CN107491112A - 一种制氢装置的安全保护系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制氢装置的安全保护系统，包括能够内置液体反应物以制备氢气的氢气发生器、温度检测模块、主控模块、温度调节装置，温度检测模块检测液体反应物的温度信息，主控模块与温度检测模块电性连接以接收温度信息，主控模块与温度调节装置电性连接以根据温度信息调节液体反应物的温度，本设计时刻调节液体反应物的温度，使得氢气发生器反应效率提高，在寒冷的地区能够防止液体反应物冻结，同时防止液体反应物温度过高，提高安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及控制系统，特别是一种应用于氢混合动力下的集成控制系统。
背景技术
现今的汽车领域，逐渐倡导使用绿色能源，而氢混合动力是现今能够应用到汽车发动机的技术，汽车加氢的产品是一款能够轻易对现有汽油驱动的汽车进行改装使用的产品，其中的实施手段是通过使水电离产生氢气和氧气，将产生的氢气和氧气加入到汽车发动机中，能够对原来的汽车的动力系统实现低油耗，高动力的输出，而且更加绿色环保。
而将制氢装置与汽车进行结合，使得制氢装置的工作环境比较恶劣，同时也要保证用户的安全，因此要求产品有较高的稳定性。
在产出氢气的方法中，我们可以通过氢气发生器进行制备氢气，氢气发生器可以是电解槽或者是其他的液体反应物配合固体反应催化器，例如在电解槽中，可以通过对水电解方式制备氢气，而产出氢气的效率和通过电解槽的电流成正比例关系，但是通过电解槽的电流的大小会受水温影响，首先在制氢的过程中会产生一定的热量，使得液体反应物的温度会提升，从而使得氢气发生器运行不稳定，导致氢气制备效率降低，当温度持续升高到一定程度，还可能会造成危险，同时，由于汽车分布的范围较广，不同地区的气候不相同，有的地区极寒或者有的地区异常燥热，容易影响到液体反应物的温度，例如在极寒地区的恶劣环境下工作，是极其容易液体反应物冻结，影响制氢装置的运作。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种应用在制氢装置中通过检测液体反应物的温度并且根据温度信息对液体反应物进行温度调节的安全保护系统。
本发明采用的技术方案是：
一种制氢装置的安全保护系统，包括：
氢气发生器，能够内置液体反应物以制备氢气；
温度检测模块，用于检测液体反应物的温度信息；
主控模块，与温度检测模块电性连接以接收温度信息；
温度调节装置，与主控模块电性连接以根据温度信息调节液体反应物的温度。
本系统还包括液体储存箱，所述温度调节装置包括液泵，所述氢气发生器设置有液体输入口、液体排放口，液体储存箱上设置有液体输出口、液体接收口，液泵分别与液体输入口、液体输出口连接，液体排放口与液体接收口之间通过液体流动管道连接，所述温度检测模块包括设置在氢气发生器内以检测氢气发生器内液体反应物的第一温度信息的第一温度传感器，主控模块分别与第一温度传感器、液泵电性连接以根据第一温度信息控制液泵运作。
所述温度调节装置还包括与液体流动管道配合以用于对液体流动管道内传输的液体反应物散热的散热风机，主控模块与散热风机电性连接以根据第一温度信息控制散热风机运作。
所述液体流动管道为一弯曲缠绕成卷簧状的金属管。
所述温度检测模块还包括设置在液体储存箱内以检测液体储存箱内液体反应物的第二温度信息的第二温度传感器，所述温度调节装置包括设置在液体储存箱内的加热部件，主控模块分别与第二温度传感器、加热部件电性连接以根据第二温度信息控制加热部件运作。
本系统还包括设置在液体储存箱内以检测液体反应物剩余量信息的液位传感器，主控模块分别与液位传感器、氢气发生器电性连接以根据剩余量信息控制氢气发生器的运作。
本系统还包括PID控制器，该PID控制器分别与温度检测模块、主控模块电性连接以对检测的温度信息进行反馈调节后输出到主控模块。
本系统还包括
电源模块，用于为氢气发生器和/或温度调节装置供电；
