CN117443088A - 车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法 - Google Patents

车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法 Download PDF

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徐恺
徐鹏
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王龙
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Abstract

本发明公开了一种车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法,气水分离器包括:分水器本体,具有一中空腔体,中空腔体包括积水腔;排水液位稳定器,固定设置在积水腔的排水端面,用于对积水腔内的水进行稳流处理;电容式液位开关,设置于积水腔的侧壁,用于采集积水腔中水的液位;压力开关,设置于积水腔的侧壁,用于采集积水腔中水的水压,压力开关与电容式液位开关之间电性串联形成排水条件判断电路;排水接头,设置于分水器本体的外部,排水接头与积水腔连通;排水电磁阀,套设于排水接头,与排水条件判断电路电性连接或断开,以控制排水接头的开启或关闭。有效防止车辆颠簸、振动或倾斜时造成的不稳定波动引起排水误动作,排水可靠性高。

Description

车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法
技术领域
本发明涉及氢气燃料电池技术领域,尤其涉及一种车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法。
背景技术
随着新能源汽车行业的发展,氢气燃料电池因其零污染、效率高而越来越受到市场研究的重视。氢气燃料电池系统的零部件众多,气水分离器是重要零件之一。因为氢气燃料电池的阳极在氢气燃料电池工作过程中会产生高湿气体,冷凝析出液态水,为防止液态水进入氢气循环泵或引射泵损坏设备,以及水淹电堆损伤性能,需要通过气水分离器对阳极出来的高湿气体后进行除湿,降低氢气中的水含量。
本申请发明人在实现本发明实施例技术方法的过程中,至少发现现有技术中存在如下技术问题:
目前市面上成熟的分水器大多为工业用气水分离器,而适用于汽车使用的氢气燃料电池的气水分离器在车辆颠簸路段时,分水器储水液位波动,造成液位开关误动作,致使排水电磁阀打开,造成氢气误排。
综上,现有车用氢气燃料电池气水分离器无法满足实际使用需求。
发明内容
本发明实施例提供一种车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法,解决了现有车用氢气燃料电池气水分离器无法满足实际使用需求的问题。
本发明实施例一方面提供了一种车用氢气燃料电池气水分离器,所述气水分离器包括:所述气水分离器包括:分水器本体,具有一中空腔体,所述中空腔体包括积水腔;排水液位稳定器,固定设置在所述积水腔的排水端面,用于对所述积水腔内的水进行稳流处理;所述排水液位稳定器包括一体成型的横向防浪板和竖向防浪板,所述横向防浪板的中心轴与所述竖向防浪板的中心轴相交且垂直;电容式液位开关,设置于所述积水腔的侧壁,用于采集所述积水腔中水的液位;压力开关,设置于所述积水腔的侧壁,用于采集所述积水腔中水的水压,所述压力开关与所述电容式液位开关之间电性串联形成排水条件判断电路;排水接头,设置于所述分水器本体的外部,所述排水接头与所述积水腔连通;排水电磁阀,套设于所述排水接头,与所述排水条件判断电路电性连接或断开,以控制所述排水接头的开启或关闭。
可选的,所述横向防浪板包括第一横向防浪子板和第二横向防浪子板,所述第一横向防浪子板和所述第二横向防浪子板有间隔地设置于所述竖向防浪板。
可选的,所述排水液位稳定器还包括减振孔,所述减振孔设置于所述横向防浪板和所述竖向防浪板。
