一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209929413 U(45)授权公告日 2020.01.10

(21)申请号 201921043634.X(22)申请日 2019.07.05

(73)专利权人 武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限

公司

地址 430000 湖北省武汉市武汉经济技术

开发区神龙大道18号太子湖文化数字创意产业园创谷启动区B4001号(72)发明人 刘嫚丽　唐廷江　熊云　张华农　

江洪春　董志亮　于强　秦连庆　(74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有

限公司 11335

代理人 寇俊波(51)Int.Cl.

H01M 8/040(2016.01)H01M 8/04298(2016.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

H01M 8/04746(2016.01)H01M 8/04791(2016.01)

CN 209929413 U()实用新型名称

一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统(57)摘要

本实用新型公开了一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，包括储氢瓶、减压阀、燃料电池发动机主体、汽水分离器、尾排阀、氢气浓度传感器、回流泵及系统控制板；所述储氢瓶、减压阀、燃料电池发动机主体、汽水分离器及尾排阀依次连接，所述氢气浓度传感器安装在易产生氢气泄露的位置和汽水分离器与尾排阀的连接管路上；所述氢气浓度传感器与系统控制板电气连接，所述系统控制板同时又与回流泵和储氢瓶电气连接，所述回流泵一端与汽水分离器连接，另一端与燃料电池发动机主体内燃料电池堆的氢气进气管路连。该系统不仅可以根据氢气的不同泄露程度提示不同报警等级，同时还可以进行氢气回收，提高氢气的利用率。

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权　利　要　求　书

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1.一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，其特征在于：包括储氢瓶、减压阀、燃料电池发动机主体、汽水分离器、尾排阀、氢气浓度传感器、回流泵及系统控制板；所述储氢瓶、减压阀、燃料电池发动机主体、汽水分离器及尾排阀依次连接，所述氢气浓度传感器安装在易产生氢气泄露的位置和汽水分离器与尾排阀的连接管路上；所述氢气浓度传感器与系统控制板电气连接，所述系统控制板同时又与回流泵和储氢瓶电气连接，所述回流泵的进气口与汽水分离器连接，出气口与燃料电池发动机主体内燃料电池堆的氢气进气管路连通，所述燃料电池发动机主体内还包括压力调节阀，压力调节阀的进气口与减压阀连接，出气口与燃料电池堆连接，所述燃料电池堆的另一端与汽水分离器连接。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，其特征在于：所述易产生氢气泄露的位置包括储氢瓶口连接头和燃料电池发动机主体内。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，其特征在于：所述系统控制板包括滤波电路、单片机及CAN通讯电路，所述滤波电路、单片机及CAN通讯电路依次电气连接，滤波电路又分别与三个氢气浓度传感器电气连接，CAN通讯电路分别与回流泵和储氢瓶电气连接。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，其特征在于：所述CAN通讯电路还连接有一个CAN盒，所述CAN盒外接上位机。

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一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统

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技术领域

[0001]本实用新型涉及氢燃料电池领域，尤其是一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统。

背景技术

[0002]随着社会发展，环境压力不断增大，各种节能减排产品不断出现，氢燃料电池汽车正是在这种大环境下得以发展迅速。在燃料电池汽车大量使用的背景下，由于氢气具有易燃易爆的高活性，对于燃料电池的氢气安全就显得至关重要。目前，市场上的氢气泄露报警器一般由一个氢气传感器探头和蜂鸣器、显示屏、电池等部件组成，它能检测氢气泄露浓度，但它不能区分报警级别，不能给燃料电池汽车控制系统发送信息，在达到一定危险级别不能和燃料电池系统联动采取安全措施。

实用新型内容

[0003]针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型提供了一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，该氢气检漏报警循环系统能够根据氢气泄露程度进行不同级别报警并采取相应的安全措施，同时又能对尾排管中的氢气进行循环利用。[0004]一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，包括储氢瓶、减压阀、燃料电池发动机主体、汽水分离器、尾排阀、氢气浓度传感器、回流泵及系统控制板；所述储氢瓶、减压阀、燃料电池发动机主体、汽水分离器及尾排阀依次连接，所述氢气浓度传感器安装在易产生氢气泄露的位置和汽水分离器与尾排阀的连接管路上；所述氢气浓度传感器与系统控制板电气连接，所述系统控制板同时又与回流泵和储氢瓶电气连接，所述回流泵的进气口与汽水分离器连接，出气口与燃料电池发动机主体内燃料电池堆的氢气进气管路连通，所述燃料电池发动机主体内还包括压力调节阀，压力调节阀的进气口与减压阀连接，出气口与燃料电池堆连接，所述燃料电池堆的另一端与汽水分离器连接。[0005]作为上述方案的优选，所述易产生氢气泄露的位置包括储氢瓶口连接头和燃料电池发动机主体内。

[0006]作为上述方案的优选，所述系统控制板包括滤波电路、单片机及CAN通讯电路，所述滤波电路、单片机及CAN通讯电路依次电气连接，滤波电路又分别与三个氢气浓度传感器电气连接，CAN通讯电路分别与回流泵和储氢瓶电气连接。[0007]作为上述方案的优选，所述CAN通讯电路还连接有一个CAN盒，所述CAN盒外接上位机。

[0008]本实用新型的有益效果在于：[0009]1、对燃料电池氢气整个流动过程中易产生泄露的位置进行实时监控。[0010]2、可对氢气泄露进行报警并提供不等级别的报警等级，根据不同的报警等级执行不同的控制命令。[0011]3、可以对未完全反应的氢气进行回收利用，提高氢气的利用率。

