CN110843557A - 一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统及其使用方法 - Google Patents

一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统及其使用方法，包括外壳体、上隔板、下隔板、上板、下板、蓄水腔、空气流量计、液位传感器及电控阀门；该系统连通燃料电池系统与排气管路，排水装置的进气口与燃料电池系统的排气口相连接，排水装置的出气口连通于排气管路，当水汽分离后，气体通过排水装置排气口流向排气管路，水份直接通过排水装置底部的排水口排放至车辆外部，有效解决燃料电池汽车在低温环境下运行时，排出的水汽在排气管中凝结并结冰，堵住排气管路，出现迫使燃料电池系统停堆的问题。

Description

一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种防结冰系统及其使用方法，具体的说是一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统及其使用方法，属于燃料电池车的制造技术领域。
背景技术
随着我国汽车保有量持续增长，与此带来的能源消耗和环境污染问题日益严峻。燃料电池汽车是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车，燃料电池的反应结果会产生极少的二氧化碳和氮氧化物，副产品主要产生水，因此燃料电池汽车被称为绿色新型环保汽车。然而燃料电池在使用过程中，排气中含有氢气及大量水蒸汽，当燃料电池汽车在低温环境中运行时，燃料电池系统排出的水汽会在排气管中凝结并结冰，堵住排气管路，出现迫使燃料电池系统停堆的问题。这种情况下整车无法继续运行，影响正常使用，给用户带来不便。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的缺陷，提出一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统及其使用方法，能够将燃料电池系统排气中的水汽从气体中分离出来，将水从排水口排出，避免在低温环境下水汽在排气管路中结冰。
一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，安装于燃料电池系统与排气管路之间，包括排水装置，所述排水装置由外壳体、上隔板、下隔板、上板、下板、蓄水腔、空气流量计、液位传感器及电控阀门组成。
所述外壳体的一侧设有与燃料电池系统排气口相连的排水装置入口，另一侧设有与排气管路相连的排水装置出气口，
进一步，所述上板及下板，沿所述外壳体的上下两端分别安装，所述下板为方便排水，沿气体走向，其安装位置逐渐降低；
进一步，所述上隔板及下隔板，安装于所述排水装置的内部，沿所述上板及下板处分别固定，起分离水汽的作用，所述上隔板与下隔板上下交错、间隔布置；
进一步，所述蓄水腔，安装于所述排水装置的底部，所述蓄水腔通过所述下板低倾一端与所述排水装置外壳体上的间隙与排水装置内部连通，便于液体排到所述下板下方的蓄水腔中；
进一步，所述电控阀门用于控制所述排水装置的排水口开闭，安装于所述排水装置排水口处，所述电控阀门开闭由整车控制器控制；
进一步，所述空气流量计，安装于所述排水装置的进气口处，通过监测进气口气体流量来判断燃料电池系统是否工作，并将信号传递给所述电控阀门；
进一步，所述液位传感器，安装于所述排水装置的蓄水腔底部，可以监测所述蓄水腔内液位高度，并将信号传递给所述电控阀门。
进一步，所述下隔板与下板的连接处设有排水孔，排水孔数量为25个，直径为5mm，按5行5列排布，行列间距均为10mm，便于液体排到所述下板下方的蓄水腔中；
进一步，所述下板低倾一端与所述排水装置外壳体的内壁间留有一定的间隙，便于液体排到所述下板下方的蓄水腔中；
进一步，所述蓄水腔的一侧还设有排水装置的排水口，所述排水装置排水口置于排气装置的出气口下端；
