CN117067999A - 一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，属于氢气监测技术领域。一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，包括上装作业控制器，还包括：储气瓶，储气瓶固设在车架上，用于对氢气进行储存；监测模块，监测模块设置在储气瓶上，用于测量储气瓶中的氢剩余量以及氢是否泄露；上装执行机构，上装执行机构与上装作业控制器电性相连，上装作业控制器通过监测模块监测的数据实现对上装执行机构自动控制；本发明通过监测模块监测储气瓶处的氢气状态，上装作业控制器依据采集数据进行计算并判断储气瓶是否纯在氢气泄露或氢气存储剩余量不足，从而做到对上装执行机构精确自动控制，降低车辆行驶安全隐患，减少安全事故，提高作业效率。

Description

一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统

技术领域

本发明涉及氢气监测技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统。

背景技术

氢燃料电池底盘专用车作为新兴产物，由于化学反应后只生成水，排放接近于零，与传统燃油车辆相比绿色环保；对比锂电池类新能源汽车，消费者没有续航焦虑问题，无需改变使用习惯，加氢过程只需几分钟，长期使用后也没有大容量电池报废后带来的污染问题，因此被称为清洁能源汽车。

但是氢气作为元素周期表中分子质量最轻结构最小的元素，其压缩液化难度高，扩散能力强，且易燃易爆，测量储氢瓶中的氢剩余量与是否泄漏，上装采取相应的保护联动措施就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，包括上装作业控制器，还包括：

储气瓶，所述储气瓶固设在车架上，用于对氢气进行储存；

监测模块，所述监测模块设置在储气瓶上，用于测量储气瓶中的氢剩余量以及氢是否泄露；

上装执行机构，所述上装执行机构与上装作业控制器电性相连，所述上装作业控制器通过监测模块监测的数据实现对上装执行机构自动控制；以及

上装系统参数显示器，所述上装系统参数显示器与上装作业控制器电性相连，用于显示储气瓶内的氢气状态以及上装执行机构的执行状态。

优选的，所述监测模块设置有两组，且分别设置在储气瓶的上下两侧，每组所述监测模块包括用于测量储气瓶内压力状态的霍尔传感器、用于监测储气瓶周围氢气泄漏情况的氢气监测传感器、用于监测储气瓶内温度的温度传感器以及警报灯。

优选的，所述储气瓶的上下两侧分别设置有用于进气以及出气的气口，且所述气口处设置有连接管，所述霍尔传感器安装在气口处，所述温度传感器集成于储气瓶内且距气口前50cm距离的任意位置，所述氢气监测传感器设置在气口外侧。

优选的，所述氢气监测传感器的材质主要由以氢分子敏感型氧化物半导体上添加白金或钯贵金属而构成。

优选的，所述储气瓶的上下两侧均设置有集气罩，两个所述集气罩之间设置有连接组件，所述氢气监测传感器设置在集气罩内壁上，每个所述集气罩上均设置有排空口和抽氢口，所述集气罩的中部开设有与连接管相配合的安装孔，所述安装孔内设置有与连接管活动相抵的第一橡胶垫，所述集气罩的开口处设置有与储气瓶活动相抵的第二橡胶垫。

优选的，所述第一橡胶垫和第二橡胶垫内均设置有空腔，两个所述空腔之间设置有导气管。

优选的，所述集气罩内壁转动连接有转动环，所述转动环外侧设置有呈圆周均匀分布的转动板，所述转动板包括直板以及与直板倾斜设置的倾斜板。

优选的，所述连接组件包括分别设置在两个集气罩上的第一耳板和第二耳板，所述第一耳板上通过轴承转动连接有转动管，所述转动管的端部连接有旋钮，所述转动管远离旋钮的一端滑动设置有螺杆，所述螺杆与第二耳板相互卡接，所述第一耳板上设置有固定板，所述固定板远离第一耳板的一端连接有与螺杆螺纹连接的侧板。

优选的，所述转动管内壁固设有导向条，所述螺杆上开设有与导向条相配合的导向槽。

优选的，所述螺杆远离转动管的一端开设有活动槽，所述活动槽内壁滑动连接有挡块，所述挡块与活动槽内壁之间设置有弹性元件，所述挡块上设置有与第二耳板活动相抵的挤压斜面。

