CN1164930C - 储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置属于氢气检测技术领域。储氢器剩余氢气量的测量方法，包括：(1)测量氢氧燃料电池的输出电流；(2)对输出电流进行数据处理得出储氢器消耗的氢气量；(3)用储氢器的容量和消耗的氢气量比较得出储氢器剩余的氢气量；(4)显示储氢器剩余的氢气量。储氢器剩余氢气量的测量装置由直流电流传感器、数据处理控制器和显示器组成，直流电流传感器与数据处理控制器通过电路相连接，数据处理控制器通过电路与输出显示器相连接。本发明具有测量简单，使用方便，数据可靠等优点，适用于各种燃料电池用储氢器剩余氢气量的测量。
Description
技术领域
本发明属于氢气检测技术领域，特别是涉及一种金属氢化物储氢器的剩余氢气量的测量方法及其装置。
背景技术
能源枯竭与环境污染是新世纪困扰人类的两大难题，氢氧燃料电池作为一种零排放的新型动力能源，是解决上述两个问题的一种理想办法。燃料电池是利用氢气和氧气发生化学反应产生电能的一种发电装置，它的最终产物是水，因而具有清洁、无污染、噪音低、可靠性高以及适应不同功率需求的特点，可用来驱动汽车、摩托车和自行车，已逐渐替代目前污染严重的燃油汽车和燃油摩托车，改善环境质量。燃料电池工作时，需要源源不断的提供氢气，金属氢化物储氢器供氢方式是目前较为合理而且也是常用的氢氧燃料电池供氢方式。
电池在使用过程中，必须有一种方式来显示电池的使用状况，其他化学电源如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池在使用过程中可以通过检测电压信号变化来判断电池的使用状况，从而提醒用户电池的即时状况；而氢氧燃料电池用储氢器则不同，目前还没有直接办法来测量金属氢化物储氢器的剩余氢气量。
发明内容
本发明为解决公知技术存在的问题，提供了一种储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置。
本发明的目的就是提供一种氢氧燃料电池用金属氢化物储氢器剩余氢气量的测量方法及其装置，来满足氢氧燃料电池用金属氢化物储氢器剩余氢气量的测量需求。
本发明是基于以下原理：
燃料电池工作时，1mol氢气能产生2mol电子的电量，即
测量氢氧燃料电池累计电量即可计量所消耗的氢气的量，因此，金属氢化物储氢器的剩余氢气量可用以下公式计算获得：
Ci＝C0-(I×t×22.4×n)/(2×96500×η)
其中
Ci----剩余氢气量(SL)
C0----储氢容器标称容量(SL)
I----燃料电池输出电流(A)
t----时间(s)
n----电堆中单体电池数目
η----燃料电池耗氢效率
本发明通过电流传感器来检测氢氧燃料电池的电流，并将检测到的数据传递给单片机，单片机通过电流时间积分、计算来反推算其氢气的消耗量，并由金属氢化物储氢器总量来计算储氢器的剩余氢气量；然后单片机将所得数据输出到显示器。
本发明的工作方式及步骤：
1.预设初始值
预设供氢系统的氢气量、燃料电池的转换效率，并将预设值存储在单片机中作为供氢系统总的氢气容量。
2.设置氢量计的分档值
把供氢系统总供氢量分为几个档次，并计算出其对应的氢气量值来作为金属氢化物储氢器剩余氢气量显示部分的比较标准值。
3.系统置零
检测剩余氢气量检测装置的存储值是否为零或是否人工置零，若存储值为零或人工置零则提示更换储氢器，并返回预设值阶段1；若不为零，则继续运行一下步骤。
4.实时检测、比较、计算耗氢量
通过检测电流传感器输出并累积其电量输出，即可得出一个氢氧燃料电池的总输出电量，同时可计算出其消耗氢气量的数值。
5.计算剩余氢气量
把消耗氢气量的数值与预设在单片机中的总的氢气量相比较，即可得出剩余氢气量的数值。
6.比较显示剩余量
把剩余氢气量的数值与预设在单片机中各个分档数值相比较，即可以显示出剩余氢气量。
7.以上步骤重复执行即可实时测量显示储氢器的剩余氢气的量。
本发明储氢器剩余氢气量的测量方法采用如下技术方案：
储氢器剩余氢气量的测量方法，包括如下测量过程：
1.测量氢氧燃料电池的输出电流；
2.对输出电流进行数据处理得出储氢器消耗的氢气量；
3.用储氢器的容量和消耗的氢气量比较得出储氢器剩余的氢气量；
4.显示储氢器剩余的氢气量。
储氢器剩余氢气量的测量方法还可以采用如下技术措施：
上述的储氢器剩余氢气量的测量方法，其特点是用电流传感器测量氢氧燃料电池的输出电流。
上述的储氢器剩余氢气量的测量方法，其特点是对输出电流进行时间积分数据处理计量输出电量，进而得出储氢器消耗的氢气量。
本发明储氢器剩余氢气量的测量装置采用如下技术方案：
储氢器剩余氢气量的测量装置由直流电流传感器、数据处理控制器和显示器组成，直流电流传感器与数据处理控制器通过电路相连接，数据处理控制器通过电路与输出显示器相连接。
储氢器剩余氢气量的测量装置还可以采用如下技术措施：
上述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特点是：直流电流传感器为霍尔效应开环电流传感器、磁平衡电流传感器或磁阻电流传感器。
