CN108916653A - 一种氢气供给与调控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢气供给与调控系统，包括高压氢气瓶供氢管路、电堆供氢管路、氢气循环管路、废气处理管路及通讯线路；所述高压氢气瓶供氢管路，包括加气口、过滤器、气瓶供气管路单向阀、高压氢气瓶手动截止阀、高压氢气瓶电磁阀、高压氢气瓶、高压氢气瓶安全阀、高压氢气瓶温度传感器及高压氢气瓶压力传感器；本发明通过设置氢泄漏监测系统，可以实现对氢气泄漏的实时监测；设置氢气循环管路可以实现提高氢气的利用率，避免氢气泄漏；设置废气处理管路可以对未处理的氢气进行催化处理，同时管路防爆阻爆轰型阻火器可以保证在意外情况下系统的安全。

Description

一种氢气供给与调控系统
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体是一种氢气供给与调控系统。
背景技术
在过去的两个世纪之中，人类社会的能源消费模式都是建立在化石燃料的基础之上的，化石燃料的过分使用产生了非常严重的后果—空气质量恶化，环境污染加剧，温室效应日益明显等。为了有效避免化石燃料的过度开采带来的种种问题，我们应该寻找一种可持续利用的新型清洁能源系统。在这种大背景下，以氢作为中间媒介的能源系统—氢能系统逐渐引起了人们的关注。氢气与氧气在燃料电池中发生反应，产生电能。这一过程不仅有极高的能源利用率，而且排放物中只有水，对环境没有污染。因此，氢能作为一种清洁可替代能源对社会的可持续发展具有重要的意义。
现有的氢气供给与调控系统无法对氢气泄漏进行实时监测，不能有效的对管路进行安全防护，而且对氢气的消耗量和剩余量不能进行实时精准的监测，因此对该系统需要进一步完善。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢气供给与调控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氢气供给与调控系统，包括高压氢气瓶供氢管路、电堆供氢管路、氢气循环管路、废气处理管路及通讯线路。所述高压氢气瓶供氢管路，包括加气口、过滤器、气瓶供气管路单向阀、高压氢气瓶手动截止阀、高压氢气瓶电磁阀、高压氢气瓶、高压氢气瓶安全阀、高压氢气瓶温度传感器及高压氢气瓶压力传感器；所述高压氢气瓶上设置有高压氢气瓶安全阀、高压氢气瓶电磁阀及高压氢气瓶手动截止阀；所述高压氢气瓶电磁阀与高压氢气瓶手动截止阀串联，所述高压氢气瓶瓶尾处设置有高压氢气瓶温度传感器、高压氢气瓶压力传感器；
所述电堆供气管路，包括电堆供气管路单向阀、电堆供气管路电磁阀、一级减压阀、电堆供气管路安全阀、二级减压阀、氢气喷射装置、电堆供气管路压力传感器、电动流量调节阀、科式流量计、温度调控器及燃料电池电堆；所述此处应该为电堆供气管路单向阀的前端与高压氢气瓶手动截止阀连接，所述电堆供气管路单向阀，电堆供气管路电磁阀、一级减压阀、电堆供气管路安全阀、二级减压阀、氢气喷射装置、电堆供气管路压力传感器、电动流量调节阀、科式流量计、温度调控器和燃料电池电堆依次相连；
所述氢气循环管路，包括气水分离器、氢气膜分离器、氢气循环风机及热式流量计；所述气水分离器分别与氢气膜分离器连接，所述氢气膜分离器、氢气循环风机和热式流量计依次连接，
所述废气处理管路，包括管路防爆阻爆轰型阻火器、废气燃烧净化处理器及放空口；所述管路防爆阻爆轰型阻火器、废气燃烧净化处理器及放空口依次相连；所述废气处理管路，包括管路防爆阻爆轰型阻火器、废气燃烧净化处理器及放空口；所述管路防爆阻爆轰型阻火器、废气燃烧净化处理器及放空口依次相连
所述通讯线路由氢系统控制模块通过总线分别与高压氢气瓶温度传感器、高压氢气瓶压力传感器、高压氢气瓶电磁阀、电动流量调节阀、电堆供氢管路压力传感器、科式流量计、热式流量计、高压氢气瓶氢气浓度传感器、燃料电池电堆氢气浓度传感器及氢气泄漏报警仪连接构成。
作为本发明进一步的方案：所述氢气喷射装置将电堆供氢管路中的氢气与氢气循环管路中的氢气进行混合，进而传输至电动流量调节阀。
作为本发明进一步的方案：所述温度调控器可以调节输入给燃料电池电堆的气体温度。
