[發明專利]一種用于車載氫氣發生器的防凍裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201810517600.3
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108754527B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 紀常偉;湯傳琦;汪碩峰;從驍宇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C25B1/04
• 分類號: C25B1/04;C25B9/00;C25B15/02;C25B15/08
• 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

一種用于車載氫氣發生器的防凍裝置及控制方法屬于內燃機領域。車載氫氣發生器與儲水裝置通過排水管路和補水管路相連接，排水管路和補水管路并聯連接并分別由排水電磁閥、補水泵控制；儲水裝置上設置有加熱裝置，電源裝置分別通過電路和電路h為車載氫氣發生器和加熱裝置提供電力；儲氫罐、氫氣軌、發動機，車載氫氣發生器、儲氫罐、發動機通過氫氣軌串聯連接；電控單元通過接收電源工作信號a、儲水裝置液面位置信號b、儲水裝置溫度信號c、儲氫罐內氫氣壓力信號d和車載氫氣發生器內電解液溫度信號g，并通過信號線e和f分別控制補水泵和排水電磁閥的開閉。該裝置有效解決了車載氫氣發生器在冬天無法正常使用的問題。

技術領域

本發明提供了一種用于車載氫氣發生器的防凍裝置及控制方法，具體涉及車載氫氣發生器的電解液的防凍措施以及運行方式，屬于內燃機領域。

背景技術

氫氣是一種被公認為比較理想的內燃機代用燃料。氫氣的擴散速度、火焰傳播速度和燃燒速度均高于汽油，并且具有點火能量低，著火界限寬等燃燒特性，所以利用氫氣可實現內燃機的快速啟動，在進氣時摻入適量的氫氣可以縮短內燃機的燃燒持續期，可以有效改善內燃機的熱效率并且降低HC和CO的排放。此外，由于氫氣的燃燒界限寬，點火能量較低，使得氫氣-汽油混合燃料發動機能夠在稀薄燃燒模式下順利運行，可以進一步提高氫氣-汽油混合燃料發動機的經濟性，同時降低排放。紀常偉、汪碩峰等的研究表明，摻氫汽油機可有效改善混合燃料的燃燒，提高熱效率，并大大降低冷啟動、暖機、怠速和小負荷等工況下的排放。

北京工業大學提出的“氫混合燃料汽車”是國內首創，并且自主開發了一套可實現發動機純氫啟動、啟動后向汽油的平穩過渡、小負荷工況摻氫、噴氧量自由調節的混合燃料內燃機電子控制單元(HECU)。用氫氣來改善汽油的燃燒，既可以消除汽油機冷啟動時排放和油耗惡劣的現象，也可以改善低負荷時汽油的燃燒和排放，同時又保證了在大負荷時的輸出功率，其節能減排效果十分明顯。由于目前的加氫基礎設施不足，“氫混合燃料汽車”選擇車載氫氣發生器作為氫氣的來源，通過在汽車上安裝電動汽車充電插口以及AC/DC電壓轉換裝置，可以實現充電樁為氫氣發生器提供電能，保證氫氣的供應。氫氣發生器采用SPE電解技術電解純水型制取氫氣，制取的氫氣純度高，并且安全可靠。SPE電解池中的核心部件當屬膜電極，質子交換膜為H⁺提供通道，在陰極以氫氣的形式析出。但是SPE電解池中的電解液由于低溫結冰后將會給質子交換膜帶來不可修復的破壞。因此，此氫氣發生器并不能滿足“氫混合燃料汽車”在低溫情況下的使用需求。基于此，本發明提供了一種用于車載氫氣發生器的防凍裝置及控制方法。

發明內容

本發明目的是解決在環境溫度低與氫氣發生器正常工作溫度情況下，質子交換膜會因電解液結冰而損壞的問題，滿足“氫混合燃料汽車”在環境低溫下的使用需求，提出了一種用于車載氫氣發生器的防凍裝置及控制方法。利用該裝置可以有效解決車載氫氣發生器的低溫使用問題，提高了其使用壽命。

本發明采用如下技術方案：

車載氫氣發生器(1)、排水電磁閥(2)、補水泵(3)，儲水裝置(4)，車載氫氣發生器(1)與儲水裝置(4)通過排水管路(10)和補水管路(9)相連接，排水管路(10)和補水管路(9)并聯連接并分別由排水電磁閥(2)、補水泵(3)控制；儲水裝置(4)上設置有加熱裝置(5)，電源裝置(6)分別通過電路(8)和電路h為車載氫氣發生器(1)和加熱裝置(5)提供電力；儲氫罐(7)、氫氣軌(13)、發動機(12)，車載氫氣發生器(1)、儲氫罐(7)、發動機(12)通過氫氣軌(13)串聯連接；電子控制單元(11)通過接收電源工作信號a、儲水裝置(4)液面位置信號b、儲水裝置(4)溫度信號c、儲氫罐(7)內氫氣壓力信號d和車載氫氣發生器(1)內電解液溫度信號g，并通過信號線e和f分別控制補水泵(3)和排水電磁閥(2)的開閉。電子控制單元(11)通過信號線與儀表盤(14)連接，儀表盤(14)負責接收并顯示儲水裝置(4)液面位置信號b。

如上所述的一種用于車載氫氣發生器的防凍裝置及控制方法，其特征在于：