[發明專利]一種燃料電池供氫系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201711330840.4
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108091908A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 陳航;蘇與航;劉陸;厲萱;孫北
• 申請（專利權）人: 上海重塑能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04089
• 分類號: H01M8/04089;H01M8/0432;H01M8/0438;H01M8/04746
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 顧正超

本發明公開了一種燃料電池供氫系統及其控制方法。該系統包括高壓儲氣氫瓶、集成瓶閥、減壓閥、管道壓力傳感器、氫泄露傳感器、燃料電池進氣主閥，PRD泄壓閥、單向閥、氫管理系統。其方法是根據各傳感器實時監控系統工作狀態，根據不同系統工況，切換控制方式，能有效確保燃料電池供氫系統在各種工況下安全、可靠、高效地工作。

技術領域

本發明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池供氫系統及其控制方法。

背景技術

隨著科技發展及人們環境保護意識的加強，發展無污染的綠色新能源汽車已經成為趨勢。燃料電池具有發電效率高、環境污染小、可靠性高和廢熱易排出可循環再利用等優點。因此燃料電池汽車技術的研究和開發受到各國政府的大力支持。

在此背景之下開發出了使用清潔能源氫氣作為燃料的燃料電池汽車。這種新能源汽車由氫氣和氧通過燃料電池產生的電能提供動力，氫氧反應這一過程不僅有極高的能量利用效率，而且排放物只有水，對環境沒有任何污染。但是，氫氣本身的特性如泄漏性、爆炸性和氫脆等，使得燃料電池汽車存在著一定的安全隱患，這種新能源動力系統的安全性成為人們首先關心的問題。這些安全問題包括儲氫安全、車載氫氣系統的安全、燃料電池汽車發生碰撞以及發生氫氣泄露時的安全等。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于提供一種安全可控的燃料電池供氫系統，并對應提供其控制方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種燃料電池供氫系統，包括高壓儲氣氫瓶，在其瓶口處密封連接有集成瓶閥，所述集成瓶閥與高壓儲氣氫瓶內部連通，所述集成瓶閥通過進氣管與單向瓶閥連通，用于向所述高壓儲氣氫瓶內部充氣；所述集成瓶閥通過輸氣管與燃料電池進氣主閥連通，在所述的輸氣管上設置有減壓閥，以使輸出的氣氫氣壓力適于燃料電池使用；在所述的集成瓶閥通過氫瓶泄壓管與PRD泄壓閥連通，用于向大氣排出高壓儲氣氫瓶中的氣體；還包括氫管理系統，所述氫管理系統包括氫管理系統控制器和氫瓶壓力傳感器；所述氫瓶壓力傳感器設置在所述集成瓶閥上，且通過信號與所述氫管理系統控制器連接，用于采集所述高壓儲氣氫瓶中的氣壓信息并傳輸給所述氫管理系統控制器；所述氫管理系統控制器與所述PRD泄壓閥連接，所述氫管理系統控制器用于接收所述高壓儲氣氫瓶中的氣壓信息并與所述氫管理系統控制器中存儲的安全閥值比較，當所述高壓儲氣氫瓶中的氣壓大于安全閥值時，向所述PRD泄壓閥發送氣瓶泄壓指令，以開啟所述PRD泄壓閥使之與所述高壓儲氣氫瓶連通，用以排出高壓儲氣氫瓶中的氣體。

進一步，所述氫管理系統還包括氫瓶溫度傳感器；所述氫瓶溫度傳感器設置在所述集成瓶閥上，通過信號與所述氫管理系統控制器連接，用于采集所述高壓儲氣氫瓶中的溫度信息并傳輸給所述氫管理系統控制器；所述氫管理系統控制器與所述單向瓶閥連接；所述氫管理系統控制器用于根據所述高壓儲氣氫瓶中的氣壓和所述高壓儲氣氫瓶中的溫度計算所述儲氣氫瓶中氫氣的SOC，當所述儲氣氫瓶中氫氣的SOC小于供氣下限值時，向所述單向瓶閥發出補氣指令，以開啟所述單向瓶閥使之與加氫口連通，用以向高壓儲氣氫瓶中補充氣體。SOC的計算方法為現有技術，如《燃料電池車氫氣SOC計算及應用》(電源技術研究與設計.2015.8.1675-1677頁)。

進一步，還包括管道泄壓管，所述管道泄壓管的一端與所述PRD泄壓閥連通，另一端與所述減壓閥與所述燃料電池進氣主閥之間的輸氣管連通；在所述減壓閥與所述燃料電池進氣主閥之間的輸氣管上還設置有管道壓力傳感器，所述管道壓力傳感器與所述氫管理系統控制器連接；所述管道壓力傳感器用于采集所述輸氣管的氣壓信息并傳輸給所述氫管理系統控制器；所述氫管理系統控制器用于接收輸氣管的氣壓信息并與所述氫管理系統控制器中存儲的管道安全閥值比較，當所述輸氣管的氣壓大于管道安全閥值時，向所述PRD泄壓閥發送管道泄壓指令，以開啟所述PRD泄壓閥使之與所述輸氣管連通，用以排出輸氣管中的氣體。