作为本发明进一步的方案：所述气水分离器分离燃料电池电堆产生的混合气体和水，将混合气体传输至氢气膜分离器，将水通过排水口排出；所述排水口与气水分离器连接，所述氢气膜分离器将氢气从混合气体中分离出来，进而传输至氢气循环风机。
作为本发明进一步的方案：所述氢气膜分离器依次与管路防爆阻爆轰型阻火器、废气燃烧净化处理器和放空口串联，所述废气燃烧净化处理器将废气进行催化燃烧，并进行净化处理。
作为本发明进一步的方案：所述高压氢气瓶氢气浓度传感器设置于高压氢气瓶上方，燃料电池电堆氢气浓度传感器设置于燃料电池电堆上方。
作为本发明进一步的方案：所述高压氢气瓶电磁阀、高压氢气瓶氢气浓度传感器、燃料电池电堆氢气浓度传感器及氢气泄漏报警仪与氢系统控制模块构成氢泄漏监测系统；所述氢系统控制模块，可以设置氢气泄漏报警仪的一级、二级报警阀值。
作为本发明进一步的方案：所述电动流量调节阀、电堆供氢管路压力传感器及氢系统控制模块构成管路压力微调系统；所述氢系统控制模块可以设置电堆供氢管路压力传感器的阀值。
作为本发明进一步的方案：所述氢系统控制模块、高压氢气瓶温度传感器、高压氢气瓶压力传感器、科式流量计及热式流量计构成氢气消耗量监测系统；所述氢系统控制模块接收高压氢气瓶温度传感器检测的温度值、高压氢气瓶压力传感器检测的压力值、科式流量计检测的流量值和热式流量计检测的流量值；
设所述高压氢气瓶温度传感器检测到的温度值为T，高压氢气瓶压力传感器检测的压力值为P，科式流量计检测的流量值为Q1i，i＝1,2,3…n，热式流量计检测的流量值为Q2i，i＝1,2,3…n；系统开始运行时，高压氢气瓶温度传感器和高压氢气瓶压力传感器分别检测温度值T和压力值P检测1次，科式流量计和热式流量计检测n次，其中n为正整数，科式流量计和热式流量计处于实时检测状态，并将传输结果通过CAN总线传输至氢系统控制模块；
通过下式计算得到的氢气消耗量△W：
ΔW＝[(∑Q1i-∑Q2i)/22.414]×M
通过下式计算得到的氢气剩余量W：
其中，氢气消耗量△W与氢气剩余量W的单位为克，V为高压氢气瓶a的体积20L，M为氢气的摩尔质量(2.016g/mol),R为理想气体常数(8.314J·mol-1·K-1)。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过设置氢泄漏监测系统，可以实现对氢气泄漏的实时监测；
2、设置氢气循环管路可以实现提高氢气的利用率，避免氢气泄漏；
3、设置废气处理管路可以对未处理的氢气进行催化处理，同时管路防爆阻爆轰型阻火器可以保证在意外情况下系统的安全；
4、氢气消耗量监测系统可以实现对氢气的消耗量、剩余量的实时精准监测；
5、电堆供氢管路中设置的电堆供氢管路安全阀，可以起到过压保护作用，保护下游的压力耐受值较小的部件和管路。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1-加气口；2-过滤器；3a-气瓶供气管路单向阀；3b-电堆供氢管路单向阀；4a-高压氢气瓶；4b-高压氮气瓶；5a-高压氢气瓶温度传感器；5b-高压氮气瓶温度传感器；6a-高压氢气瓶压力传感器；6b-高压氮气瓶压力传感器；6c-电堆供氢管路压力传感器；7a-高压氢气瓶安全阀；7b-高压氮气瓶安全阀；8a-高压氢气瓶电磁阀；8b-高压氮气瓶电磁阀；8c-电堆供氢管路电磁阀；9a-高压氢气瓶手动截止阀；9b-高压氮气瓶手动截止阀；10-电堆供氢管路安全阀；11a-一级减压阀；11b-二级减压阀；12-氢气喷射装置；13-电动流量调节阀；14a-科式流量计；14b-热式流量计；15-温度调控器；16-燃料电池电堆；17-气水分离器；18-排水口；19-氢气膜分离器；20-氢气循环风机；21-管路防爆阻爆轰型阻火器；22-废气燃烧净化处理器；23-放空口；24-氢系统控制模块；25a-高压氢气瓶氢气浓度传感器；25b-燃料电池电堆氢气浓度传感器；26-氢气泄漏报警仪。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种氢气供给与调控系统，包括：高压氢气瓶供氢管路、电堆供氢管路、氢气循环管路、废气处理管路及通讯线路，所述高压氢气瓶供氢管路，包括加气口1、过滤器2、气瓶供气管路单向阀3a、高压氢气瓶手动截止阀9a、高压氢气瓶电磁阀8a、高压氢气瓶4a、高压氢气瓶安全阀7a、高压氢气瓶温度传感器5a及高压氢气瓶压力传感器6a；