可选的,所述减振孔的数量为多个,多个减振孔均匀或非均匀地分布在所述横向防浪板和所述竖向防浪板的板面。
可选的,所述排水液位稳定器通过所述竖向防浪板卡接于所述排水端面的卡槽内。
可选的,所述电容式液位开关具体为内置MCU芯片的非接触式液位开关。
可选的,所述排水电磁阀具体为内置中间继电器的电磁阀。
可选的,所述气水分离器还包括:导水片,设置在所述中空腔体内,罩设在所述排水液位稳定器的远离所述排水端面的端面。
可选的,所述导水片的四周开设有多个导流间隙。
另一方面,本发明实施例还提供一种前述实施例的车用氢气燃料电池气水分离器的排水控制方法,所述方法包括:当气水混合物分离出的水在排水液位稳定器的稳流处理下存储于积水腔时,通过电容式液位开关采集所述积水腔中水的液位,通过压力开关采集所述积水腔中水的水压;当所述液位高于液位阈值且所述水压大于水压阈值时,开启排水电磁阀,通过排水接头排出所述积水腔内的水;而当所述液位低于所述液位阈值或所述水压小于所述水压阈值时,关闭所述排水电磁阀,停止所述排水接头的排水动作。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本申请通过横向防浪板和竖向防浪板将积水腔分隔成多个积水区间,横向防浪板和竖向防浪板对积水腔内的水流进行减缓,防止积水区间水流快速互流、互窜,能够对积水腔内的水进行稳流处理,防止积水腔内的水位在车辆颠簸、振动或倾斜时造成的不稳定波动引起排水误动作,避免氢气误排;本申请将电容式液位开关和压力开关形成的排水条件判断电路用于控制排水电磁阀,在同一时刻,只有当电容式液位开关和压力开关同时闭合时,排水条件判断电路与排水电磁阀才会电性连接,排水电磁阀得电,排水电磁阀的电磁线圈通电,产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开,开启排水接头以排出积水腔内的水,双重排水逻辑触发排水动作,能够避免触发单个开关引起排水误动作,避免氢气误排。所以,本申请通过横向防浪板和竖向防浪板形成的积水区间对水流进行减缓,防止水流向积水腔侧壁对电容式液位开关或压力开关的影响,通过排水条件判断电路对排水操作进行双重排水逻辑判断,“横向防浪板”、“竖向防浪板”、“电容式液位开关”、“压力开关”、“排水电磁阀”和“排水接头”六者组合为一个整体,有效防止车辆颠簸、振动或倾斜时造成的不稳定波动引起排水误动作,排水可靠性高。
进一步,所述横向防浪板包括第一横向防浪子板和第二横向防浪子板,所述第一横向防浪子板和所述第二横向防浪子板有间隔地设置于所述竖向防浪板。通过第一横向防浪子板、第二横向防浪子板和竖向防浪板能够形成多个分隔空间,将积水腔划分为多个面积更小的积水区间,对积水腔内的水流进行更多次的阻挡和减缓,有效减少车辆颠簸、振动或倾斜时到达积水腔侧壁的水量,进一步提高排水可靠性。
再进一步,所述排水液位稳定器还包括减振孔,所述减振孔设置于所述横向防浪板和所述竖向防浪板。通过设置在横向防浪板和竖向防浪板上的减振孔,对积水腔内的水流进行有效减缓,并将积水区间中液位高的水提供流向液位低的积水区间,高效防止积水腔液位震荡引起的排水误操作,进一步提高排水可靠性。
又进一步,所述减振孔的数量为多个,多个减振孔均匀或非均匀地分布在所述横向防浪板和所述竖向防浪板的板面。能够通过增设减振孔的数量,扩大减振孔对积水腔内水流的减缓作用和导通作用,进一步提高排水可靠性。能够根据实际需求选择将多个减振孔均匀分布还是非均匀分布,均匀分布的减振孔对水流的作用力恒定,非均匀分布的减振孔对水流的作用力随孔距变化,能够扩宽适用范围。
还进一步,所述排水液位稳定器通过所述竖向防浪板卡接于所述排水端面的卡槽内。既能够令排水稳定器稳定地设置在排水端面上,防止排水稳定器本身晃动对积水腔水流的不良影响,又能够方便排水液位稳定器的安装。
更进一步,所述电容式液位开关具体为内置MCU芯片的非接触式液位开关。现有技术使用的浮球液位开关是接触式的,易结垢,长时间存在于气水分离器内容易引起内部零件的腐蚀,影响氢气的洁净度。电容式液位开关采用非接触式设计,具有体积小、测量精度高、响应速度快,安装方便、易加工、价格低廉、不存在腐蚀情况的优点。电容式液位开关内置MCU芯片,能够直接根据有水和无水状态时的电容值差异来判断积水腔内水位是否达到感应区液位高度以上,响应速度快。
