CN110567658A - 一种氢能车辆氢气泄露检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氢能车辆氢气泄露检测装置,包括:氢燃料电池反应堆、流量传感器、监测控制器、氢瓶、供氢管路和用户提醒装置;氢瓶通过供氢管路和氢燃料电池反应堆连接,检测传感器通过流量传感器和氢燃料电池反应堆连接;氢瓶上设有压力传感器和温度传感器,且两个传感器均与检测控制器连接,检测控制器根据获取的压力和温度,求得检测值,并与预设的阈值相比较,进而判断是否存在氢气泄露;若存在,则发送提醒信号至用户提醒装置。本发明的有益效果是:本发明所提出的技术方案可以有效的检测出氢能汽车的氢气泄露,并在氢能泄露的情况下及时提醒用户,提高行车安全性,且本装置使用寿命长、成本低、可靠性高、且监测结果不受温度变化影响。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车领域,尤其涉及一种氢能车辆氢气泄露检测装置。
背景技术
氢气由于其燃烧效率高、产物无污染等优点,与太阳能、核能一起被称为三大新能源。作为一种新能源,氢气在航空、动力、及机车燃料电池等领域得到广泛的应用。但氢气分子很小,储存和使用的过程中易泄漏,由于氢气不利于呼吸,无色无味,不能被人鼻所发觉,且着火点仅为585℃,空气中含量在4%~75%范围内,遇明火即发生爆炸,故在氢气的使用中必须对其泄漏进行监测。
目前,氢气泄露监测多采用氢气浓度传感器,其存在稳定性差、灵敏度及输出信号弱、使用寿命短以及高成本等问题。而且随着温度变化,氢气传感器的灵敏度及准确性存在较大波动。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种氢能车辆氢气泄露检测装置;一种氢能车辆氢气泄露检测装置,包括:氢燃料电池反应堆、流量传感器、监测控制器、氢瓶、供氢管路和用户提醒装置;
所述氢瓶有多个,每个氢瓶的出氢口处都设置有传感器和阀门,各氢瓶的出氢口之间顺次接通,第一个氢瓶的出氢口通过供氢管路连接至所述氢燃料电池反应堆,以向所述氢燃料电池反应堆提供氢气;
所述阀门为电控阀门,各氢瓶的阀门的控制端均与监测控制器的输出端电性连接,以通过监测控制器对各氢瓶的阀门进行控制;各氢瓶的传感器分别与监测控制器的输入端电性连接,以将各氢瓶中传感器检测的氢气压力值和氢气温度值发送至监测控制器;其中,所述传感器包括:压力传感器,用于检测氢气压力值;温度传感器,用于检测氢气温度值;
所述监测控制器的一个输入端通过流量传感器与所述氢燃料电池反应堆电性连接,以实时获取所述流量传感器检测的所述氢燃料电池反应堆中化学反应所产生的水量;
所述监测控制器的一个输出端和用户提醒装置电性连接,以向所述用户提醒装置发送提醒信号。
进一步地,所述用户提醒装置安装于驾驶室内,以最大程度的对车内用户起到提醒作用。
进一步地,所述用户提醒装置为扬声器、显示屏或者蜂鸣器。
进一步地,当所述用户提醒装置接收到所述监测控制器的提醒信号后,通过语音、屏幕符号或者警示音提醒车内用户。
进一步地,所述监测控制器为单片机或者电脑。
进一步地,所述一种氢能车辆氢气泄露检测装置的检测原理如下:
S101:监测控制器根据接收到的各氢瓶的压力传感器检测的氢气压力值和温度传感器检测的氢气温度值,结合各氢瓶的体积,换算得到各氢瓶的剩余氢气质量;
S102:监测控制器将所有氢瓶的剩余氢气质量求和得到总的剩余氢气质量M剩,然后根据各氢瓶的初始氢气质量所求得的总初始氢气质量M总和所述流量传感器检测的所述氢燃料电池反应堆中化学反应所产生的水量M水,采用如下公式计算监测值x:
S103:判断条件x<9-δ是否成立?若是,则存在氢气泄露,监测控制器自动关闭所有氢瓶的阀门,以保证行车安全,并向所述用户提醒装置发送提醒信号,以提醒用户;否则,未存在氢气泄露,不做任何操作;其中,δ为预设的允许安全误差。
进一步地,步骤S101中,针对某个氢瓶i,其剩余氢气质量mi的计算方法,具体公式如下:
pi×Vi=ni×R×Ti
mi=M×ni