所述电堆供气管路，包括电堆供气管路单向阀3b、电堆供气管路电磁阀8c、一级减压阀11a、电堆供气管路安全阀10、二级减压阀11b、氢气喷射装置12、电堆供气管路压力传感器6c、电动流量调节阀13、科式流量计14a、温度调控器15及燃料电池电堆16；所述电堆供气管路单向阀3b的前端与高压氢气瓶手动截止阀9a连接，所述电堆供气管路单向阀3b，电堆供气管路电磁阀8c、一级减压阀11a、电堆供气管路安全阀10、二级减压阀11b、氢气喷射装置12、电堆供气管路压力传感器6c、电动流量调节阀13、科式流量计14a、温度调控器15和燃料电池电堆16依次相连；
所述氢气循环管路，包括气水分离器17、氢气膜分离器19、氢气循环风机20及热式流量计14b；所述气水分离器17和氢气膜分离器19连接，所述氢气膜分离器19、氢气循环风机20和热式流量计14b依次连接；
所述废气处理管路，包括管路防爆阻爆轰型阻火器21、废气燃烧净化处理器22及放空口23；
所述通讯线路，由氢系统控制模块24通过CAN总线分别与高压氢气瓶温度传感器5a、高压氢气瓶压力传感器6a、高压氢气瓶电磁阀8a、电动流量调节阀13、电堆供氢管路压力传感器6c、科式流量计14a、热式流量计14b、高压氢气瓶氢气浓度传感器25a、燃料电池电堆氢气浓度传感器25b和氢气泄漏报警仪26连接构成；
所述高压氢气瓶4a上设置有高压氢气瓶安全阀7a、高压氢气瓶电磁阀8a和高压氢气瓶手动截止阀9a；所述高压氢气瓶电磁阀8a与高压氢气瓶手动截止阀9a串联，并且高压氢气瓶电磁阀8a与高压氢气瓶手动截止阀9a可以联合作用；高压氢气瓶手动截止阀9a在高压氢气瓶电磁阀8a失效的情况下，可以通过手动切断氢源，有效避免氢气泄漏，确保系统的安全；所述加气口1、过滤器2和气瓶供气管路单向阀3a依次相连，所述高压氢气瓶4a瓶尾处设置有高压氢气瓶温度传感器5a和高压氢气瓶压力传感器6a，由于高压氢气瓶放气过程中，瓶口温度、压力参数波动较大会造成很大的误差；因此在瓶尾设置高压氢气瓶温度传感器5a和高压氢气瓶压力传感器6a，可以采集到准确度更高的参数；
所述一级减压阀11a与所述二级减压阀11b之间设置有电堆供氢管路安全阀10，所述电堆供氢管路安全阀10的前端与二级减压阀11b相连，当一级减压阀失效或电堆供氢管路内的压力超过允许值时，电堆供氢管路安全阀10自动开启，排放管路内的气体，可以起到过压保护作用，保护一级减压阀11a下游的压力耐受值小的部件和管路。当电堆供氢管路中的压力恢复到设定值时，电堆供氢管路安全阀10自动关闭；
所述氢气喷射装置12将电堆供氢管路中的氢气与氢气循环管路中的氢气进行混合，进而传输至电动流量调节阀13，通过设置氢气喷射装置12，可以有效提高了氢气循环管路的循环性能，进而提高了氢气的利用率；
所述温度调控器15可以调节输入给燃料电池电堆16的氢气的温度，使得氢气的温度能够最大限度的满足燃料电池电堆16工作性能的要求；
所述气水分离器17分离燃料电池电堆16产生的混合气体和水，将混合气体传输至氢气膜分离器19，将水通过排水口18排出；所述排水口18与气水分离器17相连，氢气膜分离器19将氢气从混合气体中分离出来，进而传输至氢气循环风机20；
所述科式流量计14a设置于电堆供氢管路中；所述热式流量计14b设置于氢气循环管路中。科式流量计的精度高、重复性好，但是不适用于小流量且精度低的环境。通过在氢气循环管路中，选用科式流量计14a可以实现对氢气消耗量的精确测量；
所述氢气膜分离器19依次与管路防爆阻爆轰型阻火器21，废气燃烧净化处理器22，放空口23串联；所述废气燃烧净化处理器22将废气进行催化燃烧，并进行净化处理。由于氢气的燃烧范围很宽，而且着火能很低。氢气的燃烧范围是4-75％，着火能仅为0.02MJ，而且氢气的密度仅为空气的7％，故氢气的燃烧范围宽，扩散速度快，因此对未处理的氢气应通过废气催化燃烧处理，通过设置管路防爆阻爆轰型阻火器21防止管路爆裂，阻断冲击波特征的高速传播的爆炸火焰，进而保证系统的安全；
