CN114039071A - 一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置 - Google Patents

一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，包括一次检漏结构与二次检漏结构，一次检漏结构包括设置在高压管路上的第一压力传感器以及设置在低压管路上的第二压力传感器，压力传感器采集高压管路上与低压管路上的压力信号；二次检漏结构设置在高压管路和/或低压管路上；本申请通过一次检漏结构与二次检漏结构配合，首先通过高效率的一次检漏结构对高压管路与低压管路进行检测，一次检漏结构能够快速发现较明显的泄露情况，且不会影响下一步检漏工作的进行，具体的，二次检漏结构通过建立一个无氢无氧的负压环境，并根据一段时间后氢气与氧气的浓度来判断泄露情况，两级检漏结构配合，对于泄露问题能够及时发现，且检测精度高。

Description

一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置
技术领域
本发明属于系能源汽车动力系统技术领域，具体地，涉及一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置。
背景技术
氢燃料电池是一种直接将氢气与氧气的化学能转化为电能的发电装置，氢燃料电池作为汽车动力在整个供能过程中，几乎不会产生任何污染，因此具有良好的发展前景，但是氢气是小分子的可燃气体，极易泄露，当氢燃料电池的氢管路中混有一定浓度的氧气的时候，容易发生火灾事故，因此，在氢燃料电池投入使用以及使用之前，需要对其进行检漏操作，保证氢管路的密封性，避免氢气泄露以及氢管路中混入氧气带来的问题；
现有技术中，对氢燃料电池的氢管路进行检漏的方式主要为在氢管路系统的几个关键节点处设置探测器，对泄露的氢气进行探测，但是这种手段只能检测到已经发生明显泄露的位置，且受空气流动影响，检测误差较大，无法及时发现问题较小的泄露位置，为了解决上述问题，提供一种能够及时发现氢燃料电池车氢管路中泄露点的检漏装置，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，解决现有技术中的检漏方式精度低，发现问题不及时的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，包括一次检漏结构与二次检漏结构，一次检漏结构包括设置在储氢瓶与减压阀之间的高压管路上的第一压力传感器以及设置在减压阀与氢气进口电磁阀之间的低压管路上的第二压力传感器，第一压力传感器与第二压力传感器分别采集高压管路上与低压管路上的压力信号；
氢气进口电磁阀通过管路依次连接有氢气喷射阀与电堆；
二次检漏结构包括储氮瓶、氢检测传感器、氧检测传感器、排气电磁阀以及与排气电磁阀连接的真空泵；
二次检漏结构设置在高压管路和/或低压管路上；
储氮瓶与低压管路接通，氢检测传感器用于检测低压管路内的氢气浓度，氧检测传感器用于检测低压管路内的氧气浓度，低压管路通过管道连接有真空泵，真空泵与低压管路之间的管道上设置有排气电磁阀。
作为本发明的进一步方案，真空泵与低压管路的接口以及低压管路与储氮瓶的接口分别设置在低压管路的两端。
作为本发明的进一步方案，真空泵与低压管路的接口处，真空泵在低压管路内的进气口朝向氢气进口电磁阀；低压管路与储氮瓶的接口处，储氮瓶中氮气在低压管路内的出口朝向减压阀。
作为本发明的进一步方案，一次检漏结构的工作方法为：
第一步，关闭燃料电池发动机，停机t1分钟，t1为预设值；
第二步，通过第一压力传感器与第二压力传感器分别记录高压管路压力值a1与低压管路压力值b1；
第三步，在第二步中完成压力标记的t2分钟后，再次通过第一压力传感器与第二压力传感器分别记录高压管路与低压管路的压力值，其中高压管路的压力值标记为a2，低压管路的压力值标记为b2；
第四步，通过公式p1＝(a1-a2)/t2以及p2＝(b1-b2)/t2计算得到在t2时间内高压管路的压力降低速率p1以及低压管路的压力降低速率p2，若p1≤p3，则认为高压管路没有泄露问题，否则有泄露问题，若p2≤p4，则认为低压管路没有泄露问题，否则有泄露问题，其中p3与p4均为预设值。
作为本发明的进一步方案，二次检漏结构的工作方法为：
S1、若第四步中没有泄露问题，打开排气电磁阀，通过储氮瓶向低压管路内输入氮气，通过氮气将低压管路内的氢气排出，待低压管路内的氢气排净后，开启真空泵使低压管路处于负压状态，关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门；
S2、t4分钟后，通过氢检测传感器与氧检测传感器分别记录氢浓度信号NH与氧浓度信号NO，若NH大于等于预设值N1和/或NO大于等于预设值N2，则认为低压管路存在泄露，否则认为不存在泄露问题；
S3、若存在泄露问题，则及时进行维修处理，若不存在泄露问题，则打开排气电磁阀与减压阀，通过储氢瓶向低压管路内输入氢气，将低压管路内的氮气排出。
