CN116344864A - 一种车载氢气高利用率的供氢系统及氢燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种车载氢气高利用率的供氢系统及氢燃料电池，通过在供氢主路上并联设计一条可控的供氢支路，供氢支路上串联设置有压力传感器和电磁阀，压力传感器和电磁阀受到控制器控制，控制器用于根据压力传感器的压力值来控制电磁阀的开闭，当高压端的储氢系统压力低于第一设定值时，即压力传感器检测到的压力值低于第一设定值，此时供氢主路已无法将高压端的储氢系统氢气减压到稳定的氢气压力和流量，集成于燃料电池系统的控制器控制电磁阀开启，氢气直接依次通过供氢支路供应燃料电池系统。上述设置，当储氢系统内部压力低于无法稳定供氢的压力值后，能够持续给燃料电池系统提供稳定的氢气压力和流量，通过高效利用氢气来提高整车续航能力。

Description

一种车载氢气高利用率的供氢系统及氢燃料电池
技术领域
本发明属于氢燃料电池汽车技术领域，特别涉及一种车载氢气高利用率的供氢系统及氢燃料电池。
背景技术
储氢系统是为燃料电池车储存并稳定提供动力燃料的装置，保证整车的续驶里程需求。在新能源领域，燃料电池汽车具备了高效、零排放及长续驶里程的优势。近年来，随着燃料电池汽车技术日趋成熟、商业化进程的加快，燃料电池汽车续驶里程指标的关注度也明显突出。
而传统车载高压储氢系统由于阀件特性，当高压储氢系统内部压力低于某个压力值后，如2MPa，经过阀件减压后的氢气压力及流量会下降较快，已无法给燃料电池系统提供所需的氢气压力和流量，燃料电池系统将无法输出额定功率，车辆因动力不足，需停机加氢，无法高效利用氢气燃料。
因此，如何在储氢系统内部压力低于某个压力值后，能够持续给燃料电池系统提供稳定的氢气压力和流量，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车载氢气高利用率的供氢系统及氢燃料电池，能够在储氢系统内部压力低于某个压力值后，持续为燃料电池系统提供稳定的氢气压力和流量。
为解决上述技术问题，本发明提供一种车载氢气高利用率的供氢系统，包括供氢主路，所述供氢主路的两端分别与储氢系统和燃料电池系统连通，还包括：控制器以及与所述供氢主路的两端并联设置的供氢支路；
所述供氢支路上串联设置有压力传感器和电磁阀，所述压力传感器位于靠近所述储氢系统一侧且所述电磁阀位于远离所述储氢系统一侧，所述压力传感器和所述电磁阀与所述控制器信号连接，所述控制器用于根据所述压力传感器的压力值来控制所述电磁阀的开闭，当所述压力传感器的压力值低于第一设定值时，所述电磁阀开启。
可选的，在上述车载氢气高利用率的供氢系统中，所述供氢主路上串联设置有减压器。
可选的，在上述车载氢气高利用率的供氢系统中，所述供氢主路上还串联设置有单向阀，所述减压器位于靠近所述储氢系统一侧且所述单向阀位于远离所述储氢系统一侧。
可选的，在上述车载氢气高利用率的供氢系统中，所述储氢系统的压力正常时，所述电磁阀处于常闭状态。
可选的，在上述车载氢气高利用率的供氢系统中，当所述压力传感器的压力值低于第二设定值时，所述电磁阀关闭，所述第二设定值低于所述第一设定值。
可选的，在上述车载氢气高利用率的供氢系统中，所述第二设定值为1bar。
本发明还提供一种氢燃料电池，包括储氢系统、燃料电池系统以及如上文所述的车载氢气高利用率的供氢系统。
本发明提供了一种车载氢气高利用率的供氢系统，其有益效果在于：
通过在供氢主路的基础上并联设计一条可控的供氢支路，该供氢支路上串联设置有压力传感器和电磁阀，压力传感器和电磁阀受到控制器控制，控制器用于根据所述压力传感器的压力值来控制所述电磁阀的开闭，当高压端的储氢系统压力低于第一设定值时，即所述压力传感器检测到的压力值低于第一设定值，此时供氢主路已无法将高压端的储氢系统氢气减压到稳定的氢气压力和流量，集成于燃料电池系统的控制器控制电磁阀开启，氢气直接依次通过供氢支路供应燃料电池系统。