所述高压氢气瓶氢气浓度传感器25a设置于高压氢气瓶4a上方，燃料电池电堆氢气浓度传感器25b设置于燃料电池电堆16上方，高压氢气瓶和燃料电池电堆是易发生氢气泄漏的区域，将氢气浓度传感器设置于该区域，可以更好地检测到氢气的泄漏，保证系统的安全；
所述高压氢气瓶电磁阀8a、高压氢气瓶氢气浓度传感器25a、燃料电池电堆氢气浓度传感器25b、氢气泄漏报警仪26与氢系统控制模块24构成氢泄漏监测系统；所述氢系统控制模块24，可以设置氢气泄漏报警仪26的一级、二级报警阀值，高压氢气瓶氢气浓度传感器25a或燃料电池电堆氢气浓度传感器25b将检测到的氢气浓度值传输给氢系统控制模块24，当氢气浓度值达到氢气泄漏报警仪26的二级报警阀值时，氢系统控制模块24控制氢气泄漏报警仪26进行二级报警；当氢气浓度值达到氢气泄漏报警仪26的一级报警阀值时，氢系统控制模块24控制氢气泄漏报警仪26进行一级报警，同时关闭高压氢气瓶电磁阀8a，从而达到切断氢源、保护系统安全的目的；
所述电动流量调节阀13，电堆供氢管路压力传感器6c，氢系统控制模块24构成管路压力微调系统；所述氢系统控制模块24可以设置电堆供氢管路压力传感器6c的阀值。电堆供氢管路压力传感器6c将检测到的氢气压力值传输给氢系统控制模块24，当氢气压力值超过电堆供氢管路压力传感器6c的阀值时，氢系统控制模块24控制电动流量调节阀13对流量进行调整，使得氢气压力值在合理的范围内；
所述氢系统控制模块24、高压氢气瓶温度传感器5a、高压氢气瓶压力传感器6a、科式流量计14a和热式流量计14b构成氢气消耗量监测系统，所述氢系统控制模块24接收高压氢气瓶温度传感器5a检测的温度值、高压氢气瓶压力传感器6a检测的压力值、科式流量计14a检测的流量值和热式流量计14b检测的流量值；
设所述高压氢气瓶温度传感器5a检测到的温度值为T，高压氢气瓶压力传感器6a检测的压力值为P，科式流量计14a检测的流量值为Q1i，i＝1,2,3…n；热式流量计14b检测的流量值为Q2i，i＝1,2,3…n；系统开始运行时，高压氢气瓶温度传感器5a和高压氢气瓶压力传感器(6a)分别检测温度值T和压力值P检测1次，科式流量计14a和热式流量计14b检测n次，n为正整数，科式流量计14a和热式流量计14b处于实时检测状态，并将传输结果通过CAN总线传输至氢系统控制模块24；
通过下式计算得到的氢气消耗量△W：
ΔW＝[(∑Q1i-∑Q2i)/22.414]×M
通过下式计算得到的氢气剩余量W：
其中，氢气消耗量△W与氢气剩余量W的单位为克，V为高压氢气瓶4a的体积20L，M为氢气的摩尔质量(2.016g/mol),R为理想气体常数(8.314J·mol-1·K-1)。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种氢气供给与调控系统，包括高压氢气瓶供氢管路、电堆供氢管路、氢气循环管路、废气处理管路及通讯线路，其特征在于，所述高压氢气瓶供氢管路，包括加气口(1)、过滤器(2)、气瓶供气管路单向阀(3a)、高压氢气瓶手动截止阀(9a)、高压氢气瓶电磁阀(8a)、高压氢气瓶(4a)、高压氢气瓶安全阀(7a)、高压氢气瓶温度传感器(5a)及高压氢气瓶压力传感器(6a)；所述高压氢气瓶(4a)上设置有高压氢气瓶安全阀(7a)、高压氢气瓶电磁阀(8a)及高压氢气瓶手动截止阀(9a)；所述高压氢气瓶电磁阀(8a)与高压氢气瓶手动截止阀(9a)串联，所述高压氢气瓶(4a)瓶尾处设置有高压氢气瓶温度传感器(5a)、高压氢气瓶压力传感器(6a)，所述加气口(1)、过滤器(2)和气瓶供气管路单向阀(3a)依次相连；
所述电堆供气管路，包括电堆供气管路单向阀(3b)、电堆供气管路电磁阀(8c)、一级减压阀(11a)、电堆供气管路安全阀(10)、二级减压阀(11b)、氢气喷射装置(12)、电堆供气管路压力传感器(6c)、电动流量调节阀(13)、科式流量计(14a)、温度调控器(15)及燃料电池电堆(16)；所述电堆供气管路单向阀(3b)的前端与高压氢气瓶手动截止阀(9a)连接，所述电堆供气管路单向阀(3b)，电堆供气管路电磁阀(8c)、一级减压阀(11a)、电堆供气管路安全阀(10)、二级减压阀(11b)、氢气喷射装置(12)、电堆供气管路压力传感器(6c)、电动流量调节阀(13)、科式流量计(14a)、温度调控器(15)和燃料电池电堆(16)依次相连；