上式中,pi为第i个氢瓶中的氢气压力值;Vi为第i个氢瓶的体积;R为常数;Ti为第i个氢瓶的氢气温度值;ni为第i个氢瓶中气体物质的量;M为气体的摩尔质量;mi为待求的第i个氢瓶中的剩余氢气质量;i=1,2,...,N,N为氢瓶总数量。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:本发明所提出的技术方案可以有效的检测出氢能汽车的氢气泄露,并在氢能泄露的情况下及时提醒用户,提高行车安全性,且本装置使用寿命长、成本低、可靠性高、且监测结果不受温度变化影响。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明实施例中一种氢能车辆氢气泄露检测装置的装置图;
图2是本发明实施例中一种氢能车辆氢气泄露检测装置的检测原理图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的实施例提供了一种氢能车辆氢气泄露检测装置。
请参考图1,图1是本发明实施例中一种氢能车辆氢气泄露检测装置的装置图,包括:氢燃料电池反应堆1、流量传感器2、监测控制器3、氢瓶4、供氢管路5和用户提醒装置6;
所述氢瓶4有多个,每个氢瓶4的出氢口处都设置有传感器41和阀门42,各氢瓶4的出氢口之间顺次接通,第一个氢瓶4的出氢口通过供氢管路5连接至所述氢燃料电池反应堆1,以向所述氢燃料电池反应堆1提供氢气;在此,对所述的顺次接通进行举例说明:
若总共有四个氢瓶,则从最后一个氢瓶开始,后一个氢瓶的出氢口连接前一个氢瓶的出氢口,顺次连接,直到第一个氢瓶,然后,第一个氢瓶的出氢口再连接至氢燃料电池反应堆1,使各个氢瓶中的氢气均能输送至氢燃料电池反应堆1;
所述阀门42为电控阀门,各氢瓶4的阀门42的控制端均与监测控制器3的输出端电性连接,以通过监测控制器3对各氢瓶4的阀门42进行控制;各氢瓶4的压力传感器41分别与监测控制器3的输入端电性连接,以将各氢瓶4中传感器41检测的氢气压力值和氢气温度值发送至监测控制器3;其中,所述传感器41包括:压力传感器,用于检测氢气压力值;温度传感器,用于检测氢气温度值;
所述监测控制器3的一个输入端通过流量传感器2与所述氢燃料电池反应堆1电性连接,以实时获取所述流量传感器2检测的所述氢燃料电池反应堆1中化学反应所产生的水量;
所述监测控制器3的一个输出端和用户提醒装置7电性连接,以向所述用户提醒装置6发送提醒信号。
所述用户提醒装置6安装于驾驶室内,以最大程度的对车内用户起到提醒作用。
所述用户提醒装置6为扬声器、显示屏或者蜂鸣器。
当所述用户提醒装置6接收到所述监测控制器3的提醒信号后,通过语音、屏幕符号或者警示音提醒车内用户。
所述监测控制器3为单片机或者电脑。
图2是本发明实施例中一种氢能车辆氢气泄露检测装置的检测原理图;具体检测原理如下:
S101:监测控制器根据接收到的各氢瓶的压力传感器检测的氢气压力值和温度传感器检测的氢气温度值,结合各氢瓶的体积,换算得到各氢瓶的剩余氢气质量;
S102:监测控制器将所有氢瓶的剩余氢气质量求和得到总的剩余氢气质量M剩,然后根据各氢瓶的初始氢气质量所求得的总初始氢气质量M总(一般为各氢瓶标称氢气质量的总和)和所述流量传感器检测的所述氢燃料电池反应堆中化学反应所产生的水量M水,采用如下公式计算监测值x:
S103:判断条件x<9-δ是否成立?若是,则存在氢气泄露,监测控制器自动关闭所有氢瓶的阀门,以保证行车安全,并向所述用户提醒装置发送提醒信号,以提醒用户;否则,未存在氢气泄露,不做任何操作;其中,δ为预设的允许安全误差。(x<9-δ不等式的设置依据为:结合氢燃料电池化学反应方程式:2H2+O2=2H2O,利用质量守恒原理可知,反应每消耗1个质量单位氢气,对应产生9个质量单位水。)
步骤S101中,针对某个氢瓶i,其剩余氢气质量mi的计算方法,具体公式如下:
pi×Vi=ni×R×Ti
mi=M×ni
上式中,pi为第i个氢瓶中的氢气压力值;Vi为第i个氢瓶的体积;R为常数,8.314帕;Ti为第i个氢瓶的氢气温度值;ni为第i个氢瓶中气体物质的量;M为气体的摩尔质量,数值上等于气体的分子量;mi为待求的第i个氢瓶中的剩余氢气质量;i=1,2,...,N,N为氢瓶总数量。