上述设置的供氢系统，当储氢系统内部压力低于无法稳定供氢的压力值后，能够持续给燃料电池系统提供稳定的氢气压力和流量，通过高效利用氢气来提高整车续航能力。
本发明还提供了一种具有上述车载氢气高利用率的供氢系统的氢燃料电池，其具有相同的有益效果，在此不作赘述。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种车载氢气高利用率的供氢系统的结构示意图。
上图中：
A-储氢系统；B-燃料电池系统；C-控制器；
t1-第一管路；t2-第二管路；t3-第三管路；s1-第一信号线；s2-第二信号线；s3-第三信号线；
1-减压器；2-单向阀；3-压力传感器；4-电磁阀。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、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。
在本发明的描述中，多个的含义是两个以上，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明的核心是提供一种车载氢气高利用率的供氢系统及氢燃料电池，能够在储氢系统内部压力低于某个压力值后，持续为燃料电池系统提供稳定的氢气压力和流量。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体地，请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种车载氢气高利用率的供氢系统的结构示意图。
本发明提供的一种车载氢气高利用率的供氢系统，用于由储氢系统A向燃料电池系统B供给氢气，包括：供氢主路、供氢支路以及控制器C。
其中，供氢主路的两端分别与储氢系统A和燃料电池系统B连通。
供氢支路与供氢主路的两端并联设置，同样的，供氢支路的两端分别与储氢系统A和燃料电池系统B连通。
供氢支路上串联设置有压力传感器3和电磁阀4，压力传感器3用于检测高压端的储氢系统A压力，电磁阀4用于控制供氢支路的通断。因此，压力传感器3位于靠近储氢系统A一侧且电磁阀4位于远离储氢系统A一侧。压力传感器3和电磁阀4与控制器C信号连接，控制器C用于根据压力传感器3的压力值来控制电磁阀4的开闭，当压力传感器3的压力值低于第一设定值时，电磁阀4开启。
需要说明的时，当高压端的储氢系统A压力低于某个阈值时，供氢主路则无法将高压端的储氢系统A氢气减压到稳定的氢气压力和流量，上述无法稳定供氢的压力值的某个阈值即可理解为本方案中的第一设定值。
本发明提供的一种车载氢气高利用率的供氢系统，通过在供氢主路的基础上并联设计一条可控的供氢支路，该供氢支路上串联设置有压力传感器3和电磁阀4，压力传感器3和电磁阀4受到控制器C控制，控制器C用于根据压力传感器3的压力值来控制电磁阀4的开闭，当高压端的储氢系统A压力低于第一设定值时，即压力传感器3检测到的压力值低于第一设定值，此时供氢主路已无法将高压端的储氢系统A氢气减压到稳定的氢气压力和流量，集成于燃料电池系统B的控制器C控制电磁阀4开启，氢气直接依次通过供氢支路供应燃料电池系统B。
上述设置的供氢系统，当储氢系统A内部压力低于无法稳定供氢的压力值后，能够持续给燃料电池系统B提供稳定的氢气压力和流量，通过高效利用氢气来提高整车续航能力。
在具体实施例中，供氢主路上串联设置有减压器1。供氢主路上通过减压器1将高压端的储氢系统A的氢气减压后输送至低压端的燃料电池系统B，以实现持续为燃料电池系统B提供稳定的氢气压力和流量。