所述氢气循环管路，包括气水分离器(17)、氢气膜分离器(19)、氢气循环风机(20)及热式流量计(14b)；所述气水分离器(17)与氢气膜分离器(19)连接，所述氢气膜分离器(19)、氢气循环风机(20)和热式流量计(14b)依次连接；
所述废气处理管路，包括管路防爆阻爆轰型阻火器(21)、废气燃烧净化处理器(22)及放空口(23)；所述管路防爆阻爆轰型阻火器(21)、废气燃烧净化处理器(22)及放空口(23)依次相连。
2.根据权利要求1所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述氢气喷射装置(12)将电堆供氢管路中的氢气与氢气循环管路中的氢气进行混合，进而传输至电动流量调节阀(13)。
3.根据权利要求1所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述温度调控器(15)可以调节输入给燃料电池电堆(16)的气体温度。
4.根据权利要求1所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述气水分离器(17)分离燃料电池电堆(16)产生的混合气体和水，将混合气体传输至氢气膜分离器(19)，将水通过排水口(18)排出；所述排水口(18)与气水分离器(17)连接，所述氢气膜分离器(19)将氢气从混合气体中分离出来，进而传输至氢气循环风机(20)。
5.根据权利要求1所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述通讯线路由氢系统控制模块(24)通过CAN总线分别与高压氢气瓶温度传感器(5a)、高压氢气瓶压力传感器(6a)、高压氢气瓶电磁阀(8a)、电动流量调节阀(13)、电堆供氢管路压力传感器(6c)、科式流量计(14a)、热式流量计(14b)、高压氢气瓶氢气浓度传感器(25a)、燃料电池电堆氢气浓度传感器(25b)及氢气泄漏报警仪(26)连接构成。
6.根据权利要求1所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述氢气膜分离器(19)依次与管路防爆阻爆轰型阻火器(21)、废气燃烧净化处理器(22)、放空口(23)串联。
7.根据权利要求5所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述高压氢气瓶氢气浓度传感器(25a)设置于高压氢气瓶(4a)上方，燃料电池电堆氢气浓度传感器(25b)设置于燃料电池电堆(16)上方。
8.根据权利要求5所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述高压氢气瓶电磁阀(8a)、高压氢气瓶氢气浓度传感器(25a)、燃料电池电堆氢气浓度传感器(25b)、氢气泄漏报警仪(26)与氢系统控制模块(24)构成氢泄漏监测系统；通过氢系统控制模块(24)，来设置氢气泄漏报警仪(26)的一级、二级报警阀值。
9.根据权利要求5所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述电动流量调节阀(13)、电堆供氢管路压力传感器(6c)、氢系统控制模块(24)构成管路压力微调系统；通过氢系统控制模块(24)来设置电堆供氢管路的压力阀值，电堆供氢管路压力传感器(6c)将检测到的氢气压力值传输给氢系统控制模块(24)，当氢气压力值超过电堆供氢管路的阀值时，氢系统控制模块(24)控制电动流量调节阀(13)对流量进行调整。
10.根据权利要求1所述的氢气供给与调控系统，其特征在于，所述氢系统控制模块(24)、高压氢气瓶温度传感器(5a)、高压氢气瓶压力传感器(6a)、科式流量计(14a)及热式流量计(14b)构成氢气消耗量监测系统；所述氢系统控制模块(24)接收高压氢气瓶温度传感器(5a)检测的温度值、高压氢气瓶压力传感器(6a)检测的压力值、科式流量计(14a)检测的流量值及热式流量计(14b)检测的流量值；