再进一步,所述排水电磁阀具体为内置中间继电器的电磁阀。排水电磁阀内置中间继电器,将电磁阀与排水控制电路隔开,起到保护作用。而且,中间继电器具有开关量输入和输出的功能,以及更高的绝缘性能,可以扩展排水控制电路的能力,使排水电磁阀控制排水量的精度更高、更稳定和更可靠。
又进一步,所述气水分离器还包括:导水片,设置在所述中空腔体内,罩设在所述排水液位稳定器的远离所述排水端面的端面。导水片能够将分离出的气和水彻底分开,令水在重力作用下沿着导水片四周留下,令氢气向远离导水片的方向流动,二者互不干扰。导水片还能够起到挡水作用,阻挡积水腔内的水与分离后的氢气二次混合,避免气液直接接触。
还进一步,所述导水片的四周开设有多个导流间隙。导流间隙能够加快分离后的水分落入积水腔内,导水效果好。
附图说明
图1为本发明一实施例中车用氢气燃料电池气水分离器的结构图;
图2为本发明一实施例中排水液位稳定器的结构图;
图3为本发明一实施例中车用氢气燃料电池气水分离器的排水控制电路逻辑图;
图中:1进气接头,2分隔流道,3出气接头,4旋风叶片,5导轮,6螺母,7导水片,8电容式液位开关,9横向防浪板,10竖向防浪板,11排水电磁阀,12排水接头,13压力开关,14分水器本体,15长螺杆,16减振孔。
具体实施方式
本发明实施例提供一种车用氢气燃料电池气水分离器和排水控制方法,解决了现有车用氢气燃料电池气水分离器无法满足实际使用需求的问题。
本发明一实施例的技术方案为解决上述的问题,总体思路如下:
气水分离器包括:分水器本体,具有一中空腔体,中空腔体包括积水腔;排水液位稳定器,固定设置在积水腔的排水端面,用于对积水腔内的水进行稳流处理;排水液位稳定器包括一体成型的横向防浪板和竖向防浪板,横向防浪板的中心轴与竖向防浪板的中心轴相交且垂直;电容式液位开关,设置于积水腔的侧壁,用于采集积水腔中水的液位;压力开关,设置于积水腔的侧壁,用于采集积水腔中水的水压,压力开关与电容式液位开关之间电性串联形成排水条件判断电路;排水接头,设置于分水器本体的外部,排水接头与积水腔连通;排水电磁阀,套设于排水接头,与排水条件判断电路电性连接或断开,以控制排水接头的开启或关闭。
本申请通过横向防浪板和竖向防浪板将积水腔分隔成多个积水区间,横向防浪板和竖向防浪板对积水腔内的水流进行减缓,防止积水区间水流快速互流、互窜,能够对积水腔内的水进行稳流处理,防止积水腔内的水位在车辆颠簸、振动或倾斜时造成的不稳定波动引起排水误动作,避免氢气误排;本申请将电容式液位开关和压力开关形成的排水条件判断电路用于控制排水电磁阀,在同一时刻,只有当电容式液位开关和压力开关同时闭合时,排水条件判断电路与排水电磁阀才会电性连接,排水电磁阀得电,排水电磁阀的电磁线圈通电,产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开,开启排水接头以排出积水腔内的水,双重排水逻辑触发排水动作,能够避免触发单个开关引起排水误动作,避免氢气误排。所以,本申请通过横向防浪板和竖向防浪板形成的积水区间对水流进行减缓,防止水流向积水腔侧壁对电容式液位开关或压力开关的影响,通过排水条件判断电路对排水操作进行双重排水逻辑判断,“横向防浪板”、“竖向防浪板”、“电容式液位开关”、“压力开关”、“排水电磁阀”和“排水接头”六者组合为一个整体,有效防止车辆颠簸、振动或倾斜时造成的不稳定波动引起排水误动作,排水可靠性高。
为了更好的理解上述技术方案,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。显然,本发明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。
下面请参考图1,对本发明实施例中车用氢气燃料电池气水分离器进行详细的描述。
