[發明專利]燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置及新能源汽車

在審

• 申請號: 201910192014.0
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109768307A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 鄧佳;李勇;易勇;趙勇富
• 申請（專利權）人: 中山大洋電機股份有限公司
• 主分類號: H01M8/0662
• 分類號: H01M8/0662;H01M8/0444;H01M8/04701;H01M8/04791;H01M8/04828
• 代理公司: 中山市漢通知識產權代理事務所(普通合伙) 44255
• 代理人: 古冠開

本發明公開了燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置及新能源汽車，燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置包括氫氣濃度檢測單元和混合稀釋單元，氫氣濃度檢測單元包括尾排主管路、抽樣分支管路、氣液分離器和氫氣濃度傳感器,利用氣液分離器先將進入的尾排氣進行大幅冷卻降溫降濕，使氫氣濃度傳感器使用環境優化，提高檢測準確性，混合稀釋單元包括風扇和通風氣體分支管路，通風氣體分支管路的出口端連接到尾排主管路上，風扇將外部空氣吹入到通風氣體分支管路的入口端，利用外部空氣將尾排主管路里面的尾排氣的氫氣濃度進行稀釋，利用外部空氣將尾排主管路里面的尾排氣的氫氣濃度進行稀釋，進一步提高安全性。

技術領域：

本發明涉及燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置及新能源汽車。

背景技術：

燃料電池系統利用儲存在氣瓶中的氫氣與來自空氣的氧氣之間發生電化學反應來產生電能，為用電設備提供動力來源。氫氣與氧氣由燃料電池交換膜隔開，但是不可避免的存在互相滲透的現象；在反應過程中，氫氣路會聚集液態水，需要及時的排出，通常會利用吹掃電磁閥將氫氣路的水及雜質排出到空氣路出口混合以降低氫氣濃度，避免發生爆燃。所以，燃料電池系統需要在空氣路出口安裝氫氣濃度傳感器，來對出口的氫氣濃度進行實時監控和控制。氫氣作為一種可燃氣體，其爆炸極限為4％～75.6％。因此需要將排出的氫氣濃度降到4％以下才會避免危險。

通常的，燃料電池運行溫度較高，空氣路出口氣體為高溫高濕，在這種使用環境下，需要使用特殊的氫氣濃度傳感器，一般為加熱型氫氣濃度傳感器，使用成本非常高，而且性能不穩定，造成燃料電池系統維修保養成本高，甚至會影響燃料電池系統的安全性和使用性能。

在專利CN 208076472U中，使用了一種文丘里管和防水透氣膜來避免氫濃度傳感器在高溫高濕環境下使用，但是該裝置使尾排管流阻加大，且存在防水透氣膜堵塞風險，易造成檢測不準的現象。

在專利CN 108493467A中，使用了大量的閥類來控制燃料電池尾氣含氫量，部件數量多，控制較為復雜，且沒有解決普通氫氣濃度傳感器在高溫高濕環境下的使用。

發明內容：

本發明的第一目的是提供燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置及新能源汽車，同時解決現有技術中存在的兩個技術問題：1)氫氣濃度檢測在高溫高濕環境下，檢測的準確性和可靠性較低問題；2)尾排氣的氫氣濃度過高，存在危險隱患。

本發明的進一步目的是提供燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置及新能源汽車，解決現有技術中氫氣濃度檢測在高溫高濕環境下，需要使用特殊的氫氣濃度傳感器，導致使用成本非常高，維修保養成本高的技術問題。

本發明的目的是通過下述技術方案予以實現的：

燃料電池尾排氫氣濃度檢測及混合稀釋裝置，其特征在于：它包括氫氣濃度檢測單元和混合稀釋單元，其中：所述的氫氣濃度檢測單元包括尾排主管路、抽樣分支管路、氣液分離器和氫氣濃度傳感器,其中所述的抽樣分支管路的入口連接在尾排主管路的上游段，所述的氣液分離器包括內殼體，內殼體內設置空腔，內殼體上設置尾排氣出口管、尾排氣入口管和冷凝水出口管，尾排氣出口管、尾排氣入口管和冷凝水出口管都與空腔連通，抽樣分支管路的出口連接氣液分離器的尾排氣入口管，在氣液分離器上安裝氫氣濃度傳感器，利用尾排氣出口管可直接排出進入抽樣分支管路的尾排氣，或者尾排氣出口管通過一個輔助管路連接到尾排主管路的下游段，將進入抽樣分支管路的尾排氣重新回送到尾排主管路；混合稀釋單元包括風扇和通風氣體分支管路，通風氣體分支管路的出口端連接到尾排主管路上，風扇將外部空氣吹入到通風氣體分支管路的入口端，利用外部空氣將尾排主管路里面的尾排氣的氫氣濃度進行稀釋。

上述所述的氣液分離器還包括外殼體，內殼體的外面套裝有外殼體，內殼體與外殼體之間的空隙形成風道，外殼體有一個進風口和一個出風管口，通風氣體分支管路的入口端連接外殼體的出風管口，在外殼體的進風口處安裝風扇，風扇將外部冷空氣抽入風道，并吹在內殼體的外表面形成風冷的效果。