设所述高压氢气瓶温度传感器(5a)检测到的温度值为T，高压氢气瓶压力传感器(6a)检测的压力值为P，科式流量计(14a)检测的流量值为Q1i，i＝1,2,3…n；热式流量计(14b)检测的流量值为Q2i，i＝1,2,3…n；系统开始运行时，高压氢气瓶温度传感器(5a)和高压氢气瓶压力传感器(6a)分别检测温度值T和压力值P检测1次，科式流量计(14a)和热式流量计(14b)检测n次；其中n为正整数，科式流量计(14a)和热式流量计(14b)处于实时检测状态，并将传输结果通过CAN总线传输至氢系统控制模块(24)；
通过下式计算得到的氢气消耗量△W：
ΔW＝[(∑Q1i-∑Q2i)/22.414]×M
通过下式计算得到的氢气剩余量W：
其中，氢气消耗量△W与氢气剩余量W的单位为克，V为高压氢气瓶4a的体积40L，M为氢气的摩尔质量,R为理想气体常数。
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Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110247082A (zh) * 2019-07-10 2019-09-17 上海齐耀动力技术有限公司 一种燃料电池供氢系统
CN110439802A (zh) * 2019-08-08 2019-11-12 中国汽车技术研究中心有限公司 一种燃料电池系统用氢气循环泵测试装置
CN110566805A (zh) * 2019-09-30 2019-12-13 长江勘测规划设计研究有限责任公司 一种水电站加压储氢、减压输氢发电装置
CN110873286A (zh) * 2019-11-21 2020-03-10 西安交通大学 一种高压大流量气体实验用多种气源供给装置
CN111379975A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 中国石油化工股份有限公司 存储器、氢气系统监测方法、装置和设备
CN111864233A (zh) * 2020-08-03 2020-10-30 上海重塑能源科技有限公司 供氢系统的氢气纯度检测装置
CN112092627A (zh) * 2020-08-14 2020-12-18 东风柳州汽车有限公司 一种车用氢气泄漏检测系统
CN112449731A (zh) * 2019-06-27 2021-03-05 株式会社东芝 燃料电池系统及其控制方法
CN112483904A (zh) * 2020-12-03 2021-03-12 北京星驰蓝氢科技有限公司 一种氢系统的管路监测设备及监测方法
CN112751058A (zh) * 2021-01-05 2021-05-04 一汽解放汽车有限公司 一种性能恢复装置及其控制方法
CN113447212A (zh) * 2021-06-29 2021-09-28 潍柴动力股份有限公司 氢气泄漏检测方法及其检测系统、氢能源车辆
CN113720537A (zh) * 2021-08-18 2021-11-30 江苏大学 一种用于燃料电池汽车氢气泄漏的检测系统和检测方法
CN114221425A (zh) * 2021-10-15 2022-03-22 国网浙江省电力有限公司嘉善县供电公司 一种基于氢能供电的应急电源车及其供电控制方法
CN114361531A (zh) * 2021-12-27 2022-04-15 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统及方法
CN114811449A (zh) * 2022-04-15 2022-07-29 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 一种氢能汽车安全检测装置
CN115036533A (zh) * 2022-06-10 2022-09-09 中国北方发动机研究所(天津) 一种燃料电池发动机氢气供给装置
EP4084165A4 (en) * 2019-12-25 2023-09-20 Yutong Bus Co., Ltd. FUEL CELL SYSTEM, METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING TANK VALVE MALFUNCTION IN AN ASSOCIATED HYDROGEN SYSTEM
