CN213634798U - 防止氢气泄漏的燃料电池报警系统及燃料电池系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，包括氢气报警器、控制电路、执行单元、电池单元和BMS电池管理系统，氢气报警器检测燃料电池系统中泄漏的氢气，并在氢气浓度超出预设范围时发出对应的报警信号，控制电路依据报警信号控制执行单元对应动作，电池单元的对氢气报警器、控制电路和执行单元供电，BMS电池管理系统在电池单元的供电电压低于预设值时向控制电路发出欠压信号，控制电路依据欠压信号向BMS电池管理系统发出充电信号动作，以使得BMS电池管理系统控制电池单元开始充电动作。本实用新型还公开了对应的燃料电池系统。与现有技术相比，本实用新型可进行长时间全天候的氢气泄漏监控，安全可靠性高。
Description
技术领域
本实用新型涉及水冷然电池领域，尤其涉及燃料电池系统中防止氢气泄漏报警系统。
背景技术
由于氢燃料的零污染、反应快速等优势，目前氢燃料电池的应用越来越广泛，尤其是在氢燃料车方面，然而，氢燃料使用时依然有着安全隐患，尤其是当车辆出现故障、碰撞、颠簸时，极有可能发生氢燃料泄漏，严重情况下会引起火灾，爆炸等安全事故。
现在的燃料电池系统中虽然安装了氢气报警系统，但是这种氢气报警系统只能在燃料电池系统运作的时候工作，而且该氢气报警系统即使有储能模块进行供电，但是在储能模块缺电时，依然具有无法监控的情形，而燃料电池系统由于存在氢气存储装置，即使停止运行，也很难保证氢气存储装置内的氢气排空，依然会有氢气泄漏问题。
故，急需一种解决上述问题的燃料电池报警系统。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种防止氢气泄漏的燃料电池报警系统及具有该燃料电池报警系统的燃料电池系统，可进行长时间全天候的氢气泄漏监控，安全可靠性高。
为了实现上述目的，本实用新型公开了一种防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，包括氢气报警器、控制电路、执行单元、电池单元和BMS电池管理系统，所述氢气报警器检测燃料电池系统中泄漏的氢气，并在氢气浓度超出预设范围时发出对应的报警信号，所述控制电路依据所述报警信号控制所述执行单元对应动作，所述电池单元的充电端接外电，供电端分别接所述氢气报警器、控制电路和执行单元，以对所述氢气报警器、控制电路和执行单元供电，所述BMS 电池管理系统在电池单元的供电电压低于预设值时向所述控制电路发出欠压信号并控制电池单元的充电回路导通，以使得电池单元使用外电进行充电。
与现有技术相比，本实用新型的燃料电池报警系统采用了独立的电池单元进行供电，不但可以确保燃料电池系统停止运行以及长时间不运行时，依然进行氢气泄漏检测，且在氢气泄漏时可及时进行相关安全处理。而且在电量低时，可以自动开启充电回路，使用外电对电池单元进行充电，可以进行超长时间全天不间断的安全监控，安全可靠，可用于监控废弃或者不用的燃料电池系统。其中外电可以为市电，也可以为一可靠的燃料电池作为的电力来源。
较佳地，所述执行单元包括声光报警器和故障显示屏，所述控制电路依据所述报警信号和欠压信号控制所述声光报警器进行对应报警，并控制所述故障显示屏显示报警信号和欠压信号。通过声光报警器和故障显示屏可以直观、有效的反馈氢气泄漏后的现象，并有助于管理者及时知晓电池单元的欠压故障，如果此时，电池单元的充电端未连接到市电，可以提醒管理者及时把电池单元与市电接通。
具有地，所述故障显示屏包括存储器，所述存储器记录并存储所述报警信号。有助于总机统计安全信息，并进行安全排查。
较佳地，所述控制电路还包括通讯模块，所述控制电路控制所述通讯模块将所述报警信号和欠压信号输送至对应终端。
较佳地，所述氢气报警器包括氢气浓度检测器和用于所述氢气浓度检测器相连的比较电路，所述氢气浓度检测器检测系统中泄漏的氢气浓度，所述比较电路比较所述氢气浓度与第一预设值和第二预设值，在所述氢气浓度超出第一预设值时输出低泄漏信号，在所述氢气浓度超出第二预设值时输出高泄漏信号，所述报警信号包括低泄漏信号和高泄漏信号，所述控制电路依据所述低泄漏信号或高泄漏信号控制所述声光报警器报警，并控制所述故障显示屏显示对应的低泄漏信号或高泄漏信号。通过两个等级的报警信号进行安全报警和安全措施的执行，增加安全性。