进一步的，当高压端的储氢系统A的压力低于某一阈值，为了保护减压器1不被低压端的燃料电池系统B的压力反冲，供氢主路上还串联设置有单向阀2，减压器1位于靠近储氢系统A一侧且单向阀2位于远离储氢系统A一侧。
通常，储氢系统A的压力正常时，电磁阀4处于常闭状态，此时供氢支路不通，氢气由供氢主路供应到燃料电池系统B。当高压端的储氢系统A压力低于某个阈值即第一设定值时，此时减压器1已无法高压端的氢气减压到稳定的氢气压力和流量，集成于燃料电池系统B的控制器C监控压力传感器3反馈的阈值后，打开电磁阀4，氢气直接依次通过供氢支路供应燃料电池系统B，可以保证燃料电池系统B输出额定及峰值功率，满功率驱动汽车行驶；当压力传感器3的压力值继续降低且低于第二设定值时，电磁阀4关闭，第二设定值低于第一设定值，保证整个储氢系统A处于正压状态，避免空气倒灌影响安全性。
具体的，第一设定值为2MPa，第二设定值为0.1MPa。当然，第一设定值和第二设定值还可以为其他数值，在此不做进一步限定。
如图1所示，在供氢管路中设计一条可控的供氢支路，该供氢支路由第二管路t2、第三管路t3、压力传感器3和电磁阀4组成，压力传感器3与控制器C由第一信号线s1连通，电磁阀4与控制器C由第二信号线s2连通。电磁阀4处于常闭状态，此时供氢支路不通，氢气从供氢主路供应到燃料电池系统B，供氢主路由第一管路t1、第三管路t3、减压器1和单向阀2组成；当高压端的储氢系统A压力低于某个阈值时，此时减压器1已无法高压端的氢气减压到稳定的氢气压力和流量，集成于燃料电池系统B的控制器C通过第一信号线s1监控压力传感器3反馈的阈值后，通过第二信号线s2打开电磁阀4，氢气直接依次通过第二管路t2、三通、第三管路t3供应至燃料电池系统B；同时，在供氢主路上设计单向阀2，保护减压器1不被低压端的燃料电池系统B压力反冲；当控制器C通过第一信号线s1监控到压力传感器3反馈压力≤1bar时，关闭电磁阀4，保证整个储氢系统A处于正压状态，防止空气侵入影响安全。
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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种车载氢气高利用率的供氢系统，包括供氢主路，所述供氢主路的两端分别与储氢系统和燃料电池系统连通，其特征在于，还包括：控制器以及与所述供氢主路的两端并联设置的供氢支路；
所述供氢支路上串联设置有压力传感器和电磁阀，所述压力传感器位于靠近所述储氢系统一侧且所述电磁阀位于远离所述储氢系统一侧，所述压力传感器和所述电磁阀与所述控制器信号连接，所述控制器用于根据所述压力传感器的压力值来控制所述电磁阀的开闭，当所述压力传感器的压力值低于第一设定值时，所述电磁阀开启。
2.根据权利要求1所述的车载氢气高利用率的供氢系统，其特征在于，所述供氢主路上串联设置有减压器。
3.根据权利要求2所述的车载氢气高利用率的供氢系统，其特征在于，所述供氢主路上还串联设置有单向阀，所述减压器位于靠近所述储氢系统一侧且所述单向阀位于远离所述储氢系统一侧。
4.根据权利要求1所述的车载氢气高利用率的供氢系统，其特征在于，所述储氢系统的压力正常时，所述电磁阀处于常闭状态。
5.根据权利要求1所述的车载氢气高利用率的供氢系统，其特征在于，当所述压力传感器的压力值低于第二设定值时，所述电磁阀关闭，所述第二设定值低于所述第一设定值。
6.根据权利要求5所述的车载氢气高利用率的供氢系统，其特征在于，所述第一设定值为2MPa，和/或，所述第二设定值为0.1MPa。
7.一种氢燃料电池，其特征在于，包括储氢系统、燃料电池系统以及如权利要求1-6任一项所述的车载氢气高利用率的供氢系统。
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