与现有技术相比，本发明提供了一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，具备以下有益效果：

1、该氢燃料电池专用车氢供气监测系统，通过安装在储气瓶阀口上的霍尔传感器元件通过微小的形变量测量瓶内压强，使用瓶内温度传感器测量瓶内氢气温度，氢气监测传感器实时监测氢气泄露情况，确定数据传送到上装作业控制器，上装作业控制器通过内部程算法与底盘通信，判断是否纯在氢气泄露或氢气存储剩余量不足，从而根据情况控制上装执行机构的运转功率与功能动作，降低车辆行驶安全隐患，减少安全事故，提高作业效率。

2、该氢燃料电池专用车氢供气监测系统，通过在储气瓶气口处设置集气罩，便于将泄漏的氢气收集汇聚，可避免氢气逃过快导致氢气浓度过低而出现氢气监测传感器无法准确检测的情况，提高对氢气泄漏监测的准确性和及时性。

附图说明

图1为本发明的工作结构框图；

图2为本发明的储气瓶的结构示意图；

图3为本发明的储气瓶的部分剖面结构示意图；

图4为本发明的转动环的结构示意图；

图5为本发明的第二橡胶垫的横截面结构示意图；

图6为本发明的转动管与螺杆的结构示意图；

图7为本发明的螺杆的剖面结构示意图。

图中：1、上装作业控制器；2、储气瓶；201、气口；202、连接管；3、监测模块；301、霍尔传感器；302、氢气监测传感器；303、温度传感器；304、警报灯；4、上装执行机构；5、上装系统参数显示器；6、集气罩；601、排空口；602、抽氢口；603、安装孔；7、第一橡胶垫；8、第二橡胶垫；9、空腔；901、导气管；10、转动环；11、转动板；111、直板；112、倾斜板；12、第一耳板；13、第二耳板；14、转动管；141、旋钮；142、导向条；15、螺杆；151、导向槽；16、固定板；161、侧板；17、活动槽；171、挡块；172、弹性元件。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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相连，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。

实施例：

参照图1、图2和图3，一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，包括上装作业控制器1，还包括：

储气瓶2，储气瓶2固设在车架上，用于对氢气进行储存；

监测模块3，监测模块3设置在储气瓶2上，用于测量储气瓶2中的氢剩余量以及氢是否泄露；

上装执行机构4，上装执行机构4与上装作业控制器1电性相连，上装作业控制器1通过监测模块3监测的数据实现对上装执行机构4自动控制；以及

上装系统参数显示器5，上装系统参数显示器5与上装作业控制器1电性相连，用于显示储气瓶2内的氢气状态以及上装执行机构4的执行状态。

进一步的，监测模块3设置有两组，且分别设置在储气瓶2的上下两侧，每组监测模块3包括用于测量储气瓶2内压力状态的霍尔传感器301、用于监测储气瓶2周围氢气泄漏情况的氢气监测传感器302、用于监测储气瓶2内温度的温度传感器303以及警报灯304、

进一步的，储气瓶2的上下两侧分别设置有用于进气以及出气的气口201，且气口201处设置有连接管202，霍尔传感器301安装在气口201处，温度传感器303集成于储气瓶2内且距气口201前50cm距离的任意位置，氢气监测传感器302设置在气口201外侧。

具体的，使用安装在储气瓶2阀口上的霍尔传感器301元件通过微小的形变量测量瓶内压强，氢气监测传感器302监测氢气储气瓶2周围氢气泄露情况，温度传感器303监测氢气储气瓶2内温度，车辆上装作业控制器1通过汇总瓶内压力状态变动结合底盘动力来源、瓶内温度状态变化、氢气监测传感器302状态综合逻辑判断氢气状态，通过相应程序设计与电路设计配套辅助，从而控制上装执行机构4执行正常作业指令或安全保护程序，上装系统参数显示器5显示整体流程，可做到根据储气瓶2内氢气状况停止高速高温上装执行动作机构的运转或控制其功率，例如驱动电机、液压马达或高压泵等，其中霍尔传感器301安装位置一般在储气瓶2进出气口201位置，温度传感器303一般集成于瓶内进出气口201前50CM距离外的任意瓶内相对位置即可，氢气监测传感器302一般安装于储气瓶2进出气口201前上方有效范围内任意不妨碍车辆车辆作业相对位置即可，上装作业控制器1接收传感器的数据并进行分解转换，综合收各方信息数据，并根据程序控制上装执行动作机构作出相应动作指令，降低车辆行驶安全隐患，减少安全事故，提高作业效率。