具体地，所述执行单元包括系统风扇和电磁阀，所述电磁阀安装于氢气管路中并控制氢气管路的通断，所述系统风扇安装于系统内，所述控制电路依据所述低泄漏信号控制所述系统风扇开启全功率通风模式，控制所述电磁阀动作以切断所述氢气管道。该方案使得在低泄漏时无需停止整个燃料电池系统的工作。
更具体地，所述控制电路包括第一控制开关和继电器，所述继电器接于所述电磁阀的工作回路，所述第一控制开关串接于所述继电器线圈的供电回路，所述第一控制开关的控制端接所述低泄漏信号并依据所述低泄漏信号控制所述第一控制开关导通，以通过所述继电器控制所述电磁阀断开。
具体地，所述执行单元包括系统风扇、电磁阀和氢气瓶瓶阀，所述电磁阀安装于氢气管路中并控制氢气管路的通断，所述氢气瓶瓶阀安装于氢气瓶出口并控制氢气的输出，所述系统风扇安装于系统内，所述控制电路依据所述高泄漏信号控制所述系统风扇开启全功率通风模式，控制所述氢气瓶瓶阀动作以停止输出氢气。在高泄漏时，从瓶口处直接关闭整个氢气瓶内氢气的输出，安全可靠性高。
较佳地，所述燃料电池报警系统还包括电源适配器和市电插头，所述市电插头接220V交流电，所述电源适配器一端接所述市电插头，另一端接所述电池单元并将所述220V交流电转换为充电电压并输送至电池单元。
较佳地，所述电池单元包括锂电池。
本发明还公开了一种燃料电池系统，包括氢气瓶、中央控制器、散热器、电堆模块、储能模块和燃料电池报警系统，所述电堆模块一端接所述氢气瓶，另一端接所述储能模块，接收氢气瓶输出的氢气并将氢能转换为电能输送至所述储能模块，所述储能模块存储所述电堆模块的电能，所述燃料电池报警系统如上所述，所述氢气报警器检测所述燃料电池系统的氢气浓度。
与现有技术相比，本实用新型的燃料电池报警系统采用了独立的电池单元进行供电，不但可以确保燃料电池系统停止运行以及长时间不运行时，依然进行氢气泄漏检测，且在氢气泄漏时可及时进行相关安全处理。而且在电量低时，可以自动开启充电回路，使用外电对电池单元进行充电，可以进行超长时间全天不间断的安全监控，安全可靠，可用于监控废弃或者不用的燃料电池系统。其中外电可以为市电，也可以为一可靠的燃料电池作为的电力来源。
附图说明
图1是燃料电池系统的结构框图。
图2是本实用新型所述燃料电池系统的结构示意图。
图3是本实用新型所述燃料电池报警系统的结构框图。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参考图1，本发明公开了一种燃料电池系统100，包括氢气瓶6、中央控制器2、散热器6、电堆模块8、储能模块14和燃料电池报警系统200，所述电堆模块8一端接所述氢气瓶6，另一端接所述储能模块14，接收氢气瓶6输出的氢气并将氢能转换为电能输送至所述储能模块14，所述储能模块14存储所述电堆模块8的电能，所述燃料电池报警系统200监控燃料电池系统200的氢气浓度，并在发生漏气时执行相关安全措施。其中，中央控制器2分别控制散热器6、电堆模块8、储能模块14动作已为本领域技术人员所熟知，在此不进行详述。
参考图2和图3，所述燃料电池报警系统200包括氢气报警器21、控制电路22、执行单元23、电池单元24和BMS电池管理系统25，所述氢气报警器21 检测燃料电池系统100中泄漏的氢气，并在氢气浓度超出预设范围时发出对应的报警信号，所述控制电路22依据所述报警信号控制所述执行单元23对应动作，所述电池单元24的充电端接外电，供电端分别接所述氢气报警器21、控制电路22和执行单元23，以对所述氢气报警器21、控制电路22和执行单元23 供电，所述BMS电池管理系统25在电池单元24的供电电压低于预设值时向所述控制电路22发出欠压信号，并同时控制电池单元24的充电回路接通，以使得所述BMS电池管理系统25控制电池单元24开始充电动作。其中，电池单元 24独立于储能模块14设置，其包括锂电池。所述控制电路22包括转换电路，用于将报警信号转换为对应的控制信号输送至执行单元23和BMS电池管理系统 25。BMS电池管理系统25包括电压采集电路、IC芯片、充电MOS开关，充电MOS 开关串接于电池单元24的充电回路，电压采集电路采集电池单元24的输出电压，IC芯片比较该输出电压是否低于欠压电压阈值，若是则输出欠压信号并控制充电MOS开关导通。IC芯片为现有的电池常用集成芯片。当然，IC芯片还比较输出电压是否超出满充电压阈值，若是则控制充电MOS开关关闭。当然，也可以直接采用比较器替代传统IC芯片，降低成本。