本发明的有益效果是:本发明所提出的技术方案可以有效的检测出氢能汽车的氢气泄露,并在氢能泄露的情况下及时提醒用户,提高行车安全性,且本装置使用寿命长、成本低、可靠性高、且监测结果不受温度变化影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于,包括:氢燃料电池反应堆(1)、流量传感器(2)、监测控制器(3)、氢瓶(4)、供氢管路(5)和用户提醒装置(6);
所述氢瓶(4)有多个,每个氢瓶(4)的出氢口处都设置有传感器(41)和阀门(42),各氢瓶(4)的出氢口之间顺次接通,第一个氢瓶(4)的出氢口通过供氢管路5连接至所述氢燃料电池反应堆(1),以向所述氢燃料电池反应堆(1)提供氢气;
所述阀门(42)为电控阀门,各氢瓶(4)的阀门(42)的控制端均与监测控制器(3)的输出端电性连接,以通过监测控制器(3)对各氢瓶(4)的阀门(42)进行控制;各氢瓶(4)的传感器(41)分别与监测控制器(3)的输入端电性连接,以将各氢瓶(4)中传感器(41)检测的氢气压力值和氢气温度值发送至监测控制器(3);其中,所述传感器(41)包括:压力传感器,用于检测氢气压力值;温度传感器,用于检测氢气温度值;
所述监测控制器(3)的一个输入端通过流量传感器(2)与所述氢燃料电池反应堆(1)电性连接,以实时获取所述流量传感器(2)检测的所述氢燃料电池反应堆(1)中化学反应所产生的水量;
所述监测控制器(3)的一个输出端和用户提醒装置(7)电性连接,以向所述用户提醒装置(6)发送提醒信号。
2.如权利要求1所述的一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于:所述用户提醒装置(6)安装于驾驶室内,以最大程度的对车内用户起到提醒作用。
3.如权利要求1所述的一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于:所述用户提醒装置(6)为扬声器、显示屏或者蜂鸣器。
4.如权利要求3所述的一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于:当所述用户提醒装置(6)接收到所述监测控制器(3)的提醒信号后,通过语音、屏幕符号或者警示音提醒车内用户。
5.如权利要求1所述的一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于:所述监测控制器(3)为单片机或者电脑。
6.如权利要求1所述的一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于:所述一种氢能车辆氢气泄露检测装置的检测原理如下:
S101:监测控制器根据接收到的各氢瓶的压力传感器检测的氢气压力值和温度传感器检测的氢气温度值,结合各氢瓶的体积,换算得到各氢瓶的剩余氢气质量;
S102:监测控制器将所有氢瓶的剩余氢气质量求和得到总的剩余氢气质量M剩,然后根据各氢瓶的初始氢气质量所求得的总初始氢气质量M总和所述流量传感器检测的所述氢燃料电池反应堆中化学反应所产生的水量M水,采用下式计算得到监测值x:
S103:判断条件x<9-δ是否成立?若是,则存在氢气泄露,监测控制器自动关闭所有氢瓶的阀门,以保证行车安全,并向所述用户提醒装置发送提醒信号,以提醒用户;否则,未存在氢气泄露,不做任何操作;其中,δ为预设的允许安全误差。
7.如权利要求6所述的一种氢能车辆氢气泄露检测装置,其特征在于:步骤S101中,针对某个氢瓶i,其剩余氢气质量mi的计算方法,具体公式如下:
pi×Vi=ni×R×Ti
mi=M×ni
上式中,pi为第i个氢瓶中的氢气压力值;Vi为第i个氢瓶的体积;R为常数;Ti为第i个氢瓶的氢气温度值;ni为第i个氢瓶中气体物质的量;M为气体的摩尔质量;mi为待求的第i个氢瓶中的剩余氢气质量;i=1,2,…,N,N为氢瓶总数量。
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