参照图1、图2和图3，作为本发明优选的技术方案，氢气监测传感器302的材质主要由以氢分子敏感型氧化物半导体上添加白金或钯贵金属而构成；具体的，可燃性氢气体在氢气监测传感器302表面发生反应引起半导体电导率的变化，从而感知氢气可燃性气体的存在，其可设置为感知到氢可燃性气体时向上装作业控制器1发送信号。

参照图2、图3和图5，作为本发明优选的技术方案，储气瓶2的上下两侧均设置有集气罩6，两个集气罩6之间设置有连接组件，氢气监测传感器302设置在集气罩6内壁上，每个集气罩6上均设置有排空口601和抽氢口602，集气罩6的中部开设有与连接管202相配合的安装孔603，安装孔603内设置有与连接管202活动相抵的第一橡胶垫7，集气罩6的开口处设置有与储气瓶2活动相抵的第二橡胶垫8。

进一步的，第一橡胶垫7和第二橡胶垫8内均设置有空腔9，两个空腔9之间设置有导气管901。

具体的，集气罩6安装在储气瓶2两侧时，使连接管202穿过集气罩6的安装孔603再与储气瓶2相连，两个集气罩6之间连接组件的设置，使得两个集气罩6可紧密贴合安装在储气瓶2两端的气口201处，在此过程中，集气罩6对第二橡胶垫8挤压，使第二橡胶垫8与储气瓶2外侧壁紧密抵接，第二橡胶垫8受挤压后内部空腔9中的空气通过导气管901导入第一橡胶垫7，进而使得第一橡胶垫7膨胀，第一橡胶垫7填充安装孔603与连接管202之间的空隙，使集气罩6与储气瓶2之间密封设置，随后可通过排空口601将集气罩6内的空气排出，避免影响后续氢气监测传感器302对氢气监测的结果以及对泄漏氢气的回收，储气瓶2在气口201处出现氢气泄漏后，氢气进入集气罩6内，集气罩6内部压强变大，进一步对第一橡胶垫7和第二橡胶垫8挤压，使橡胶垫变形，加强集气罩6与储气瓶2的密封性，且集气罩6便于将泄漏的氢气收集汇聚，可避免氢气在空气中逃逸过快导致氢气浓度过低而出现氢气监测传感器302无法准确检测的情况，提高对氢气泄漏监测的准确性和及时性，工作人员可通过抽氢口602对泄漏的氢气回收。

参照图3和图4，作为本发明优选的技术方案，集气罩6内壁转动连接有转动环10，转动环10外侧设置有呈圆周均匀分布的转动板11，转动板11包括直板111以及与直板111倾斜设置的倾斜板112；具体的，当储气瓶2中的高压氢气从气口201处泄漏后，氢气会对倾斜板112作用力，使倾斜板112通过直板111带动转动环10在集气罩6内转动，进而使转动板11对集气罩6内的气体拨动，使泄漏的氢气快速流动并被氢气监测传感器302所采集信息，可快速对泄漏的氢气进行监测，工作快捷高效，及时发现氢气泄漏，降低安全隐患。

参照图2、图3、图6和图7，作为本发明优选的技术方案，连接组件包括分别设置在两个集气罩6上的第一耳板12和第二耳板13，第一耳板12上通过轴承转动连接有转动管14，转动管14的端部连接有旋钮141，转动管14远离旋钮141的一端滑动设置有螺杆15，螺杆15与第二耳板13相互卡接，第一耳板12上设置有固定板16，固定板16远离第一耳板12的一端连接有与螺杆15螺纹连接的侧板161。

进一步的，转动管14内壁固设有导向条142，螺杆15上开设有与导向条142相配合的导向槽151。

进一步的，螺杆15远离转动管14的一端开设有活动槽17，活动槽17内壁滑动连接有挡块171，挡块171与活动槽17内壁之间设置有弹性元件172，挡块171上设置有与第二耳板13活动相抵的挤压斜面。

