CN111952633A - 燃料电池储氢系统和燃料电池车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃料电池储氢系统和燃料电池车，燃料电池储氢系统包括多个储氢瓶；氢瓶阀；氢气加注口；供氢管路；外侧设置有加氢接口、供氢接口、多个储氢瓶接口的连接通道模块，其内设置有多个加氢通道和多个供氢通道，储氢瓶接口分别通过加氢通道与加氢接口连通，储氢瓶接口分别通过供氢通道与供氢接口连通；储氢瓶通过耐高压管路与储氢瓶接口一一对应连接，氢气加注口通过加氢管路与加氢接口连通，供氢管路与供氢接口连通；加氢管路上设置有单向阀，供氢管路上设置有压力调节阀。连接通道模块能够实现多个耐高压管路与加氢管路以及供氢管路的连接，减少管路长度与管路接头数量，简化装配工艺，便于安装，同时减少泄漏点，提高系统的安全性。

Description

燃料电池储氢系统和燃料电池车
技术领域
本发明涉及燃料电池储氢技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池储氢系统，本发明还涉及一种燃料电池车。
背景技术
在燃料电池车辆中，储氢系统作为反应气体的存储单元，其主要功能是为燃料电池发动机提供稳定压力的氢气来源。储氢系统具有高压氢气存储、氢气加注、稳压供氢等功能，主要由高压储氢瓶、瓶阀、单向阀、高压连接管路、低压供氢管路、减压阀、高压与低压压力传感器、加注口、手动放气阀门、集成框架等零部件组成。根据车型大小、车辆布置空间以及续航里程的要求，储氢瓶的数量，集成框架以及连接管路等将随之做调整。
车载储氢系统是关键的高压安全部件，其车用安全要求严格。不仅系统内的各个零部件需要满足气密测试要求，而且，整车储氢系统在特定的压力和温度条件下，也需要满足气密测试要求。
在现有燃料电池车辆中，为了满足供氢以及续航里程的要求，储氢系统包括多个高压储氢瓶，每个高压储氢瓶通过单独的管路和接头分别与加氢管路、低压供氢管路连接，造成管路分布比较复杂，管路与接头较多，不仅装配工艺比较复杂，不方便安装，而且增加了整个系统的泄漏风险。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于公开一种燃料电池储氢系统，以简化装配工艺，便于安装，同时减少系统结构可能的泄漏点，提高系统的安全性。
本发明的另一目的在于公开一种具有上述燃料电池储氢系统的燃料电池车。
为了达到上述目的，本发明公开如下技术方案：
一种燃料电池储氢系统，包括：
多个储氢瓶，用于存储高压氢气；
用于控制所述储氢瓶内的氢气的氢瓶阀；
用于加注氢气的氢气加注口；
用于向燃料电池发动机提供氢气的供氢管路；
还包括：
外侧设置有加氢接口、供氢接口、多个储氢瓶接口的连接通道模块，所述连接通道模块内设置有多个加氢通道和多个供氢通道，所述储氢瓶接口分别通过所述加氢通道与所述加氢接口连通，所述储氢瓶接口分别通过所述供氢通道与所述供氢接口连通；
其中，所述储氢瓶通过耐高压管路与所述储氢瓶接口一一对应连接，所述氢气加注口通过加氢管路与所述加氢接口连通，所述供氢管路与所述供氢接口连通；
所述加氢管路上设置有单向阀，所述供氢管路上设置有压力调节阀。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述连接通道模块外侧还设置有外管路接口，所述外管路接口、所述加氢接口、所述供氢接口、所述储氢瓶接口均设置有可拆卸地密封接口的封堵塞。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述储氢瓶接口、所述加氢接口所述供氢接口以及所述外管路接口均相同，所述封堵塞为能够与各接口配合的封堵螺帽。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述储氢瓶接口、所述加氢接口、所述供氢接口以及所述外管路接口处分别设置有接口标记。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述连接通道模块为长方体块，所述储氢瓶接口均匀分布在所述长方体块相连的三个侧面上，所述加氢接口和所述供氢接口均设置在沿所述长方体块长边方向延伸的另一个侧面上。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，还包括用于排空燃料电池储氢系统内的气体的排空手阀，所述排空手阀通过排空管路与所述供氢管路连接。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述供氢管路包括第一管段和第二管段，两者与所述排空管路通过三通连接管连接。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述氢瓶阀设置在所述储氢瓶的瓶口处；
