CN110534773A - 用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置，主要是通过电磁阀自动控制水箱水位确保正常排水和箱体密封，同时通过保温棉实现降噪和解决结冰堵塞问题。该装置结构简单，水位控制精确。

Description

用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置及其控制方法

技术领域：

本发明属于新能源电池研发技术领域，特别涉及一种用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置及其控制方法。

背景技术：

氢燃料电池车与传统能源车辆相比较，排气系统存在以下差异：较传统动力，尾气中水含量较多，再加上高速气流，容易产生“噗噗”声。排温低(最高只有95℃)，排水多。容易造成排气管结冰堵塞，背压升高，动力下降。氢气是危险气体，出气口不能设计在电器件或运动件的下方，在水平位置上也要大于40mm（氢燃料安全法规要求）。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于氢燃料电池车上处理尾气的水汽分离装置，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，包括进气软管、卡箍、水汽分离箱、液位传感器、断水电磁阀、保温层、高位导气管、控制器；

所述进气软管连通电池反应堆出气口和水汽分离箱的进气口；

高位导气管包括管体和装配在管体尾部的喇叭状的导气口，所述管体的端部从水汽分离箱的顶部贯穿外伸，水汽分离箱的进气口的气流方向正对管体的外壁；

所述水汽分离箱的底部为斜底，所述液位传感器沿水汽分离箱的侧壁伸入水汽分离箱底部的最低处；水汽分离箱底部的最低处设有安装有电磁阀的直排出水口和溢流出水口；所述电磁阀通信连接外部的控制器。

本发明进一步限定的技术方案为：

优选地，上述技术方案中，水汽分离箱的箱体外部设有保护罩，所述保护罩内填塞有保温棉。

优选地，上述技术方案中，所述进气软管分别通过卡箍连通电池反应堆出气口和水汽分离箱的进气口。

优选地，上述技术方案中，溢流出水口为倒U型，溢流出水口的出口高度高于溢流出水口的入口。

优选地，上述技术方案中，通过控制器连接液位传感器与断水电磁阀，并处理接收信息与后续动作指令。

一种用于氢燃料电池车上的水汽分离控制方法，按照如下步骤进行：

S1, 当车辆启动时，控制器ecu诊断确保直排出水口和溢流出水口处的电磁阀关闭；

S2，氢燃料电池反应堆开始工作并产生大量的水和少量的氢气，通过进气软管直接流向水汽分离箱；

S3, 当水和水蒸汽打在高位导气管的管壁上时，由于重力作用，水会沿喇叭状的导气口缓缓淌至箱体底部；

S4，当水位上升到溢流出水口最低水位A时，溢流出水口电磁阀打开；

S5，当水位上升到距高位导气管进气端口位置预设距离B处，底部的直排出水口电磁阀打开，快速泄水；

S6，当水位再次回到溢流出水口最低水位A时，底部的直排阀出水口电磁阀关闭，以保证箱体底部始终有水进行密封。

优选地，上述技术方案中，还包括排空步骤具体为：当车辆熄火时，底部的直排出水口电磁阀打开将水全部卸掉，防止低温结冰。电磁阀开启后，直到车辆再次通电启动时，进行关闭阀门。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明可以在保证氢气安全排出的同时，通过控制阀控制水位，以达到水、气分离的目的。使用保温棉实现降低噪声及消除低温结冰堵塞的风险。此装置结构简单，液位控制精准。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为ecu引脚接线示意图。

图中：电池反应堆1，卡箍2，进气软管3，水汽分离箱内层4，高位导气管5，液位传感器6，溢流出水口断水电磁阀7.1，直排出水口断水电磁阀7.2，外壳8，保护层9，导气口10，控制器11。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

一种用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，包括进气软管3、卡箍2、水汽分离箱、液位传感器6、断水电磁阀、保温层9、高位导气管5、控制器11；

进气软管3分别通过卡箍2连通电池反应堆1出气口和水汽分离箱的进气口。

高位导气管5包括管体和装配在管体尾部的喇叭状的导气口10，所述管体的端部从水汽分离箱的顶部贯穿外伸，水汽分离箱的进气口的气流方向正对管体的外壁；

水汽分离箱的箱体外部设有保护罩9，所述保护罩9内填塞有保温棉。水汽分离箱的底部为斜底，所述液位传感器6沿水汽分离箱的侧壁伸入水汽分离箱底部的最低处；水汽分离箱底部的最低处设有安装有电磁阀的直排出水口和溢流出水口；溢流出水口为倒U型，溢流出水口的出口高度高于溢流出水口的入口。