车用氢气燃料电池气水分离器包括分水器本体14以及设置在分水器本体14上的进气接头1、出气接头3和排水接头12,进气接头1用于通入气水混合物,气水混合物在分离后形成氢气和水,分离后的水通过排水接头12排出,分离后的氢气通过出气接头3进入下一个部件,例如氢气循环泵。
具体地,分水器本体14包括外壳和中空腔体,中空腔体的两端分别为氢气流通端和排水端,氢气流通端和排水端相对设置,且氢气流通端、排水端和中空腔体三者的中心轴共线。氢气流通端开设有进气口和出气口,进气口和出气口沿着垂直于中空腔体中心轴的方向排布。氢气流通端的进气口位置处安装有进气接头1,氢气流通端的出气口位置处安装有出气接头3。在排水端开设有排水口,排水口的中心轴与中空腔体的中心轴共线,排水端的排水口位置处安装有排水接头12。中空腔体与进气接头1、出气接头3和排水接头12连通。进气接头1、出气接头3和排水接头12均设置于分水器本体14的外部。
具体的,中空腔体包括分隔流道2和积水腔,分隔流道2与积水腔连通。分隔流道2靠近中空腔体的氢气流通端,积水腔靠近中空腔体的排水端。进气接头1和出气接头3与分隔流道2连通,排水接头12与积水腔连通。
其中,积水腔靠近排水端的一面为排水端面,即排水端面位于分水器本体14的排水端的端面(图1所示方位下,排水端面为分水器本体14的底面)。排水端面可以为平面,排水口设置在排水端面。为了实现快速排水,完全排水,排水端面也可以设置为斜面,排水口位置处于最低液位处。例如:当排水口设置于排水端面的中心位置时,排水端面的中心位置为最低液位处。
为了实现自动排水功能,气水分离器还包括排水电磁阀11。排水电磁阀11套设于排水接头12。通过控制排水电磁阀11得电或断电,以控制排水接头12的开启或关闭。具体地,当排水电磁阀11得电时,排水电磁阀11的电磁线圈通电,产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开,开启排水接头12,开始排水;而当排水电磁阀11断电时,排水电磁阀11的电磁线圈断电,电磁力消失,弹簧把关闭件压在阀座上,阀门关闭,关闭排水接头12,停止排水。
气水分离器的排水部件还包括排水液位稳定器、电容式液位开关8、压力开关13。排水液位稳定器、电容式液位开关8、压力开关13均设置在积水腔内。排水液位稳定器用于对积水腔内的水进行稳流处理,电容式液位开关用于采集积水腔中水的液位,压力开关用于采集积水腔中水的水压。
其中,排水液位稳定器固定设置在积水腔的排水端面,排水液位稳定器包括一体成型的横向防浪板9和竖向防浪板10,横向防浪板9的中心轴与竖向防浪板10的中心轴相交且垂直。横向防浪板9和竖向防浪板10将积水腔分隔成多个积水区间,横向防浪板9和竖向防浪板10对积水腔内的水流进行减缓,防止积水区间水流快速互流、互窜,能够对积水腔内的水进行稳流处理,防止积水腔内的水位在车辆颠簸、振动或倾斜时造成的不稳定波动。
为了对积水腔内的水流进行更多次的阻挡和减缓,有效减少车辆颠簸、振动或倾斜时到达积水腔侧壁的水量,进一步提高排水可靠性,横向防浪板9包括第一横向防浪子板和第二横向防浪子板,第一横向防浪子板和第二横向防浪子板有间隔地设置于竖向防浪板10。通过第一横向防浪子板、第二横向防浪子板和竖向防浪板10能够形成多个分隔空间,将积水腔划分为多个面积更小的积水区间。
请同时参考图1和图2,为了对积水腔内的水流进行有效减缓,并将积水区间中液位高的水提供流向液位低的积水区间,高效防止积水腔液位震荡引起的排水误操作,进一步提高排水可靠性,排水液位稳定器还包括减振孔16,减振孔16设置于横向防浪板9和竖向防浪板10。
为了扩大减振孔16对积水腔内水流的减缓作用和导通作用,扩宽适用范围,减振孔16的数量为多个,多个减振孔16均匀或非均匀地分布在横向防浪板9和竖向防浪板10的板面。通过增设减振孔16的数量,进一步提高排水可靠性。
为了能够令排水稳定器稳定地设置在排水端面上,且方便排水液位稳定器的安装,排水液位稳定器通过竖向防浪板10卡接于排水端面的卡槽内。竖向防浪板10与卡槽的尺寸相互适应,防止排水稳定器本身晃动对积水腔水流的不良影响。