所述氢瓶阀上设置有检测所述储氢瓶内的气体温度的温度传感器、能够释放所述储氢瓶内气体的气体释放口和能够关闭所述氢瓶阀的手动阀，当所述气体温度超过目标温度范围时，所述气体释放口打开。
优选的，上述燃料电池储氢系统中，所述连接通道模块上设置有用于监测气体压力的压力传感器。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的燃料电池储氢系统，通过连接通道模块的储氢瓶接口与储氢瓶的耐高压管路一一对应连接，通过连接通道模块的加氢接口与氢气加注口的加氢管路连接，通过连接通道模块的供氢接口与供氢管路连接。
燃料电池储氢系统供氢时，打开氢瓶阀，氢气从储氢瓶流出，经过氢瓶阀、耐高压管路，由储氢瓶接口进入连接通道模块，接着流经供氢通道由供氢接口输出到供氢管路，压力调节阀调节压力后，由供氢管路向燃料电池发动机的电堆提供氢气；加注氢气时，将加氢站的加氢枪插入氢气加注口中，氢气由氢气加注口进入，经过单向阀、加氢管路，由加氢接口进入连接通道模块，接着流经加氢通道由储氢瓶接口输送到耐高压管路，最终存储到储氢瓶内。
由于连接通道模块中，储氢瓶接口分别通过加氢通道与加氢接口连通，储氢瓶接口分别通过供氢通道与供氢接口连通，所以连接通道模块能够实现多个耐高压管路与加氢管路以及供氢管路的连接，高度集成了储氢瓶与氢气加注结构和供氢结构之间的管路连接，减少了管路长度与管路接头数量，简化了装配工艺，便于安装，同时减少了系统结构可能的泄漏点，提高系统的安全性，还节省了燃料电池储氢系统的成本。
本发明还公开了一种燃料电池车，包括燃料电池发动机和用于向所述燃料电池发动机供氢的燃料电池储氢系统，所述燃料电池储氢系统为上述任一种燃料电池储氢系统，由于上述燃料电池储氢系统具有上述效果，具有上述燃料电池储氢系统的燃料电池车具有同样的效果，故本文不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的燃料电池储氢系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种燃料电池储氢系统，简化了装配工艺，便于安装，同时减少了系统结构可能的泄漏点，提高系统的安全性。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
请参考附图1，本发明实施例公开的燃料电池储氢系统，包括多个储氢瓶1，用于存储高压氢气；用于控制储氢瓶1内的氢气的氢瓶阀2；用于加注氢气的氢气加注口5；用于向燃料电池发动机提供氢气的供氢管路；还包括外侧设置有加氢接口42、供氢接口44、多个储氢瓶接口41的连接通道模块4，连接通道模块4内设置有多个加氢通道和多个供氢通道，储氢瓶接口41分别通过加氢通道与加氢接口42连通，储氢瓶接口41分别通过供氢通道与供氢接口44连通；其中，储氢瓶1通过耐高压管路3与储氢瓶接口41一一对应连接，氢气加注口5通过加氢管路7与加氢接口42连通，供氢管路与供氢接口44连通；加氢管路7上设置有单向阀6，供氢管路上设置有压力调节阀8。
需要说明的是，上述多个加氢通道和多个供氢通道为设置在连接通道模块4上的孔腔，能够在无管路和接头的情况下，实现相应接口的连通，减少可能的泄露来源。压力调节阀8可实现前后端压力的调节，并控制提供一定流量的稳定气体；单向阀6，其功能是实现气体的单方向通过，仅允许氢气向加注方向通过，反向则不能通过。
从上述的技术方案可以看出，燃料电池储氢系统通过连接通道模块4的储氢瓶接口41与储氢瓶1的耐高压管路3一一对应连接，通过连接通道模块4的加氢接口42与氢气加注口5的加氢管路7连接，通过连接通道模块4的供氢接口44与供氢管路连接。