过流检测模块，与氢气发生器和/或温度调节装置电性连接以检测氢气发生器和/或温度调节装置的工作电流，所述主控模块与过流检测模块电性连接以接收工作电流信号，并且对工作电流信号处理得出控制信号；
软件控制开关模块，电源模块通过软件控制开关模块与氢气发生器和/或温度调节装置电性连接，主控模块与软件控制开关模块电性连接以根据控制信号控制软件控制开关模块的通断。
本系统还包括
硬件控制开关模块，与过流检测模块电性连接以接收工作电流信号，并且在工作电流信号超过阈值时关断；
该硬件控制开关模块与所述软件控制开关模块相互串联并且串联后的输入端与电源模块电性连接，串联后的输出端与氢气发生器和/或温度调节装置电性连接。
所述氢气发生器包括电解槽，以及设置在电解槽内的正电极和负电极，所述电源模块通过软件控制开关模块、硬件控制开关模块分别与正电极、负电极电性连接。
本发明的有益效果：
本发明制氢装置的安全保护系统，通过温度检测模块对氢气发生器反应所要用到的液体反应物进行温度的检测，主控模块根据温度信息控制温度调节装置对液体反应物进行降温或者升温处理，恢复到适合氢气发生器制氢所需的温度，本设计时刻调节液体反应物的温度，使得氢气发生器反应效率提高，在寒冷的地区能够防止液体反应物冻结，同时防止液体反应物温度过高，提高安全性能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明制氢装置的安全保护系统的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明制氢装置的安全保护系统，应用在汽车的氢混合动力系统中，包括能够内置液体反应物以制备氢气的氢气发生器1、温度检测模块、主控模块3、温度调节装置，温度检测模块检测液体反应物的温度信息，主控模块3与温度检测模块电性连接以接收温度信息，主控模块3与温度调节装置电性连接以根据温度信息调节液体反应物的温度。
其中，此处氢气发生器1优选的制氢方法采用电解水的方法，氢气发生器1由电解槽，以及设置在电解槽内的正电极和负电极构成，主控模块3可以是MCU或者CPU。
温度检测模块可以检测氢气发生器1内液体反应物的温度，也可以检测为氢气发生器1供应液体反应物的容器内液体反应物的温度，温度调节装置可以有多种方式对液体反应物进行降温或者升温，本设计通过温度检测模块对氢气发生器1反应所要用到的液体反应物进行温度的检测，主控模块3根据温度信息控制温度调节装置对液体反应物进行降温或者升温处理，恢复到适合氢气发生器1制氢所需的温度，本设计时刻调节液体反应物的温度，使得氢气发生器1反应效率提高，在寒冷的地区能够防止液体反应物冻结，同时防止液体反应物温度过高，提高安全性能。
本设计还包括液体储存箱5，温度调节装置包括液泵41，氢气发生器1设置有液体输入口11、液体排放口12，液体储存箱5上设置有液体输出口51、液体接收口52，液泵41分别与液体输入口11、液体输出口51连接，液体排放口12与液体接收口52之间通过液体流动管道13连接，温度检测模块包括设置在氢气发生器1内以检测氢气发生器1内液体反应物的第一温度信息的第一温度传感器21，主控模块3分别与第一温度传感器21、液泵41电性连接以根据第一温度信息控制液泵41运作。
此处氢气发生器1制备氢气过程中，会消耗一定的液体反应物，此处的液泵41可以将液体储存箱5内液体反应物传输到氢气发生器1内进行补充。
在氢气发生器1运作的过程中，内部的液体反应物的温度会发生变化，第一温度传感器21检测氢气发生器1内液体反应物的温度，当温度过高，主控模块3控制液泵41启动，将液体储存箱5的液体反应物输入到氢气发生器1中，同时由于液体压力，氢气发生器1中的液体反应物也会通过液体流动管道13返回到液体储存箱5中，液体储存箱5的液体反应物与氢气发生器1中的液体反应物相比，温度较低，此过程能够降低氢气发生器1中的液体反应物的温度。