进一步，所述下壳体沿气体走向位置逐渐降低，以方便排水。
一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统的使用方法，设定液位高度阈值；
当燃料电池系统运行时（包含启堆和停堆前的吹扫过程），蓄水腔内需保留一定液位高度的水，用于防止气体从排水口排出。液位高度需高于排水装置排水口的高度，还应考虑车辆运行时路面颠簸对排水口处液位高度的影响。当液位高度高于设定值Hup时，电控阀门打开，排出水；当液位高度不高于设定值Hup时，电控阀门关闭。
当燃料电池系统停堆时，电控阀门处于开启状态，将蓄水腔内的水完全排出。
本发明所提供的有益效果是：
本发明中，在燃料电池系统与排气管路之间安装防结冰系统，使得排气中的氢气和水汽分离，避免在低温环境下水汽在排气管路中结冰。防结冰系统在排水装置中设置有蓄水腔，蓄水腔内部安装有液位高度传感器，当燃料电池系统运行时，通过控制电控阀门使蓄水腔内维持一定液位高度的水，防止气体从排水口排出。当燃料电池系统停堆时，电控阀门处于开启状态，将蓄水腔内的水完全排出，防止在在低温环境中运行时，燃料电池系统排出的水汽在排气管中结冰。本发明结构简单、布局合理、使用方便且制作、使用成本低，适于批量生产，能够满足需要特殊地区的商用车使用的市场需求。
附图说明
图1为本发明所述的燃料电池车排气系统的防结冰系统的结构示意图。
图2为本发明所述的燃料电池车排气系统的防结冰系统使用方法流程框图。
图中，1、排水装置进气口，2、空气流量计，3、上隔板，4、下隔板，5、上板，6、排水装置出气口，7、下板，8、蓄水腔，9、外壳体，10、液位传感器，11、电控阀门，12、排水装置排水口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“上”、 “下”、 “左”、 “右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所提出的一种燃料电池车排气系统的防结冰系统，包括外壳体9、上板5、下板7、上隔板3、下隔板4、蓄水腔8和控制系统，外壳体9的一侧设有与燃料电池系统排气口相连的排水装置进气口1，另一侧设有与排气管路相连的排水装置出气口6，外壳体9下部沿气体走向位置逐渐降低，以方便排水，沿外壳体9的上下两端分别安装有上板3及下板4，下板4为方便排水，沿气体走向，其安装位置逐渐降低，下板4与排水装置外壳体9的内壁间留有一定的间隙，便于液体排到下板7下方的蓄水腔8，沿上板5及下板7处分别固定有上隔板3及下隔板4，上隔板3及下隔板4安装于排水装置的内部，起分离水汽的作用，上隔板3与下隔板4上下交错、间隔布置，下隔板4与下板7的连接处设有排水孔，排水孔数量为25个，直径为5mm，按5行5列排布，行列间距均为10mm，便于液体排到下板7下方的蓄水腔8中，蓄水腔8安装于排水装置的底部，蓄水腔8通过下板7低倾一端与排水装置外壳体9上的间隙与排水装置内部连通，蓄水腔8的一侧还设有排水装置排水口12，排水装置排水口12置于排气装置的出气口6下端，便于液体排到下板7下方的蓄水腔8中。
控制系统包括：电控阀门11、空气流量计2和液位传感器10，电控阀门11安装于所述排水装置排水口12处，用于控制排水装置排水口12开闭，电控阀门11开闭由整车控制器控制，空气流量计2安装于所述排水装置的进气口1处，通过监测进气口气体流量来判断燃料电池系统是否工作，并将信号传递给电控阀门11，液位传感器10安装于排水装置的蓄水腔8，可以监测蓄水腔8内液位高度，并将信号传递给电控阀门11。
如图2所示，由空气流量计2检测燃料电池是否运行，当燃料电池系统运行时（包含启堆和停堆前的吹扫过程），蓄水腔8内需保留一定液位高度的水，用于防止气体从排水装置排水口12排出。当液位高度高于设定值Hup时，电控阀门11打开，排出水；当液位高度不高于设定值Hup时，电控阀门11关闭。