作为本发明的进一步方案，步骤S1中，关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门，t3分钟后，通过氢检测传感器记录低压管路内的氢浓度信号NH，若NH大于等于预设值N，则继续通入氮气直至关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门t3分钟后，NH小于预设值N。
本发明的有益效果：
本申请通过一次检漏结构与二次检漏结构配合，首先通过高效率的一次检漏结构对高压管路与低压管路进行检测，通过高压管路与低压管路的压力降低速率来判断高压管路与低压管路的密封效果，在完成第一次检测后，若压力降低速率符合要求，则通过二次检漏结构继续对高压管路和/或低压管路进行进一步的检漏处理，一次检漏结构能够快速发现较明显的泄露情况，且不会影响下一步检漏工作的进行，具体的，而二次检漏结构是通过氮气置换高压管路和/或低压管路内的氢气，建立一个无氢无氧的负压环境，并根据一段时间后氢气与氧气的浓度来判断高压管路和/或低压管路是否存在泄露情况；在整个检漏过程中，两级检漏结构配合，对于泄露问题能够及时发现，且检漏精度高，能够发现问题较小的泄露问题。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置的简易结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，如图1所示，包括一次检漏结构与二次检漏结构，其中一次检漏结构包括设置在储氢瓶与减压阀之间的高压管路上的第一压力传感器以及设置在减压阀与氢气进口电磁阀之间的低压管路上的第二压力传感器，其中第一压力传感器用于采集高压管路上的压力信号并将其传输至信号传输单元，第二压力传感器用于采集低压管路上的压力信号并将其传输至信号传输单元，信号传输单元对收集的压力信号进行记录与展示，其中展示是指将压力信号转化为可读取的数值形式；
氢气进口电磁阀通过管路依次连接有氢气喷射阀与电堆；
二次检漏结构包括储氮瓶、氢检测传感器、氧检测传感器、排气电磁阀以及与排气电磁阀连接的真空泵；
二次检漏结构设置在高压管路和/或低压管路上；
其中储氮瓶通过接头与低压管路接通，氢检测传感器用于检测低压管路内的氢气浓度，氧检测传感器用于检测低压管路内的氧气浓度，低压管路还通过管道连接有真空泵，真空泵与低压管路之间的管道上设置有排气电磁阀；
优选的，真空泵与低压管路的接口以及低压管路与储氮瓶的接口分别设置在低压管路的两端，方便通过氮气对低压管路内的气体环境进行置换；
优选的，真空泵与低压管路的接口处，真空泵在低压管路内的进气口朝向氢气进口电磁阀；
低压管路与储氮瓶的接口处，储氮瓶中氮气在低压管路内的出口朝向减压阀；
这样能够使气流经过低压管路的两端，避免两端的气体无法有效流通去除；
本发明所述的氢燃料电池车氢管路排气检漏装置对氢管路进行检漏的方法为：
第一步，关闭燃料电池发动机，停机t1分钟，t1为预设值；
第二步，通过第一压力传感器与第二压力传感器分别记录高压管路与低压管路的压力值，其中高压管路的压力值标记为a1，低压管路的压力值标记为b1；
第三步，在第二步中完成压力标记的t2分钟后，再次通过第一压力传感器与第二压力传感器分别记录高压管路与低压管路的压力值，其中高压管路的压力值标记为a2，低压管路的压力值标记为b2；
第四步，通过公式p1＝(a1-a2)/t2以及p2＝(b1-b2)/t2计算得到在t2时间内高压管路的压力降低速率p1以及低压管路的压力降低速率p2，若p1≤p3，则认为高压管路没有泄露问题，否则有泄露问题，若p2≤p4，则认为低压管路没有泄露问题，否则有泄露问题，其中p3与p4均为预设值，若没有泄露问题，进入下一步骤；
上述的第一步至第四步能够快速地检测出泄露较为严重的情况，且检测效率较高，但是其检测精度较低，误差较大，对于泄露情况不是太严重的情况不敏感，不能及时发现，因此本申请还设计有下述步骤；
第五步，打开排气电磁阀，通过储氮瓶向低压管路内输入氮气，通过氮气将低压管路内的氢气排出，待低压管路内的氢气排净后，开启真空泵工作一定时间后使低压管路处于负压状态，关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门，t3分钟后，通过氢检测传感器记录低压管路内的氢浓度信号NH，若NH大于等于预设值N，则继续通入氮气直至关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门t3分钟后，NH小于预设值N；
在完成低压管路中的氢气排除之后，低压管路内的气体若没有完成彻底的置换，会导致氢气与氮气混合不均匀，从而导致检测结果精度较差，在经过t3时间再进行数据的采集能够提升结果的准确性；
第六步，t4分钟后，通过氢检测传感器与氧检测传感器分别记录氢浓度信号NH与氧浓度信号NO，若NH大于等于预设值N1和/或NO大于等于预设值N2，则认为低压管路存在泄露，否则认为不存在泄露问题，且能够根据氢浓度信号NH与氧浓度信号NO的浓度变化来推测泄露位置为低压管路两端的阀门位置或管身；