燃料电池储氢系统供氢时，打开氢瓶阀2，氢气从储氢瓶1流出，经过氢瓶阀2、耐高压管路3，由储氢瓶接口41进入连接通道模块4，接着流经供氢通道由供氢接口44输出到供氢管路，压力调节阀8调节压力后，由供氢管路向燃料电池发动机的电堆提供氢气；加注氢气时，将加氢站的加氢枪插入氢气加注口5中，氢气由氢气加注口5进入，经过单向阀6、加氢管路7，由加氢接口42进入连接通道模块4，接着流经加氢通道由储氢瓶接口41输送到耐高压管路3，最终存储到储氢瓶1内。
由于连接通道模块4中，储氢瓶接口41分别通过加氢通道与加氢接口42连通，储氢瓶接口41分别通过供氢通道与供氢接口44连通，所以连接通道模块4能够实现多个耐高压管路3与加氢管路7以及供氢管路的连接，高度集成了储氢瓶1与氢气加注结构和供氢结构之间的管路连接，减少了管路长度与管路接头数量，简化了装配工艺，便于安装，同时减少了系统结构可能的泄漏点，提高系统的安全性，还节省了燃料电池储氢系统的成本。
储氢瓶1用于存储高压氢气，其数量与布置根据车辆不同续航里程的要求和车辆可利用空间进行调整，根据储氢瓶1的数量与布置，连接通道模块4可以采用一个，也可以采用两个或其他个数等。该燃料电池储氢系统中的连接通道模块4可完成多种不同数量的储氢瓶1组合。
优选的，连接通道模块4外侧还设置有外管路接口43，外管路接口43、加氢接口42、供氢接口44、储氢瓶接口41均设置有可拆卸地密封接口的封堵塞45。外管路接口43具体为标准接口，连接通道模块4上预留可使用的标准接口，可用于连接管路，例如作为安全排气接口等。
连接通道模块4上的所有接口均配有相应的封堵塞45，当使用某个接口时，则拆下该处的封堵塞45，不使用时则采用封堵塞45密封盖接口；可根据储氢系统的管路需求，开放不同的接口，方便装配；当然，本发明还可以使连接通道模块4的接口数量一定，根据储氢瓶1数量，选择相应规格的连接通道模块4。
储氢瓶接口41、加氢接口42、供氢接口44以及外管路接口43均相同；此时各接口均为标准接口，方便加工以及与管路的连接。上述接口也可根据不同管路结构设计成不同结构。
为了简化结构，封堵塞为能够与各接口配合的封堵螺帽。封堵塞也可采用硬质密封结构或者卡套式结构，圆锥状或者圆柱状仅仅是示意。
为了方便区分各接口，储氢瓶接口41、加氢接口42、供氢接口44以及外管路接口43处分别设置有接口标记。加氢接口42和供氢接口44均与储氢瓶接口41连通，两者可以交换使用；储氢瓶接口41为多个，需要与耐高压管路3一一对应连接，本发明可以根据相应的接口标记连接对应的管路，方便区分安装。当然，本申请还可以使接口具有不同的颜色或者其他方式来区分各接口。
为了进一步优化上述技术方案，连接通道模块4为长方体块，储氢瓶接口41均匀分布在长方体块相连的三个侧面上，加氢接口42和供氢接口44均设置在沿长方体块长边方向延伸的另一个侧面上。具体的，外管路接口43位于加氢接口42和供氢接口44之间。
如图1所示，本发明利用连接通道模块4的三个侧面来布置储氢瓶接口41，增加了储氢瓶接口41的布置空间，能够适用于更多数量的储氢瓶1的连接，进一步简化了管路布局。
可以理解的是，储氢瓶接口41还可以布置在连接通道模块4的顶面或底面上，连接通道模块4还可以为其他形状，如圆柱形等。储氢瓶接口41、加氢接口42与供氢接口44根据整车实际布置需求，还可以在不同面上设计成不同的数量与位置排布。
燃料电池储氢系统还包括用于排空燃料电池储氢系统内的气体的排空手阀13，排空手阀13通过排空管路12与供氢管路连接。排空手阀13用于实现维修过程中燃料电池储氢系统的气体排空。排空管路12，用于将供氢管路内的气体导出到排空手阀13。排空手阀13还可以直接设置在供氢管路上。
供氢管路包括第一管段9和第二管段10，两者与排空管路12通过三通连接管11连接。本发明利用三通连接管11连接排空管路12，方便装配。当然，本申请的供氢管路还可以通过连接接头与排空管路12连接。
优选的，氢瓶阀2设置在储氢瓶1的瓶口处；氢瓶阀2上设置有检测储氢瓶1内的气体温度的温度传感器、能够释放储氢瓶1内气体的气体释放口和能够关闭氢瓶阀2的手动阀，当气体温度超过目标温度范围时，气体释放口打开。
本实施例中，氢瓶阀2，功能一是控制储氢瓶1内的气体开关，实现储氢瓶1内气体的加注与流出，功能二是利用温度传感器监控储氢瓶1内的气体温度，功能三是在储氢瓶1处于温度异常的情况下，利用气体释放口实现储氢瓶1内的气体安全释放，功能四是通过关闭氢瓶阀2上的手动阀，提供维修开关与排放接口等
进一步的，连接通道模块4上设置有用于监测气体压力的压力传感器。连接通道模块4可以直接设置压力传感器，还可以通过压力传感器连接口连接压力监测管路与压力传感器连接，实时监测整个高压管路系统内的压力，压力传感器可以设置在供氢接口44处或储氢瓶接口41处。
