保證系統安全。

供氫系統在轎車或者客車上集成布置的位置與燃料電池控制器存在一定的距離，而瓶閥、傳感器等需要供電并回傳信號給控制器，若供氫系統零部件采用分立電氣連接方式受控制器驅動，無疑增加了電氣連接數量和復雜度，遺留大量故障點，且增加了燃料電池控制器負擔。同時，基于高壓儲氫的特點，即使在停機狀態下，由于車載環境下的振動，溫度變化，可能造成供氫管路的泄漏等危險情況。因此需要在停機過程中需要進行安全檢測。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種供氫控制裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種供氫控制裝置，包括：

處理器；

電源模塊，與處理器連接；

模擬信號處理器，與處理器連接，用于接收氫瓶溫度和壓力狀態、供氫管路的中壓段和高壓段的壓力值、供氫系統艙室中氫氣濃度；

車載總線通訊模塊，與處理器連接，用于數據收發；

低邊開關驅動器，與處理器連接，用于控制氫瓶瓶閥以及供氫管路電磁閥。

所述供氫控制裝置還包括第一壓力傳感器和溫度傳感器，所述第一壓力傳感器和溫度傳感器均與氫瓶連接；

所述溫度傳感器和第一壓力傳感器分別測得氫瓶的溫度、壓力狀態，發送至模擬信號處理器，所述處理器將數據通過車載總線通訊模塊對外發送。

所述氫瓶上設有放空口，所述氫瓶和放空口之間設有易熔栓。

所述易熔栓和放空口之間設有阻火器。

所述供氫控制裝置還包括第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，所述第二壓力傳感器與供氫管路的中壓段連接，所述第三壓力傳感器與供氫管路的高壓段連接；

所述第二壓力傳感器和第三壓力傳感器將測得的供氫管路的中壓段和高壓段的壓力值發送至模擬信號處理器，所述處理器在中壓段壓力值超過第二設定閾值、或高圧段壓力值超過第三設定閾值時，通過低邊開關驅動器關閉氫瓶瓶閥和供氫管路電磁閥，并將中壓段和高壓段的壓力值通過車載總線通訊模塊對外發送。

所述供氫管路的中壓段和高壓段之間設有減壓閥。

所述供氫控制裝置還包括分布于供氫系統各艙室中的氫氣濃度傳感器，所述氫氣濃度傳感器與模擬信號處理器連接，用于采集對應艙室的氫氣濃度，發送至模擬信號處理器，所述處理器在氫氣濃度超過設定值時通過低邊開關驅動器關閉氫瓶瓶閥。

所述供氫控制裝置還包括紅外通信器，該紅外通信器與處理器連接，用于與加氫站進行紅外通信，上報加氫狀態。

所述車載總線通訊模塊采用CAN、Lin或FlexRay車載總線通訊方式。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1)實現了車載供氫系統的獨立集中管理控制，供氫控制器承擔車載供氫系統控制任務，只需通過總線通信向燃料電池控制器傳輸狀態信息，接收控制指令。

2)減少了系統間線纜連接，降低了信號傳輸過程中丟失和易受干擾的風險。

3)對供氫系統獨立進行故障診斷工作，而不需要燃料電池控制器時刻保持在線控制。

4)車輛停機情況下能定時自檢，提高了儲氫系統的安全性和可靠性。

5)加氫過程中通過加氫口與加氫站保持通訊，提高了加氫的可靠性。。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明與供氫系統的合并示意圖；

圖3為車載供氫系統控制器的控制流程圖；