请继续参考图1,电容式液位开关8设置于积水腔的侧壁。电容式液位开关8输出的信号是数字信号I/O,当液位达到感应区以上时,即当液位高于液位阈值时,输出低电压,低电压<0.3V;当液位低于感应区最下端时,即当液位低于液位阈值时,输出高电压,高电压>4.5V。电容式液位开关8的液位阈值与电容式液位开关8相对于排水端面的安装高度有关,安装高度值越大,液位阈值越大。
为了令电容式液位开关8适配气水分离器的排水功能,电容式液位开关8具体为内置MCU芯片的非接触式液位开关,采用非接触式设计的电容式液位开关8,具有体积小、测量精度高、响应速度快,安装方便、易加工、价格低廉、不存在腐蚀情况的优点,有效解决现有技术使用的接触式的浮球液位开关易结垢的问题,消除浮球液位开关长时间存在于气水分离器内容易引起内部零件的腐蚀,影响氢气的洁净度的不良影响。
其中,压力开关13设置于积水腔的侧壁,压力开关13与电容式液位开关8之间电性串联形成排水条件判断电路。压力开关13检测到的水压为P,计算公式为P=ρgH,其中,H为积水腔内液位到排水端面的最低高度(简称为液位最低高度),g为重力加速度,ρ为水密度。因为g和ρ为固定值,所以水压P与液位最低高度H正相关。当水压阈值确定时,液位最低高度阈值也确定。当水压P大于水压阈值时,说明积水腔内最低处的液位过高,需要排水;而当水压P小于水压阈值,说明积水腔内还能继续储水,不需要排水。
请同时参考图1和图3,排水条件判断电路与排水电磁阀11电性连接形成排水控制电路。排水控制电路中包括电容式液位开关8、压力开关13和排水电磁阀11。当积水腔液位高于液位阈值,且压力开关13大于水压阈值时,电容式液位开关8和压力开关13的触点均闭合,排水电磁阀11得电,开启排水接头12进行排水;而当积水腔液位低于液位阈值,或水压小于水压阈值时,电容式液位开关8和压力开关13的触点断开,排水电磁阀11保持关闭状态,排水接头12停止排水。
为了保护排水控制电路的电磁阀,令排水电磁阀11的控制精度更高、更稳定和更可靠,排水电磁阀11具体为内置中间继电器的电磁阀。排水电磁阀11内置中间继电器,将电磁阀与排水控制电路隔开,起到保护作用。而且,中间继电器具有开关量输入和输出的功能,以及更高的绝缘性能,可以扩展排水控制电路的能力。在电容式液位开关8和压力开关13的触点均闭合时,排水电磁阀11的中间继电器的输入线圈得电,排水电磁阀11的输出触点闭合,排水电磁阀11得电,排水电磁阀11的电磁线圈通电,产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开,开启排水接头12,开始排水。当电容式液位开关8或压力开关13中的一个触点断开时,排水电磁阀11的中间继电器的输入线圈失电,排水电磁阀11的输出触点断开,排水电磁阀11断电,排水电磁阀11的电磁线圈断电,电磁力消失,弹簧把关闭件压在阀座上,阀门关闭,关闭排水接头12,停止排水。也就是说,排水电磁阀11断电(没接电)时,排水电磁阀中的机械部件无法运动,处于默认关阀状态。
为了能够将分离出的气和水彻底分开,阻挡积水腔内的水与分离后的氢气二次混合,避免气液直接接触,气水分离器还包括导水片7。导水片7设置在中空腔体内,罩设在排水液位稳定器的远离排水端面的端面。分离后的水在重力作用下沿着导水片7的四周留下,令氢气向远离导水片7的方向流动,氢气和水二者互不干扰。
电容式液位开关8、压力开关13和排水电磁阀11等电气元器件选型均满足防爆等级为Ex(ia)IICT1的要求,进一步提高了气水分离器在车用氢气燃料电池中的使用安全性。
为了实现气水分离器的气水分离功能,气水分离器还包括旋风叶片4、导轮5、螺母6和长螺杆15。在中空腔体的中心轴处设有长螺杆15。沿着氢气流通端到排水端的方向上,旋风叶片4、导轮5和螺母6依次套设于长螺杆15。为了方便导水片7的安装,导水片7套设于长螺杆15。
旋风叶片4由一组带角度的扇片组成,依靠气流切向引入,能将气水混合物的运动由单矢量方向变为高速旋转方向,由于气水混合物所受的离心力远大于重力,且氢气和水受到的离心力不同,具有较大惯性离心力的水滴被甩向分水器本体14内壁,最后在重力作用下通过导水片7流入到积水腔,与氢气分开。氢气则通过导轮5、分隔流道2和出气接头3进入到下一个部件中。