其中，所述控制电路22还包括通讯模块(图中未示)，所述控制电路22控制所述通讯模块将所述报警信号输送至对应终端，该通讯模块包括不限流量的电话卡和无线发送单元，对应终端为监管者或者供应商的重点。在对应终端为供应商时，该通讯模块可将报警信号发送给对应的供应商，请求供应商提供协助处理。控制电路22还将欠压信号通过通讯模块输送至监管者的终端。
参考图2和图3，所述执行单元20包括声光报警器31和故障显示屏32，所述控制电路22依据所述报警信号控制所述声光报警器31报警，并控制所述故障显示屏32显示报警信号。具体地，所述故障显示屏32包括存储器(图中未示)，所述存储器记录并存储所述报警信号。控制电路22将报警信号输送至声光报警器31的控制端和故障显示屏32的信号输入端。
较佳者，所述氢气报警器21包括氢气浓度检测器和用于所述氢气浓度检测器相连的比较电路，所述氢气浓度检测器检测系统中泄漏的氢气浓度，所述比较电路比较所述氢气浓度与第一预设值和第二预设值，在所述氢气浓度超出第一预设值时输出低泄漏信号，在所述氢气浓度超出第二预设值时输出高泄漏信号，所述报警信号包括低泄漏信号和高泄漏信号，所述控制电路依据所述低泄漏信号或高泄漏信号控制所述声光报警器报警，并控制所述故障显示屏显示对应的低泄漏信号或高泄漏信号。该比较电路包括至少两个比较器，分别比较氢气浓度和第一预设值，以及氢气浓度和第二预设值，在氢气浓度大于等于第一预设值小于第二预设值时输出低泄漏信号，在氢气浓度大于等于第二预设值时输出高泄漏信号，第一预设值低于第二预设值。
参考图2和图3，所述执行单元23还包括系统风扇33和电磁阀34，所述电磁阀34安装于氢气管路中并控制氢气管路的通断，所述系统风扇33安装于系统内，所述控制电路22依据所述低泄漏信号控制所述系统风扇33开启全功率通风模式，控制所述电磁阀34动作以切断所述氢气管道。其中，系统风扇33 可以为散热器6的一部分，也可以独立于散热器6。
参考图2，所述控制电路22为中央控制器2的一部分，其包括开关转换电路和继电器35，开关转换电路包括第一控制开关，所述继电器35的开关触点接于所述电磁阀34的工作回路，所述第一控制开关串接于所述继电器线圈的供电回路，所述第一控制开关的控制端接所述低泄漏信号并依据所述低泄漏信号控制所述第一控制开关导通，以通过所述继电器35控制所述电磁阀34断开。
参考图3，所述执行单元还包括氢气瓶瓶阀36，所述氢气瓶瓶阀36安装于氢气瓶6出口并控制氢气的输出，所述系统风扇33安装于系统内，所述控制电路22依据所述高泄漏信号控制所述系统风扇33开启全功率通风模式，控制所述氢气瓶瓶阀36关闭以停止输出氢气。开关转换电路还包括控制系统风扇33 的第二控制开关和控制氢气瓶瓶阀36的第三控制开关，高泄漏信号分别接第二控制开关和第三控制开关的控制端，第二控制开关和第三控制开关串接于所述系统风扇33和氢气瓶瓶阀36的控制回路或供电回路。
参考图2，所述燃料电池报警系统200还包括电源适配器26和市电插头27，所述市电插头27接220V交流电，所述电源适配器26一端接所述市电插头27，另一端接所述电池单元24并将所述220V交流电转换为充电电压并输送至电池单元24。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，包括氢气报警器、控制电路和执行单元，所述氢气报警器检测燃料电池系统中泄漏的氢气，并在氢气浓度超出预设范围时发出对应的报警信号，所述控制电路依据所述报警信号控制所述执行单元对应动作，其特征在于：还包括电池单元和BMS电池管理系统，所述电池单元的充电端接外电，供电端分别接所述氢气报警器、控制电路和执行单元，以对所述氢气报警器、控制电路和执行单元供电，所述BMS电池管理系统在电池单元的供电电压低于预设值时向所述控制电路发出欠压信号并控制电池单元的充电回路导通，以使得电池单元使用外电进行充电。