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附图说明

[0012]图1为本实用新型流程图。[0013]图2为本实用新型控制原理图。[0014]附图标记如下：1-储氢瓶、2-减压阀、3-燃料电池发动机主体、302-压力调节阀、301-燃料电池堆、4-汽水分离器、5-尾排阀、6-氢气浓度传感器、7-回流泵、8-系统控制板、801-滤波电路、802-单片机、803-CAN通讯电路、9-CAN盒、10-上位机。具体实施方式

[0015]下面结合附图详细描述本实施例。[0016]如图1、图2所示，一种燃料电池用氢气检漏报警的循环系统，包括储氢瓶1、减压阀2、燃料电池发动机主体3、汽水分离器4、尾排阀5、氢气浓度传感器6、回流泵7及系统控制板8；所述储氢瓶1、减压阀2、燃料电池发动机主体3、汽水分离器4及尾排阀5依次连接，所述氢气浓度传感器6安装在易产生氢气泄露的位置和汽水分离器4与尾排阀5的连接管路上；所述氢气浓度传感器6与系统控制板8电气连接，所述系统控制板8同时又与回流泵7和储氢瓶1电气连接，所述回流泵7的进气口与汽水分离器4连接，出气口与燃料电池发动机主体3内燃料电池堆301的氢气进气管路连通，所述燃料电池发动机主体3内还包括压力调节阀302，压力调节阀302的进气口与减压阀2连接，出气口与燃料电池堆301连接，所述燃料电池堆302的另一端与汽水分离器4连接。[0017]作为上述方案的优选，所述易产生氢气泄露的位置包括储氢瓶1口连接头和燃料电池发动机主体3内。

[0018]作为上述方案的优选，所述系统控制板8包括滤波电路801、单片机802及CAN通讯电路803，所述滤波电路801、单片机802及CAN通讯电路803依次电气连接，滤波电路801又分别与三个氢气浓度传感器6电气连接，CAN通讯电路803分别与回流泵7和储氢瓶1电气连接。氢气浓度传感器6为电压型传感器，氢气浓度传感器6采集的电压与氢气浓度成线性关系，氢气浓度传感器6采集的电压通过滤波电路801和单片机802中的A/D转换器将模拟信号转变为数字信号并由单片机802进行处理判断，系统控制板8通过CAN通信电路803与回流泵7和储氢瓶1进行通信。

[0019]作为上述方案的优选，所述CAN通讯电路803还连接有一个CAN盒9，所述CAN盒9外接上位机10。系统控制板8将检测到的氢气浓度传感器6的数据通过CAN盒9传输到上位机10，上位机10可根据氢气浓度区分报警等级，并提示报警，并能根据不同报警等级发出不同的指令。其中报警等级分为一级报警等级和二级报警等级，提示二级报警等级时上位机10屏幕会显示黄色，提示一级报警等级时上位机10会显示红色。[0020]本实施例的工作原理如下：

[0021]当燃料电池发动机主体3进行工作时，储氢瓶1开始源源不断地提供氢气，氢气顺着图1中箭头指示的方向流动，依次经过减压阀2、压力调节阀302后，传输到燃料电池堆301，在燃料电池堆302里进行化学反应，为汽车提供动力，在燃料电池堆301中没有反应完全的氢气和反应产生的水蒸气传输到汽水分离器4中，被分离出来的的氢气传输到汽水分离器4与尾排阀5的连接管路中。在氢气不断传输的过程中，安装在储氢瓶1口连接头外部、燃料电池发动机主体3内及汽水分离器4与尾排阀5的连接管路上的氢气浓度传感器6实时

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监测这三个位置的氢气浓度。其中汽水分离器4与尾排阀5的连接管路上的氢气浓度传感器6不会触发上位机10报警，系统控制板8根据其氢气浓度传感器6检测浓度调整回流泵7的转速，氢气浓度越高，回流泵6的转速越快。

[0022]当储氢瓶1口连接头外部或燃料电池发动机主体3内安装的氢气浓度传感器6检测的氢气浓度达到系统控制板8预先设定的二级报警等级的报警值时，上位机10屏幕会显示黄色并提示二级报警等级；当储氢瓶1口连接头外部或燃料电池发动机主体3内安装的氢气浓度传感器6检测的氢气浓度达到系统控制板8预先设定的一级报警等级的报警值时，系统控制板8立即通过CAN通信电路804向储氢瓶1下达关阀指令，切断氢气供应，防止氢气继续泄露，同时上位机10屏幕会显示红色并提示一级报警等级。待氢气泄露问题得到解决且报警消失后，重新启动燃料电池发动机主体3，系统控制板8将再次开启储氢1，继续为燃料电池堆301提供氢气。

[0023]本实用新型中使用的系统控制板的型号为XTQX3045C-03，滤波电路和CAN通讯电路集成在系统控制板上，其中单片机的型号为MC9S12DP512；氢气浓度传感器的型号为ACE2624，CAN盒型号为周立功CAN卡USB-CAN-II，上位机为labview上位机。

[0024]其中上位机上能够实时显示氢气浓度传感器采集的氢气浓度及回流泵的转速，并可对储氢瓶阀门、减压阀、压力调节阀及尾排阀进行远程操作，本实用新型重点保护该循环系统硬件设备，上位机的报警显示为现有技术。[0025]以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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