第七步，若存在泄露问题，则及时进行维修处理，若不存在泄露问题，则打开排气电磁阀与减压阀，通过储氢瓶向低压管路内输入氢气一定时间，将低压管路内的氮气排出，然后关闭排气电磁阀与减压阀，完成整个检漏流程。
本申请通过一次检漏结构与二次检漏结构配合，首先通过高效率的一次检漏结构对高压管路与低压管路进行检测，通过高压管路与低压管路的压力降低速率来判断高压管路与低压管路的密封效果，在完成第一次检测后，若压力降低速率符合要求，则通过二次检漏结构继续对高压管路和/或低压管路进行进一步的检漏处理，具体的，通过氮气置换高压管路和/或低压管路内的氢气，建立一个无氢无氧的环境，再通过抽真空，使高压管路和/或低压管路内处于负压状态，在静置一段时间后，检测高压管路和/或低压管路内的氢气与氧气浓度，并根据氢气与氧气的浓度来判断高压管路和/或低压管路是否存在泄露情况；在整个检漏过程中，一次检漏结构能够快速地发现大泄露问题，二次检漏结构能够进一步对小泄露问题及时发现，避免泄露问题进一步扩大，起到及时发现，及时检修的效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，其特征在于，包括一次检漏结构与二次检漏结构，一次检漏结构包括设置在储氢瓶与减压阀之间的高压管路上的第一压力传感器以及设置在减压阀与氢气进口电磁阀之间的低压管路上的第二压力传感器，第一压力传感器与第二压力传感器分别采集高压管路上与低压管路上的压力信号；
氢气进口电磁阀通过管路依次连接有氢气喷射阀与电堆；
二次检漏结构包括储氮瓶、氢检测传感器、氧检测传感器、排气电磁阀以及与排气电磁阀连接的真空泵；
二次检漏结构设置在高压管路和/或低压管路上；
储氮瓶与低压管路接通，氢检测传感器用于检测低压管路内的氢气浓度，氧检测传感器用于检测低压管路内的氧气浓度，低压管路通过管道连接有真空泵，真空泵与低压管路之间的管道上设置有排气电磁阀。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，其特征在于，真空泵与低压管路的接口以及低压管路与储氮瓶的接口分别设置在低压管路的两端。
3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，其特征在于，真空泵与低压管路的接口处，真空泵在低压管路内的进气口朝向氢气进口电磁阀；低压管路与储氮瓶的接口处，储氮瓶中氮气在低压管路内的出口朝向减压阀。
4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，其特征在于，一次检漏结构的工作方法为：
第一步，关闭燃料电池发动机，停机t1分钟，t1为预设值；
第二步，通过第一压力传感器与第二压力传感器分别记录高压管路压力值a1与低压管路压力值b1；
第三步，在第二步中完成压力标记的t2分钟后，再次通过第一压力传感器与第二压力传感器分别记录高压管路与低压管路的压力值，其中高压管路的压力值标记为a2，低压管路的压力值标记为b2；
第四步，通过公式p1＝(a1-a2)/t2以及p2＝(b1-b2)/t2计算得到在t2时间内高压管路的压力降低速率p1以及低压管路的压力降低速率p2，若p1≤p3，则认为高压管路没有泄露问题，否则有泄露问题，若p2≤p4，则认为低压管路没有泄露问题，否则有泄露问题，其中p3与p4均为预设值。
5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，其特征在于，二次检漏结构的工作方法为：
S1、若第四步中没有泄露问题，打开排气电磁阀，通过储氮瓶向低压管路内输入氮气，通过氮气将低压管路内的氢气排出，待低压管路内的氢气排净后，开启真空泵使低压管路处于负压状态，关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门；
S2、t4分钟后，通过氢检测传感器与氧检测传感器分别记录氢浓度信号NH与氧浓度信号NO，若NH大于等于预设值N1和/或NO大于等于预设值N2，则认为低压管路存在泄露，否则认为不存在泄露问题；
S3、若存在泄露问题，则及时进行维修处理，若不存在泄露问题，则打开排气电磁阀与减压阀，通过储氢瓶向低压管路内输入氢气，将低压管路内的氮气排出。
6.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池车氢管路排气检漏装置，其特征在于，步骤S1中，关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门，t3分钟后，通过氢检测传感器记录低压管路内的氢浓度信号NH，若NH大于等于预设值N，则继续通入氮气直至关闭排气电磁阀与储氮瓶阀门t3分钟后，NH小于预设值N。
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