具体的，两个集气罩6分别套设在储气瓶2的两端后，使螺杆15远离转动管14的一端插入第二耳板13，在此过程中，挡块171挤压斜面与第二耳板13相抵，使得挡块171挤压弹性元件172对第二耳板13避让，当挡块171越过第二耳板13后会在弹性元件172的推动下复位，随后可通过转动旋钮141，使旋钮141带动转动管14旋转，转动管14旋转时通过导向条142带动螺杆15旋转，由于螺杆15与侧板161螺纹设置，使得螺杆15相对侧板161位移，使螺杆15通过挡块171带动第二耳板13移动，进而使两个集气罩6相互靠近，直至两个集气罩6的第二橡胶垫8与储气瓶2外侧壁紧密抵接，完成储气瓶2外侧集气罩6的快速安装，连接组件使得集气罩6可适配不同尺寸的储气瓶2，使集气罩6对储气瓶2气口201处泄漏的氢气收集。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，包括上装作业控制器(1)，其特征在于，还包括：

储气瓶(2)，所述储气瓶(2)固设在车架上，用于对氢气进行储存；

监测模块(3)，所述监测模块(3)设置在储气瓶(2)上，用于测量储气瓶(2)中的氢剩余量以及氢是否泄露；

上装执行机构(4)，所述上装执行机构(4)与上装作业控制器(1)电性相连，所述上装作业控制器(1)通过监测模块(3)监测的数据实现对上装执行机构(4)自动控制；以及

上装系统参数显示器(5)，所述上装系统参数显示器(5)与上装作业控制器(1)电性相连，用于显示储气瓶(2)内的氢气状态以及上装执行机构(4)的执行状态。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述监测模块(3)设置有两组，且分别设置在储气瓶(2)的上下两侧，每组所述监测模块(3)包括用于测量储气瓶(2)内压力状态的霍尔传感器(301)、用于监测储气瓶(2)周围氢气泄漏情况的氢气监测传感器(302)、用于监测储气瓶(2)内温度的温度传感器(303)以及警报灯(304)。

3.根据权利要求2所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述储气瓶(2)的上下两侧分别设置有用于进气以及出气的气口(201)，且所述气口(201)处设置有连接管(202)，所述霍尔传感器(301)安装在气口(201)处，所述温度传感器(303)集成于储气瓶(2)内且距气口(201)前50cm距离的任意位置，所述氢气监测传感器(302)设置在气口(201)外侧。

4.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述氢气监测传感器(302)的材质主要由以氢分子敏感型氧化物半导体上添加白金或钯贵金属而构成。

5.根据权利要求3所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述储气瓶(2)的上下两侧均设置有集气罩(6)，两个所述集气罩(6)之间设置有连接组件，所述氢气监测传感器(302)设置在集气罩(6)内壁上，每个所述集气罩(6)上均设置有排空口(601)和抽氢口(602)，所述集气罩(6)的中部开设有与连接管(202)相配合的安装孔(603)，所述安装孔(603)内设置有与连接管(202)活动相抵的第一橡胶垫(7)，所述集气罩(6)的开口处设置有与储气瓶(2)活动相抵的第二橡胶垫(8)。

6.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述第一橡胶垫(7)和第二橡胶垫(8)内均设置有空腔(9)，两个所述空腔(9)之间设置有导气管(901)。

7.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述集气罩(6)内壁转动连接有转动环(10)，所述转动环(10)外侧设置有呈圆周均匀分布的转动板(11)，所述转动板(11)包括直板(111)以及与直板(111)倾斜设置的倾斜板(112)。

8.根据权利要求5所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述连接组件包括分别设置在两个集气罩(6)上的第一耳板(12)和第二耳板(13)，所述第一耳板(12)上通过轴承转动连接有转动管(14)，所述转动管(14)的端部连接有旋钮(141)，所述转动管(14)远离旋钮(141)的一端滑动设置有螺杆(15)，所述螺杆(15)与第二耳板(13)相互卡接，所述第一耳板(12)上设置有固定板(16)，所述固定板(16)远离第一耳板(12)的一端连接有与螺杆(15)螺纹连接的侧板(161)。

9.根据权利要求8所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述转动管(14)内壁固设有导向条(142)，所述螺杆(15)上开设有与导向条(142)相配合的导向槽(151)。

10.根据权利要求9所述的一种氢燃料电池专用车氢供气监测系统，其特征在于，所述螺杆(15)远离转动管(14)的一端开设有活动槽(17)，所述活动槽(17)内壁滑动连接有挡块(171)，所述挡块(171)与活动槽(17)内壁之间设置有弹性元件(172)，所述挡块(171)上设置有与第二耳板(13)活动相抵的挤压斜面。