[发明专利]一种减少氢燃料电池车在密闭空间排放氢气的系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种减少氢燃料电池车在密闭空间排放氢气的系统及其控制方法，针对燃料电池车在密闭空间排放氢气导致的安全隐患，本发明通过改进氢气的存储和供给装置，并利用测距传感器检测车辆是否处于密闭空间，当车辆处于密闭空间并需要排出剩余氢气时控制氢气排放到固体储氢单元中，当车辆处于开放空间时，再将存储于固体储氢单元中的氢气排出，保证了燃料电池车在密闭空间内的安全。

技术领域

本发明属于燃料电池领域，具体涉及一种减少氢燃料电池车在密闭空间排放氢气的系统。

背景技术

燃料电池是把燃料中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。其中质子交换膜燃料电池操作温度低、启动速度快，是车用燃料电池的首选。燃料电池工作方式与内燃机类似的，其燃料是在电池外携带的，燃料电池所用的氢气可以像传统汽油一样充装速度快，只需要几分钟时间，显示出比纯电动汽车较大的优势。燃料电池汽车在加氢、续驶里程等特性方面与传统车具有一定的相似性。

为保证燃料电池运行性能稳定，燃料电池系统的氢气供应必须保证燃料氢气均匀、充足、稳定地供给电池组的每个单电池。为了提高氢气的利用率，电堆运行过程中，电堆出气口排出的氢气都会在氢气循环泵的作用下再次循环到进气口再次被利用，然而随着氢气循环利用次数的增多，氢气中水分以及氮气的含量都会逐步增多，这将导致电堆性能的降低。因此，氢气排气口需要每隔一定时间开启，通过氢气高速流出带走阳极侧的水分以及杂质气体。在开阔的地方，氢气由于密度最小，排出的氢气可以迅速扩散出去并被外界的空气所稀释，然而对于密闭的车库或是地下停车场，排出的氢气很容易在顶棚处聚集，氢气的爆炸极限为4%~76%，一旦遇到明火或静电就会发生燃烧甚至爆炸。因此，妥善的处理燃料电池车排出的氢气尾气有利于燃料电池汽车的安全使用和发展。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种减少氢燃料电池车在密闭空间排放氢气的系统，提高氢燃料电池车在使用过程中的安全性。

本发明所采用的技术方案具体如下

一种减少氢燃料电池车在密闭空间排放氢气的系统，主要包括：燃料电池堆1、储氢罐2、固体储氢单元3、氢循环泵4、水汽分离器5、电磁阀Ⅰ6、电磁阀Ⅱ7、电磁阀Ⅲ19、角阀8、减压阀9、单向阀Ⅰ10、单向阀Ⅱ11、车载电脑16，隔膜泵17和测距传感器18，

燃料电池堆1上分别设有氢气进气口12、氢气出气口13、空气进气口14和空气出气口15，储氢罐2通过管路依次连接角阀8、减压阀9、单向阀Ⅰ10和氢气进气口12，单向阀Ⅰ10只允许氢气进气方向流通，氢气出气口13通过管路依次连接水汽分离器5、单向阀Ⅱ11、电磁阀Ⅱ7、隔膜泵17、固体储氢单元3和电磁阀Ⅲ19，单向阀Ⅱ11只允许氢气出气方向流通，电磁阀Ⅲ19连接外排管路；

单向阀Ⅱ11和电磁阀Ⅱ7之间的管路上连接循环支路，循环支路上设有氢循环泵4和电磁阀Ⅰ6，循环支路另一端连接在减压阀9和单向阀Ⅰ10之间；

测距传感器18安装于车辆顶棚，其发出信号竖直向上，测距传感器18的工作频率为1~1000Hz，用于测量车辆上方物体的距离；

固体储氢单元3主要由储氢单元壳体3-1、加热棒3-2和储氢芯体3-3组成，加热棒3-2安装在储氢芯体3-3中心设置的通孔中，储氢单元壳体3-1包裹在储氢芯体3-3的外侧。

车载电脑16与氢循环泵4、电磁阀Ⅰ6、电磁阀Ⅱ7、电磁阀Ⅲ19、隔膜泵17，以及固体储氢单元3中的加热棒3-2控制连接，从测距传感器18获取车辆上方物体的距离信号。

该系统的控制方法具体如下：

在车辆启动后，测距传感器18将距离讯号传递给车载电脑16，根据车辆上方物体的距离进行控制：