CN117307985A (zh) * 2023-11-24 2023-12-29 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种氢气泄漏定位检修系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201659944U (zh) * 2010-02-25 2010-12-01 张禾 燃料电池车车载供氢系统
CN102013505A (zh) * 2010-11-15 2011-04-13 新源动力股份有限公司 一种车用燃料电池氢气循环系统
CN202484592U (zh) * 2012-02-09 2012-10-10 上海攀业氢能源科技有限公司 一种燃料电池用供氢系统
CN103329325A (zh) * 2010-11-22 2013-09-25 日产自动车株式会社 燃料电池系统
US20160006050A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel supply unit
CN107017421A (zh) * 2017-03-09 2017-08-04 北京交通大学 一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置
KR20170114705A (ko) * 2016-04-06 2017-10-16 (주)소나무 수소 및 전기 충전 시스템
CN108091908A (zh) * 2017-12-13 2018-05-29 上海重塑能源科技有限公司 一种燃料电池供氢系统及其控制方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201659944U (zh) * 2010-02-25 2010-12-01 张禾 燃料电池车车载供氢系统
CN102013505A (zh) * 2010-11-15 2011-04-13 新源动力股份有限公司 一种车用燃料电池氢气循环系统
CN103329325A (zh) * 2010-11-22 2013-09-25 日产自动车株式会社 燃料电池系统
CN202484592U (zh) * 2012-02-09 2012-10-10 上海攀业氢能源科技有限公司 一种燃料电池用供氢系统
US20160006050A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel supply unit
KR20170114705A (ko) * 2016-04-06 2017-10-16 (주)소나무 수소 및 전기 충전 시스템
CN107017421A (zh) * 2017-03-09 2017-08-04 北京交通大学 一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置
CN108091908A (zh) * 2017-12-13 2018-05-29 上海重塑能源科技有限公司 一种燃料电池供氢系统及其控制方法

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111379975B (zh) * 2018-12-27 2021-10-08 中国石油化工股份有限公司 存储器、氢气系统监测方法、装置和设备
CN111379975A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 中国石油化工股份有限公司 存储器、氢气系统监测方法、装置和设备
CN112449731A (zh) * 2019-06-27 2021-03-05 株式会社东芝 燃料电池系统及其控制方法
CN110247082A (zh) * 2019-07-10 2019-09-17 上海齐耀动力技术有限公司 一种燃料电池供氢系统
CN110439802A (zh) * 2019-08-08 2019-11-12 中国汽车技术研究中心有限公司 一种燃料电池系统用氢气循环泵测试装置