当燃料电池系统停堆时，电控阀门11处于开启状态，将蓄水腔8内的水完全排出。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，其特征在于：安装于燃料电池系统与排气管路之间，包括排水装置，所述排水装置的进气口（1）与燃料电池系统的排气口相连接，所述排水装置的出气口（6）连通于排气管路，当水汽分离后，气体通过排气口（6）流向排气管路，水份直接通过排水装置底部的排水口（12）排放至车辆外部。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，其特征在于：所述排水装置由外壳体（9）、上隔板（3）、下隔板（4）、上板（5）、下板（7）、蓄水腔（8）、空气流量计（2）、液位传感器（10）及电控阀门（11）组成；
所述外壳体（9）的一侧设有与燃料电池系统排气口相连的排水装置进气口（1），另一侧设有与排气管路相连的排水装置出气口（6）；
上板（5）及下板（7），沿外壳体（9）的上下两端分别安装，所述下板（7）为方便排水，沿气体走向，其安装位置逐渐降低；
上隔板（3）及下隔板（4），安装于所述排水装置的内部，沿上板（5）及下板（7）处分别固定，上隔板；
蓄水腔（8），安装于排水装置的底部，所述蓄水腔（8）通过下板（7）低倾一端与排水装置外壳体（9）上的间隙与排水装置内部连通，以便于液体排到下板（7）下方的蓄水腔（8）中；
电控阀门（11），用于控制排水装置排水口（12）开闭，安装于所述排水装置排水口（12）处，电控阀门（11）开闭由整车控制器控制；
空气流量计（2），安装于所述排水装置的进气口（1）处，通过监测进气口气体流量来判断燃料电池系统是否工作，并将信号传递给电控阀门（11）；
液位传感器，安装于所述排水装置的蓄水腔（8）右侧壁上，安装位置高于电控阀门（11），低于下板（7）低倾一端，可以监测蓄水腔（8）内液位高度，并将信号传递给电控阀门（11）。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，其特征在于：所述上隔板（3）及下隔板（4）起分离水汽的作用，上下交错、间隔布置；所述下隔板（4）与下板（7）的连接处设有排水孔，排水孔数量为25个，直径为5mm，按5行5列排布，行列间距均为10mm，便于液体排到下板下方的蓄水腔（8）。
4.根据权利要求1所述的用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，其特征在于：所述下板（7）低倾一端与排水装置外壳体（9）的内壁间留有间隙，便于液体排到下板（7）下方的蓄水腔（8）中。
5.根据权利要求1所述的用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，其特征在于：所述蓄水腔（8）的一侧还设有排水装置排水口（12），排水装置排水口（12）置于排气装置出气口（6）下端。
6.根据权利要求1所述的用于燃料电池车排气系统的防结冰系统，其特征在于：所述外壳体（9）下部沿气体走向位置逐渐降低，以方便排水。
7.一种用于燃料电池车排气系统的防结冰系统的操作方法，其特征在于：包括如下步骤：
燃料电池系统排出的气体由排水装置进气口（1）进入，穿过上隔板（3）及下隔板（4），在挂壁效应的作用下实现水汽分离，气体通过排水装置排气口（6）流向排气管路，水在重力作用下流经下板（7）的排水孔和预留缝隙，汇集于蓄水腔（8）；
液位传感器（10）检测蓄水腔（8）内液位，由整车控制器控制排水装置排水口（12）处的电控阀门（11）打开，蓄水腔（8）内的水通过排水装置排水口（12）被排出；
当燃料电池系统运行时，包含启堆和停堆前的吹扫过程，蓄水腔（8）内需保留一定液位高度的水，用于防止气体从排水口排出，液位高度需高于排水装置排水口（12）的高度，还应考虑车辆运行时路面颠簸对排水口处液位高度的影响；
当液位高度高于设定值Hup时，电控阀门（11）打开，排出水；当液位高度不高于设定值Hup时，电控阀门（11）关闭；
当燃料电池系统停堆时，电控阀门（11）处于开启状态，将蓄水腔（8）内的水完全排出。
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