同时，温度调节装置还包括与液体流动管道13配合以用于对液体流动管道13内传输的液体反应物散热的散热风机42，主控模块3与散热风机42电性连接以根据第一温度信息控制散热风机42运作，当氢气发生器1内的液体反应物的温度超过设定值，主控模块3会启动散热风机42，此处散热风机42朝向液体流动管道13，并且通过对液体流动管道13吹风散热的方式，使得液体流动管道13内的液体反应物更快降温，同时，液体流动管道13为一弯曲缠绕成卷簧状的金属管，此结构加长了液体流动管道13，并且不会占用过多的空间，加长液体流动管道13，能够使液体反应物在液体流动管道13内流动更多的距离，加强散热效果。
温度检测模块还包括设置在液体储存箱5内以检测液体储存箱5内液体反应物的第二温度信息的第二温度传感器22，所述温度调节装置包括设置在液体储存箱5内的加热部件43，主控模块3分别与第二温度传感器22、加热部件43电性连接以根据第二温度信息控制加热部件43运作，在气候寒冷的地区，为了在用户使用氢气发生器1前，液体反应物就处于适合的温度状态，等待用户进行使用，第二温度传感器22时刻检测液体储存箱5内的温度，当检测到的第二温度信息过低，主控模块3控制加热部件43对液体储存箱5内的液体反应物加热，确保氢气发生器1的正常运行。
本设计还包括设置在液体储存箱5内以检测液体反应物剩余量信息的液位传感器6，主控模块3分别与液位传感器6、氢气发生器1电性连接以根据剩余量信息控制氢气发生器1的运作，当检测到液体储存箱5内以检测液体反应物剩余量，主控模块3停止氢气发生器1的运行，并且还可以包括相应的提示模块如指示灯等元件，对工作人员进行提醒。
在温度的检测方面，本设计还包括PID控制器7，该PID控制器7分别与温度检测模块、主控模块3电性连接以对检测的温度信息进行反馈调节后输出到主控模块3，此处对应地，PID控制器7与第一温度传感器21、第二温度传感器22连接，PID控制器7依据PID控制原理对温度信息进行偏差调节，使得输出的温度信息更加准确。
在电源供电部分，本设计还包括
电源模块81，用于为氢气发生器1和/或温度调节装置供电；
过流检测模块82，与氢气发生器1和/或温度调节装置电性连接以检测氢气发生器1和/或温度调节装置的工作电流，所述主控模块3与过流检测模块82电性连接以接收工作电流信号，并且对工作电流信号处理得出控制信号；
软件控制开关模块83，电源模块81通过软件控制开关模块83与氢气发生器1和/或温度调节装置电性连接，主控模块3与软件控制开关模块83电性连接以根据控制信号控制软件控制开关模块83的通断。
此处主控模块3还可以根据温度信号、水位信号通过软件控制开关模块83控制电源模块81为氢气发生器1和/或温度调节装置供电，从而控制氢气发生器1和/或温度调节装置的启/止。
本设计还包括硬件控制开关模块84，与过流检测模块82电性连接以接收工作电流信号，并且在工作电流信号超过阈值时关断；该硬件控制开关模块84与所述软件控制开关模块83相互串联并且串联后的输入端与电源模块81电性连接，串联后的输出端与氢气发生器1和/或温度调节装置电性连接。
其中，作为本设计的优选实施例，氢气发生器1包括电解槽，以及设置在电解槽内的正电极和负电极，电源模块81通过软件控制开关模块83、硬件控制开关模块84分别与正电极、负电极电性连接。
此处通过硬件控制开关模块84、软件控制开关模块83串联，软件控制开关模块83与硬件控制开关模块84相互串联并且串联后的输入端与电源模块81电性连接，串联后的输出端与氢气发生器1和/或温度调节装置电性连接，在常规控制下，用户可以通过主控模块3控制软件控制开关模块83闭合或者关断，继而灵活控制氢气发生器1和/或温度调节装置启动或停止，同时也可以通过主控模块3灵活设定断开阈值，当过流检测模块82检测氢气发生器1和/或温度调节装置的工作电流信号超过断开的阈值时，输入信号到主控模块3，再由主控模块3控制软件控制开关模块83关断，而硬件控制开关模块84则可以作为保险作用，当过流检测模块82检测外部设备的工作电流信号超过了硬件控制开关模块82的阈值，硬件控制开关模块82不需要经过软件的处理，能够立即关断，立即停止氢气发生器1和/或温度调节装置的运作，防止氢气发生器1和/或温度调节装置的损坏，本设计通过硬件控制开关模块82、软件控制开关模块83的结合，使得对氢气发生器1和/或温度调节装置的控制更加灵活，同时也能够在出现短路、过流情况下立即做出反应，及时保护氢气发生器1和/或温度调节装置。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于,包括：