CN110566805A (zh) * 2019-09-30 2019-12-13 长江勘测规划设计研究有限责任公司 一种水电站加压储氢、减压输氢发电装置
CN110566805B (zh) * 2019-09-30 2024-04-16 长江勘测规划设计研究有限责任公司 一种水电站加压储氢、减压输氢发电装置
CN110873286A (zh) * 2019-11-21 2020-03-10 西安交通大学 一种高压大流量气体实验用多种气源供给装置
EP4084165A4 (en) * 2019-12-25 2023-09-20 Yutong Bus Co., Ltd. FUEL CELL SYSTEM, METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING TANK VALVE MALFUNCTION IN AN ASSOCIATED HYDROGEN SYSTEM
CN111864233A (zh) * 2020-08-03 2020-10-30 上海重塑能源科技有限公司 供氢系统的氢气纯度检测装置
CN112092627A (zh) * 2020-08-14 2020-12-18 东风柳州汽车有限公司 一种车用氢气泄漏检测系统
CN112092627B (zh) * 2020-08-14 2021-12-31 东风柳州汽车有限公司 一种车用氢气泄漏检测系统
CN112483904A (zh) * 2020-12-03 2021-03-12 北京星驰蓝氢科技有限公司 一种氢系统的管路监测设备及监测方法
CN112751058A (zh) * 2021-01-05 2021-05-04 一汽解放汽车有限公司 一种性能恢复装置及其控制方法
CN113447212A (zh) * 2021-06-29 2021-09-28 潍柴动力股份有限公司 氢气泄漏检测方法及其检测系统、氢能源车辆
CN113720537A (zh) * 2021-08-18 2021-11-30 江苏大学 一种用于燃料电池汽车氢气泄漏的检测系统和检测方法
CN113720537B (zh) * 2021-08-18 2022-09-16 江苏大学 一种用于燃料电池汽车氢气泄漏的检测系统和检测方法
CN114221425B (zh) * 2021-10-15 2023-07-28 国网浙江省电力有限公司嘉善县供电公司 一种基于氢能供电的应急电源车及其供电控制方法
CN114221425A (zh) * 2021-10-15 2022-03-22 国网浙江省电力有限公司嘉善县供电公司 一种基于氢能供电的应急电源车及其供电控制方法
CN114361531A (zh) * 2021-12-27 2022-04-15 重庆长安新能源汽车科技有限公司 一种车载燃料电池氢系统的泄漏检测系统及方法
CN114811449A (zh) * 2022-04-15 2022-07-29 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 一种氢能汽车安全检测装置
CN114811449B (zh) * 2022-04-15 2023-08-22 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 一种氢能汽车安全检测装置
CN115036533A (zh) * 2022-06-10 2022-09-09 中国北方发动机研究所(天津) 一种燃料电池发动机氢气供给装置
CN117307985A (zh) * 2023-11-24 2023-12-29 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种氢气泄漏定位检修系统
CN117307985B (zh) * 2023-11-24 2024-04-09 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种氢气泄漏定位检修系统

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