2.如权利要求1所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述执行单元包括声光报警器和故障显示屏，所述控制电路依据所述报警信号和欠压信号控制所述声光报警器进行对应报警，并控制所述故障显示屏显示报警信号和欠压信号。
3.如权利要求2所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述故障显示屏包括存储器，所述存储器记录并存储所述报警信号，所述控制电路还包括通讯模块，所述控制电路控制所述通讯模块将所述报警信号和欠压信号输送至对应终端。
4.如权利要求2所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述氢气报警器包括氢气浓度检测器和用于所述氢气浓度检测器相连的比较电路，所述氢气浓度检测器检测系统中泄漏的氢气浓度，所述比较电路比较所述氢气浓度与第一预设值和第二预设值，在所述氢气浓度超出第一预设值时输出低泄漏信号，在所述氢气浓度超出第二预设值时输出高泄漏信号，所述报警信号包括低泄漏信号和高泄漏信号，所述控制电路依据所述低泄漏信号或高泄漏信号控制所述声光报警器报警，并控制所述故障显示屏显示对应的低泄漏信号或高泄漏信号。
5.如权利要求4所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述执行单元包括系统风扇和电磁阀，所述电磁阀安装于氢气管路中并控制氢气管路的通断，所述系统风扇安装于系统内，所述控制电路依据所述低泄漏信号控制所述系统风扇开启全功率通风模式，控制所述电磁阀动作以切断所述氢气管道。
6.如权利要求5所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述控制电路包括第一控制开关和继电器，所述继电器接于所述电磁阀的工作回路，所述第一控制开关串接于所述继电器线圈的供电回路，所述第一控制开关的控制端接所述低泄漏信号并依据所述低泄漏信号控制所述第一控制开关导通，以通过所述继电器控制所述电磁阀断开。
7.如权利要求4所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述执行单元包括系统风扇、电磁阀和氢气瓶瓶阀，所述电磁阀安装于氢气管路中并控制氢气管路的通断，所述氢气瓶瓶阀安装于氢气瓶出口并控制氢气的输出，所述系统风扇安装于系统内，所述控制电路依据所述高泄漏信号控制所述系统风扇开启全功率通风模式，控制所述氢气瓶瓶阀动作以停止输出氢气。
8.如权利要求1所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：还包括电源适配器和市电插头，所述市电插头接220V交流电，所述电源适配器一端接所述市电插头，另一端接所述电池单元并将所述220V交流电转换为充电电压并输送至电池单元。
9.如权利要求1所述的防止氢气泄漏的燃料电池报警系统，其特征在于：所述电池单元包括锂电池。
10.一种燃料电池系统，其特征在于：包括氢气瓶、中央控制器、散热器、电堆模块、储能模块和燃料电池报警系统，所述电堆模块一端接所述氢气瓶，另一端接所述储能模块，接收氢气瓶输出的氢气并将氢能转换为电能输送至所述储能模块，所述储能模块存储所述电堆模块的电能，所述燃料电池报警系统如权利要求1－9中任一项所述，所述氢气报警器检测所述燃料电池系统的氢气浓度。
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| CN113586944A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-02 | 上海氢枫能源技术有限公司 | 一种车载瓶氢控制器 |
| WO2023159364A1 (zh) * | 2022-02-22 | 2023-08-31 | 苏州潜寻新能源科技有限公司 | 一种固体氧化物燃料电池系统的智能控制方法 |
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