[发明专利]供氢控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种供氢技术，尤其是涉及一种供氢控制装置。

背景技术

燃料电池是一种电化学反应装置，直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同，可以分为质子交换膜燃料电池，碱性燃料电池，磷酸型燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定。而且反应生成物只有水，不存在腐蚀性。因此，质子交换膜燃料电池在车辆交通和备用电源等领域具有广阔的市场前景。

目前车用燃料电池供氢系统大多采用35MPa或70MPa高压气态储氢，再经二级或多级减压至合适的压力范围供给电堆。供氢系统在燃料电池工作过程中需要为电堆提供足够流量和压力的燃料，并实时监测氢气的剩余量，为了安全考虑，还需实时监测环境中氢气的泄露量，氢瓶温度，氢瓶压力等，在出现紧急情况时采取必要措施保证系统安全。

供氢系统在轿车或者客车上集成布置的位置与燃料电池控制器存在一定的距离，而瓶阀、传感器等需要供电并回传信号给控制器，若供氢系统零部件采用分立电气连接方式受控制器驱动，无疑增加了电气连接数量和复杂度，遗留大量故障点，且增加了燃料电池控制器负担。同时，基于高压储氢的特点，即使在停机状态下，由于车载环境下的振动，温度变化，可能造成供氢管路的泄漏等危险情况。因此需要在停机过程中需要进行安全检测。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种供氢控制装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种供氢控制装置，包括：

处理器；

电源模块，与处理器连接；

模拟信号处理器，与处理器连接，用于接收氢瓶温度和压力状态、供氢管路的中压段和高压段的压力值、供氢系统舱室中氢气浓度；

车载总线通讯模块，与处理器连接，用于数据收发；

低边开关驱动器，与处理器连接，用于控制氢瓶瓶阀以及供氢管路电磁阀。

所述供氢控制装置还包括第一压力传感器和温度传感器，所述第一压力传感器和温度传感器均与氢瓶连接；

所述温度传感器和第一压力传感器分别测得氢瓶的温度、压力状态，发送至模拟信号处理器，所述处理器将数据通过车载总线通讯模块对外发送。

所述氢瓶上设有放空口，所述氢瓶和放空口之间设有易熔栓。

所述易熔栓和放空口之间设有阻火器。

所述供氢控制装置还包括第二压力传感器和第三压力传感器，所述第二压力传感器与供氢管路的中压段连接，所述第三压力传感器与供氢管路的高压段连接；

所述第二压力传感器和第三压力传感器将测得的供氢管路的中压段和高压段的压力值发送至模拟信号处理器，所述处理器在中压段压力值超过第二设定阈值、或高圧段压力值超过第三设定阈值时，通过低边开关驱动器关闭氢瓶瓶阀和供氢管路电磁阀，并将中压段和高压段的压力值通过车载总线通讯模块对外发送。

所述供氢管路的中压段和高压段之间设有减压阀。

所述供氢控制装置还包括分布于供氢系统各舱室中的氢气浓度传感器，所述氢气浓度传感器与模拟信号处理器连接，用于采集对应舱室的氢气浓度，发送至模拟信号处理器，所述处理器在氢气浓度超过设定值时通过低边开关驱动器关闭氢瓶瓶阀。

所述供氢控制装置还包括红外通信器，该红外通信器与处理器连接，用于与加氢站进行红外通信，上报加氢状态。

所述车载总线通讯模块采用CAN、Lin或FlexRay车载总线通讯方式。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)实现了车载供氢系统的独立集中管理控制，供氢控制器承担车载供氢系统控制任务，只需通过总线通信向燃料电池控制器传输状态信息，接收控制指令。

2)减少了系统间线缆连接，降低了信号传输过程中丢失和易受干扰的风险。

3)对供氢系统独立进行故障诊断工作，而不需要燃料电池控制器时刻保持在线控制。

4)车辆停机情况下能定时自检，提高了储氢系统的安全性和可靠性。

5)加氢过程中通过加氢口与加氢站保持通讯，提高了加氢的可靠性。。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明与供氢系统的合并示意图；

图3为车载供氢系统控制器的控制流程图；