分水器本体14、旋风叶片4、导轮5、导水片7、横向防浪板9、竖向防浪板10等零件的材料选择工程塑料件ABS、PPS或PPO,工程塑料件具有良好的加工性能和绝缘性能,且不会对电容式液位开关8造成电磁电容干扰。
车用氢气燃料电池气水分离器的总体气水分离流程:气水混合物通过进气接头1进入分隔流道2,通过旋风叶片4将受到不同离心力的水和氢气分开,氢气通过导轮5,经过分隔流道2从出气接头3进入氢气燃料电池系统的下一个部件,水沿着导水片7的四周流下,通过排水液位稳定器存储在积水腔内,排水液位稳定器对积水腔内的水进行稳流处理。
另一方面,本发明实施例还提供前述车用氢气燃料电池气水分离器的排水控制方法,方法包括:
步骤一,当气水混合物分离出的水在排水液位稳定器的稳流处理下存储于积水腔时,通过电容式液位开关8采集积水腔中水的液位,通过压力开关13采集积水腔中水的水压。
步骤二,当液位高于液位阈值且水压大于水压阈值时,开启排水电磁阀11,通过排水接头12排出积水腔内的水。
步骤三,而当液位低于液位阈值或水压小于水压阈值时,关闭排水电磁阀11,停止排水接头12的排水动作。
在前述实施例中已介绍排水液位稳定器、电容式液位开关8、压力开关13、排水电磁阀11和排水接头12的工作过程,排水控制方法可以参考前述实施例,为了说明书的简洁,不再赘述。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种车用氢气燃料电池气水分离器,其特征在于,所述气水分离器包括:
分水器本体(14),具有一中空腔体,所述中空腔体包括积水腔;
排水液位稳定器,固定设置在所述积水腔的排水端面,用于对所述积水腔内的水进行稳流处理;所述排水液位稳定器包括一体成型的横向防浪板(9)和竖向防浪板(10),所述横向防浪板(9)的中心轴与所述竖向防浪板(10)的中心轴相交且垂直;
电容式液位开关(8),设置于所述积水腔的侧壁,用于采集所述积水腔中水的液位;
压力开关(13),设置于所述积水腔的侧壁,用于采集所述积水腔中水的水压,所述压力开关(13)与所述电容式液位开关(8)之间电性串联形成排水条件判断电路;
排水接头(12),设置于所述分水器本体(14)的外部,所述排水接头(12)与所述积水腔连通;
排水电磁阀(11),套设于所述排水接头(12),与所述排水条件判断电路电性连接或断开,以控制所述排水接头(12)的开启或关闭。
2.如权利要求1所述的气水分离器,其特征在于,所述横向防浪板(9)包括第一横向防浪子板和第二横向防浪子板,所述第一横向防浪子板和所述第二横向防浪子板有间隔地设置于所述竖向防浪板(10)。
3.如权利要求1所述的气水分离器,其特征在于,所述排水液位稳定器还包括减振孔(16),所述减振孔(16)设置于所述横向防浪板(9)和竖向防浪板(10)。
4.如权利要求3所述的气水分离器,其特征在于,所述减振孔(16)的数量为多个,多个减振孔(16)均匀或非均匀地分布在所述横向防浪板(9)和所述竖向防浪板(10)的板面。
5.如权利要求1所述的气水分离器,其特征在于,所述排水液位稳定器通过所述竖向防浪板(10)卡接于所述排水端面的卡槽内。
6.如权利要求1所述的气水分离器,其特征在于,所述电容式液位开关(8)具体为内置MCU芯片的非接触式液位开关。
7.如权利要求1所述的气水分离器,其特征在于,所述排水电磁阀(11)具体为内置中间继电器的电磁阀。
8.如权利要求1所述的气水分离器,其特征在于,所述气水分离器还包括:
导水片(7),设置在所述中空腔体内,罩设在所述排水液位稳定器的远离所述排水端面的端面。
9.如权利要求8所述的气水分离器,其特征在于,所述导水片(7)的四周开设有多个导流间隙。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的车用氢气燃料电池气水分离器的排水控制方法,其特征在于,所述方法包括:
当气水混合物分离出的水在排水液位稳定器的稳流处理下存储于积水腔时,通过电容式液位开关(8)采集所述积水腔中水的液位,通过压力开关(13)采集所述积水腔中水的水压;
