CN220582218U - 一种氢气排空系统及燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氢气排空系统及燃料电池车辆，其中，该系统包括：待排空的储氢瓶、集成排空管道及氮气加注机，氮气加注机与集成排空管道连接；储氢瓶上设置的多个阀门中的每个阀门的排空出口均连接至集成排空管道；集成排空管道，用于响应于任一阀门的排空操作，将储氢瓶内的氢气进行排空；所述氮气加注机，用于在完成排空后，通过集成排空管道进行氮气置换。本实用新型通过各阀门排空出口的集成操作，显著简化了系统布置的复杂性及相关系统费用，与此同时，通过集成排空管道可以有效的对各种需要排空的情形进行氢气排空，排空效果更佳。

Description

一种氢气排空系统及燃料电池车辆

技术领域

本实用新型涉及氢能技术领域，具体而言，涉及一种氢气排空系统及燃料电池车辆。

背景技术

氢能以其来源广泛、转化效率高、燃烧产物洁净、易于低成本存储运输及用途多样化等特点被认为是新世纪重要的清洁能源，备受重视。燃料电池汽车作为氢能的主要应用随之得以快速发展。

氢气作为一种易燃易爆的气体，为了确保车辆安全，在实际的车载储储氢瓶中，往往需要对瓶内的氢气采用适当的方法排净。

目前的燃料电池汽车氢气排空方式中，各阀门（如减压阀、瓶口阀和手阀）的氢气排空及氮气置换均相对独立，这导致增加系统布置的复杂性，且由于需要单独排空导致整体排空效果不佳。

实用新型内容

本实用新型至少提供一种氢气排空系统及燃料电池车辆，以通过阀门排空出口的集成操作实现更为精简的系统布置，且有效提升排空效果。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种氢气排空系统，包括待排空的储氢瓶，还包括：集成排空管道及氮气加注机，所述氮气加注机与所述集成排空管道连接；所述储氢瓶上设置的多个阀门中的每个所述阀门的排空出口均连接至所述集成排空管道；

所述集成排空管道，用于响应于任一所述阀门的排空操作，将所述储氢瓶内的氢气进行排空；

所述氮气加注机，用于在完成排空后，通过所述集成排空管道进行氮气置换。

在一种可能的实施方式中，所述阀门包括配合设置有第一排空管路的安全阀，所述氢气排空系统还包括控制器，所述控制器与所述安全阀电性连接；

所述控制器，用于确定所述储氢瓶内的氢气压力高于预设压力值时，控制所述安全阀打开；

所述集成排空管道，用于在所述安全阀打开时，将所述第一排空管路传输的所述储氢瓶内超压的氢气向外进行排放。

在一种可能的实施方式中，所述氢气排空系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述储氢瓶上，并与所述控制器电性连接；

所述压力传感器，用于检测所述储氢瓶内的氢气压力，并将检测的氢气压力传输至所述控制器，以使所述控制器确定检测的所述氢气压力是否高于所述预设压力值。

在一种可能的实施方式中，所述氢气排空系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述第一排空管路上；

所述单向阀，用于允许所述储氢瓶内的氢气向所述集成排空管道单向传输。

在一种可能的实施方式中，所述阀门包括配合设置有第二排空管路的瓶口阀，所述氢气排空系统还包括控制器，所述控制器与所述瓶口阀电性连接；

所述控制器，用于确定所述储氢瓶内的氢气温度高于预设温度值时，控制所述瓶口阀打开；

所述集成排空管道，用于在所述瓶口阀打开时，将所述第二排空管路传输的所述储氢瓶内的氢气向外排放。

在一种可能的实施方式中，所述氢气排空系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述储氢瓶上，并与所述控制器电性连接；

所述温度传感器，用于检测所述储氢瓶内的氢气温度，并将检测的氢气温度传输至所述控制器，以使所述控制器确定检测的所述氢气温度是否高于所述预设温度值。

在一种可能的实施方式中，所述阀门包括配合设置有第三排空管路的手阀，所述集成排空管道，用于在所述手阀被打开时，将所述第三排空管路传输的所述储氢瓶内的氢气向外进行排放。

在一种可能的实施方式中，所述氢气排空系统还包括氮气加注机，所述氮气加注机与所述集成排空管道连接；

所述氮气加注机，用于在排放完氢气后，依次通过所述集成排空管道、所述第三排空管路将氮气注入到储氢瓶内进行氮气置换。

第二方面，本实用新型还提供了一种燃料电池车辆，包括：第一方面及其各种实施方式中任一项所述的氢气排空系统。

采用上述氢气排空系统及燃料电池车辆，其氢气排空系统主要包括待排空的储氢瓶、集成排空管道及氮气加注机，氮气加注机与集成排空管道连接，这里的储氢瓶上设置的多个阀门中的每个所述阀门的排空出口均连接至集成排空管道，这样集成排空管道即可以响应于任一阀门的排空操作，将储氢瓶内的氢气进行排空，可知的是，通过各阀门排空出口的集成操作，显著简化了系统布置的复杂性及相关系统费用，与此同时，通过集成排空管道可以有效的对各种需要排空的情形进行氢气排空，排空效果更佳。