溢流出水口断水电磁阀7.1和直排出水口断水电磁阀7.2分别通信连接外部的控制器11。

控制器11连接液位传感器6与断水电磁阀。并处理接收信息与后续动作指令。车辆在接收到熄火断电指令时，为了保证水汽分离箱中的水可以顺利排出，不至于冬季结冰。所以增加时间继电器，以确保断水电磁阀可以延时开启。

基本控制原理为：氢燃料电池反应堆在工作时产生大量的水和少量的氢气，通过进气软管直接流向水汽分离箱。进气软管与箱体采用抱箍连接。当高速流动的水和水蒸汽打在导气管的管壁上，由于重力作用，水会聚集在箱体底部。导气管进气端口要低于进气软管出气口。当水位上升到溢流阀出水口最低水位时，溢流出水口电磁阀打开。随着燃料电池功率的增加，水流量增大，水位上升到距导气口位置10mm处，底部的直排出水口电磁阀打开，以达到快速泄水的目的。当水位再次回到溢流阀出水口最低水位时，底部的直排阀出水口电磁阀关闭，以保证箱体底部始终有水进行密封。以上控制阀门开启的指令由液位传感器将信号输入给控制器，再由控制器对两处阀门发出指令。

考虑到冬季车辆运行工况，水汽分离箱外部设计一层保护罩，中间保温棉采用玻纤材料。不仅可以保温，也可达到降噪的作用（备注：主要针对于高速气流产生的高频噪声）。当车辆熄火时，底部的直排出水口电磁阀打开将水全部卸掉，防止低温结冰（备注：通过延时继电器实现此功能）。当车辆启动时，系统诊断确保所有阀门关闭，所有零件正常工作。以上控制阀门开启或关闭的指令由控制器完成。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，其特征在于：包括进气软管（3）、卡箍（2）、水汽分离箱、液位传感器（6）、断水电磁阀、保温层（9）、高位导气管（5）、控制器（11）；

所述进气软管（3）连通电池反应堆（1）出气口和水汽分离箱的进气口；

高位导气管（5）包括管体和装配在管体尾部的喇叭状的导气口（10），所述管体的端部从水汽分离箱的顶部贯穿外伸，水汽分离箱的进气口的气流方向正对管体的外壁；

所述水汽分离箱的底部为斜底，所述液位传感器（6）沿水汽分离箱的侧壁伸入水汽分离箱底部的最低处；水汽分离箱底部的最低处设有安装有电磁阀的直排出水口和溢流出水口；所述电磁阀通信连接外部的控制器（11）。

2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，其特征在于：水汽分离箱的箱体外部设有保护罩（9），所述保护罩（9）内填塞有保温棉。

3.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，其特征在于：所述进气软管（3）分别通过卡箍（2）连通电池反应堆（1）出气口和水汽分离箱的进气口。

4.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，其特征在于：溢流出水口为倒U型，溢流出水口的出口高度高于溢流出水口的入口。

5.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池车上的水汽分离装置，其特征在于：控制器（11）通过通讯缆线连接液位传感器（6）与断水电磁阀。

6.一种用于氢燃料电池车上的水汽分离控制方法，其特征在于：按照如下步骤进行：

S1, 当车辆启动时，控制器（11）诊断确保直排出水口和溢流出水口处的电磁阀关闭；

S2，氢燃料电池反应堆开始工作并产生大量的水和少量的氢气，通过进气软管（3）直接流向水汽分离箱；

S3, 当水和水蒸汽打在高位导气管（5）的管壁上时，由于重力作用，水会沿喇叭状的导气口（10）缓缓淌至箱体底部；

S4，当水位上升到溢流出水口最低水位A时，溢流出水口电磁阀（7.1）打开；

S5，当水位上升到距高位导气管（5）进气端口位置预设距离B处，底部的直排出水口电磁阀（7.2）打开，快速泄水；

S6，当水位再次回到溢流出水口最低水位A时，底部的直排阀出水口电磁阀（7.2）关闭，以保证箱体底部始终有水进行密封。

7.根据权利要求6所述的用于氢燃料电池车上的水汽分离控制方法，其特征在于：还包括排空步骤具体为：当车辆熄火时，底部的直排出水口电磁阀（7.2）打开将水全部卸掉，防止低温结冰。