本发明实施例还公开了一种燃料电池车，包括燃料电池发动机和用于向燃料电池发动机供氢的燃料电池储氢系统，燃料电池储氢系统为上述任一项实施例提供的燃料电池储氢系统，简化了装配工艺，便于安装，同时减少了系统结构的泄漏点，提高系统的安全性，其优点是由燃料电池储氢系统带来的，具体的请参考上述实施例中相关的部分，在此就不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池储氢系统，包括：
多个储氢瓶(1)，用于存储高压氢气；
用于控制所述储氢瓶(1)内的氢气的氢瓶阀(2)；
用于加注氢气的氢气加注口(5)；
用于向燃料电池发动机提供氢气的供氢管路；
其特征在于，还包括：
外侧设置有加氢接口(42)、供氢接口(44)、多个储氢瓶接口(41)的连接通道模块(4)，所述连接通道模块(4)内设置有多个加氢通道和多个供氢通道，所述储氢瓶接口(41)分别通过所述加氢通道与所述加氢接口(42)连通，所述储氢瓶接口(41)分别通过所述供氢通道与所述供氢接口(44)连通；
其中，所述储氢瓶(1)通过耐高压管路(3)与所述储氢瓶接口(41)一一对应连接，所述氢气加注口(5)通过加氢管路(7)与所述加氢接口(42)连通，所述供氢管路与所述供氢接口(44)连通；
所述加氢管路(7)上设置有单向阀(6)，所述供氢管路上设置有压力调节阀(8)。
2.根据权利要求1所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述连接通道模块(4)外侧还设置有外管路接口(43)，所述外管路接口(43)、所述加氢接口(42)、所述供氢接口(44)、所述储氢瓶接口(41)均设置有可拆卸地密封接口的封堵塞(45)。
3.根据权利要求2所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述储氢瓶接口(41)、所述加氢接口(42)、所述供氢接口(44)以及所述外管路接口(43)均相同；所述封堵塞为能够与各接口配合的封堵螺帽。
4.根据权利要求3所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述储氢瓶接口(41)、所述加氢接口(42)、所述供氢接口(44)以及所述外管路接口(43)处分别设置有接口标记。
5.根据权利要求1所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述连接通道模块(4)为长方体块，所述储氢瓶接口(41)均匀分布在所述长方体块相连的三个侧面上，所述加氢接口(42)和所述供氢接口(44)均设置在沿所述长方体块长边方向延伸的另一个侧面上。
6.根据权利要求1所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，还包括用于排空燃料电池储氢系统内的气体的排空手阀(13)，所述排空手阀(13)通过排空管路(12)与所述供氢管路连接。
7.根据权利要求6所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述供氢管路包括第一管段(9)和第二管段(10)，两者与所述排空管路(12)通过三通连接管(11)连接。
8.根据权利要求1所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述氢瓶阀(2)设置在所述储氢瓶(1)的瓶口处；
所述氢瓶阀(2)上设置有检测所述储氢瓶(1)内的气体温度的温度传感器、能够释放所述储氢瓶(1)内气体的气体释放口和能够关闭所述氢瓶阀(2)的手动阀，当所述气体温度超过目标温度范围时，所述气体释放口打开。
9.根据权利要求1所述的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述连接通道模块(4)上设置有用于监测气体压力的压力传感器。
10.一种燃料电池车，包括燃料电池发动机和用于向所述燃料电池发动机供氢的燃料电池储氢系统，其特征在于，所述燃料电池储氢系统为如权利要求1-9任一项所述的燃料电池储氢系统。
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