当所述液位高于液位阈值且所述水压大于水压阈值时,开启排水电磁阀(11),通过排水接头(12)排出所述积水腔内的水;
而当所述液位低于所述液位阈值或所述水压小于所述水压阈值时,关闭所述排水电磁阀(11),停止所述排水接头(12)的排水动作。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106500795A (zh) * 2016-11-07 2017-03-15 安徽兴宇轨道装备有限公司 一种柴油滤清器水位防误报检测及排水装置
CN109334442A (zh) * 2018-11-21 2019-02-15 广州汽车集团股份有限公司 新型燃油箱防浪板结构、燃油箱
CN111569538A (zh) * 2020-05-09 2020-08-25 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) 用于车船燃料电池发动机的分水器
CN111682242A (zh) * 2020-05-09 2020-09-18 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) 一种用于氢燃料电池发动机的气水分离装置
CN214551815U (zh) * 2021-01-14 2021-11-02 河南平和滤清器有限公司 一种水汽分离器
CN216935086U (zh) * 2021-11-30 2022-07-12 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种燃料电池系统用气液分离器
CN218306802U (zh) * 2022-06-10 2023-01-17 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种燃料电池用气水分离器
WO2023197525A1 (zh) * 2022-04-11 2023-10-19 中山大洋电机股份有限公司 一种汽水分离器及其燃料电池系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106500795A (zh) * 2016-11-07 2017-03-15 安徽兴宇轨道装备有限公司 一种柴油滤清器水位防误报检测及排水装置
CN109334442A (zh) * 2018-11-21 2019-02-15 广州汽车集团股份有限公司 新型燃油箱防浪板结构、燃油箱
CN111569538A (zh) * 2020-05-09 2020-08-25 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) 用于车船燃料电池发动机的分水器
CN111682242A (zh) * 2020-05-09 2020-09-18 武汉船用电力推进装置研究所(中国船舶重工集团公司第七一二研究所) 一种用于氢燃料电池发动机的气水分离装置
CN214551815U (zh) * 2021-01-14 2021-11-02 河南平和滤清器有限公司 一种水汽分离器
CN216935086U (zh) * 2021-11-30 2022-07-12 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种燃料电池系统用气液分离器
WO2023197525A1 (zh) * 2022-04-11 2023-10-19 中山大洋电机股份有限公司 一种汽水分离器及其燃料电池系统
CN218306802U (zh) * 2022-06-10 2023-01-17 武汉格罗夫氢能汽车有限公司 一种燃料电池用气水分离器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙中宁: "《核动力设备(第2版)》", 31 August 2017, 哈尔滨工程大学出版社, pages: 86 *

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