上述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特点是：直流电流传感器的测量范围为0.1mA-1000A。
上述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特点是：数据处理控制器为单片机。
上述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特点是：数据输出显示器为发光管、LED数码管或LCD数码管。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明具有测量简单，使用方便，数据可靠等优点，适用于各种燃料电池用储氢器剩余氢气量的测量。
附图说明
图1是本发明储氢器剩余氢气量的测量装置连接结构示意图。
图2是本发明储氢器剩余氢气量的测量方法工作方式及步骤示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹例举以下实例，并配合附图详细说明如下：
实施例1
参照附图1，储氢器剩余氢气量的测量装置由测量范围为30A的霍尔效应开环直流电流传感器1、数据处理控制单片机2和显示器3组成。霍尔效应开环直流电流传感器1通过电路与单片机2相连接，单片机2通过电路与显示器3相连接。显示器3分别用4个不同的发光二极管来显示。
实施例2
参照附图1，储氢器剩余氢气量的测量装置由测量范围为50A的磁平衡电流传感器1、数据处理控制单片机2和显示器3组成。磁平衡电流传感器1通过电路与单片机2相连接，单片机2通过电路与显示器3相连接。显示器3分别用3个不同的LED数码管显示。
实施例3
参照附图1、附图2和实施例1。标称容量为600SL的金属氢化物储氢器，用来为500W的燃料电池提供氢气，电堆中单体电池的数目为60，电池的耗氢效率为80％。该储氢器剩余氢气量的测量方法包括以下测量步骤：
1.预设初始值
在单片机2上预设供氢系统的氢气总量值600、燃料电池的转换效率80％。
2.设置氢量计的分档值
把总供氢量分为4个档次分别为：80％，40％，20％，5％，并设置对应的氢气量值来作为金属氢化物储氢器剩余氢气量显示的比较标准值。
3.系统置零
检测剩余氢气量检测装置的存储值是否为零或是否人工置零，若存储值为零或人工置零则提示更换储氢器，并返回预设值阶段1；若不为零，则继续运行以下步骤。
4.实时检测、比较、计算耗氢量
霍尔效应开环直流电流传感器1检测氢氧燃料电池输出的电流，并将电流变化以电压变化的形式传递到单片机2引脚上，单片机2通过转换、比较并积分累计，得到其输出总电量，根据电量计算出其消耗储氢器氢气量的数值。
5.计算剩余氢气量
把消耗氢气量的数值与预设在单片机2中的总的氢气量相比较，即可得出剩余氢气量的数值。
6.比较显示剩余量
把剩余氢气量的数值与预设在单片机2中各个分档数值相比较，即可以在显示器3中显示出剩余氢气量。
以上步骤重复执行即可实时测量得出剩余氢气的量。当剩余的氢气量大于第一档设定值时，第一支发光二极管亮，以此类推，则4个不同的发光二极管分别代表4个不同的剩余氢气量，它就可以直观的表示出氢氧燃料电池用金属氢化物储氢器实际使用时的剩余氢气量。
Claims (8)
1.储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是测量过程包括：
1.1测量氢氧燃料电池的输出电流；
1.2对输出电流进行数据处理得出储氢器消耗的氢气量；
1.3用储氢器的容量和消耗的氢气量比较得出储氢器剩余的氢气量；
1.4显示储氢器剩余的氢气量。
2.根据权利要求1所述的储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是：用电流传感器测量氢氧燃料电池的输出电流。
3.根据权利要求1所述的储氢器剩余氢气量的测量方法，其特征是：对输出电流进行时间积分数据处理计量输出电量，进而得出储氢器消耗的氢气量。
4.储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：测量装置由直流电流传感器、数据处理控制器和显示器组成，直流电流传感器与数据处理控制器通过电路相连接，数据处理控制器通过电路与显示器相连接。
5.根据权利要求4所述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：直流电流传感器为霍尔效应开环电流传感器、磁平衡电流传感器或磁阻电流传感器。
6.根据权利要求4或5所述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：直流电流传感器的测量范围为0.1mA-1000A。
7.根据权利要求4所述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：数据处理控制器为单片机。
8.根据权利要求4所述的储氢器剩余氢气量的测量装置，其特征是：显示器为发光管、LED数码管或LCD数码管。
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