氢气发生器，能够内置液体反应物以制备氢气；
温度检测模块，用于检测液体反应物的温度信息；
主控模块，与温度检测模块电性连接以接收温度信息；
温度调节装置，与主控模块电性连接以根据温度信息调节液体反应物的温度。
2.根据权利要求1所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：还包括液体储存箱，所述温度调节装置包括液泵，所述氢气发生器设置有液体输入口、液体排放口，液体储存箱上设置有液体输出口、液体接收口，液泵分别与液体输入口、液体输出口连接，液体排放口与液体接收口之间通过液体流动管道连接，所述温度检测模块包括设置在氢气发生器内以检测氢气发生器内液体反应物的第一温度信息的第一温度传感器，主控模块分别与第一温度传感器、液泵电性连接以根据第一温度信息控制液泵运作。
3.根据权利要求2所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：所述温度调节装置还包括与液体流动管道配合以用于对液体流动管道内传输的液体反应物散热的散热风机，主控模块与散热风机电性连接以根据第一温度信息控制散热风机运作。
4.根据权利要求2所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：所述液体流动管道为一弯曲缠绕成卷簧状的金属管。
5.根据权利要求2所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：所述温度检测模块还包括设置在液体储存箱内以检测液体储存箱内液体反应物的第二温度信息的第二温度传感器，所述温度调节装置包括设置在液体储存箱内的加热部件，主控模块分别与第二温度传感器、加热部件电性连接以根据第二温度信息控制加热部件运作。
6.根据权利要求2所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：还包括设置在液体储存箱内以检测液体反应物剩余量信息的液位传感器，主控模块分别与液位传感器、氢气发生器电性连接以根据剩余量信息控制氢气发生器的运作。
7.根据权利要求1所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：还包括PID控制器，该PID控制器分别与温度检测模块、主控模块电性连接以对检测的温度信息进行反馈调节后输出到主控模块。
8.根据权利要求1所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：还包括
电源模块，用于为氢气发生器和/或温度调节装置供电；
过流检测模块，与氢气发生器和/或温度调节装置电性连接以检测氢气发生器和/或温度调节装置的工作电流，所述主控模块与过流检测模块电性连接以接收工作电流信号，并且对工作电流信号处理得出控制信号；
软件控制开关模块，电源模块通过软件控制开关模块与氢气发生器和/或温度调节装置电性连接，主控模块与软件控制开关模块电性连接以根据控制信号控制软件控制开关模块的通断。
9.根据权利要求8所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：还包括
硬件控制开关模块，与过流检测模块电性连接以接收工作电流信号，并且在工作电流信号超过阈值时关断；
该硬件控制开关模块与所述软件控制开关模块相互串联并且串联后的输入端与电源模块电性连接，串联后的输出端与氢气发生器和/或温度调节装置电性连接。
10.根据权利要求9所述的一种制氢装置的安全保护系统，其特征在于：所述氢气发生器包括电解槽，以及设置在电解槽内的正电极和负电极，所述电源模块通过软件控制开关模块、硬件控制开关模块分别与正电极、负电极电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171219 |