本实用新型的其他优点将结合以下的说明和附图进行更详细的解说。

应当理解，上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，以便能够总体了解本实用新型的技术手段，进而依照说明书的内容予以实施。为了让本实用新型的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举例说明本实用新型的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。此处的附图并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于说明本实用新型的技术方案。应当理解，附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限制，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种氢气排空系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种氢气排空系统的应用示意图。

图示说明：

11-储氢瓶；22-集成排空管道；33-控制器；111-安全阀；112-瓶口阀；113-手阀；114-单向阀；11a-第一排空管路；11b-第二排空管路；11c-第三排空管路。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，本实用新型可以以各种形式实现，而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整传达给本领域的技术人员。

在本实用新型实施方式的描述中，应理解，诸如“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中存在所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合，并且并不排除存在一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的可能性。

除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

术语“第一”、“第二”等仅为了便于描述而用于区分相同或相似的技术特征，而不能理解为指示或暗示这些技术特征的相对重要性或者数量。由此，由“第一”、“第二”等限定的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个这一特征。在本实用新型实施方式的描述中，除非另有说明，术语“多个”的含义是两个或多于两个。

经研究发现，目前的燃料电池汽车氢气排空方式中，各阀门（如减压阀、瓶口阀和手阀）的氢气排空及氮气置换均相对独立，这导致增加系统布置的复杂性，且由于需要单独排空导致整体排空效果不佳。

为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本实用新型提供了一种氢气排空系统及燃料电池车辆，以通过阀门排空出口的集成操作实现更为精简的系统布置，且有效提升排空效果。

为了便于对本实用新型实施例进行理解，首先对本实用新型实施例提供的氢气排空系统进行详细介绍。如图1所示，上述氢气排空系统主要包括待排空的储氢瓶11及集成排空管道22，储氢瓶11上设置的多个阀门中的每个阀门的排空出口均连接至集成排空管道22；

集成排空管道22，用于响应于任一阀门的排空操作，将储氢瓶11内的氢气进行排空。

为了便于进一步理解本实用新型实施例提供的氢气排空系统，首先对该系统的应用场景进行具体说明。这里的氢气排空系统可以应用于任意需要进行氢气排空的技术领域（例如，车辆应用领域），特别是对于燃料电池车辆这一领域而言，这里在进行燃料电池车辆维修保养之前，可以基于氢气排空系统将车辆储氢瓶11和氢气管路中的氢气排空并置换，保证人员及车辆的安全。

在实际应用中，为了进一步确保储氢瓶11的安全操作，往往设置有各种控制阀门，例如，安全阀、瓶口阀、手阀等，目前针对不同的阀门大多采用相对独立的排空置换管路，这使得整个系统布置的复杂度较高。基于此，本实用新型实施例提供了一种通过将各阀门排空出口进行集成的集成排空管道22实现统一的氢气排空操作，系统布置更为精简，且可以有效提升排空效果。

本实用新型实施例中的多个阀门可以是上述安全阀、瓶口阀、手阀等的集合，除此之外，还可以结合不同的储氢需求设置不同的控制阀门，在此不进行具体的限制。考虑到上述三个阀门的广泛应用，接下来多以这三个阀门的集合进行示例说明。

如图1所示，这里的储氢瓶11上设置有阀门1（对应安全阀）、阀门2（对应瓶口阀）和阀门3（对应手阀）共计三个阀门，其中，阀门1对应的排空出口为出口1，阀门2对应的排空出口为出口2，阀门3对应的排空出口为出口3。这里，通过将出口1、出口2和出口3与集成排空管道22之间的连接，可以将三个排空出口（即出口1、出口2和出口3）排出的氢气均通过集成排空管道22向外排出，系统布置的复杂度得以显著降低，且无需设置临时的排空管路，从而避免了需要在室外空旷通风处进行排气作业，人员在车辆底盘下方操作放气等带来的操作复杂性，适应性更佳。

这里的集成排空管道22，可以是在安全阀打开时，配合安全阀的排空操作进行储氢瓶11内氢气的排空，也可以是在瓶口阀打开时，配合瓶口阀的排空操作进行储氢瓶11内氢气的排空，还可以是在手阀打开时，配合手阀的排空操作进行储氢瓶11内氢气的排空。

除此之外，这里的集成排空管道22还可以在排气完成后再连接氮气加注机进行氮气置换等操作。

考虑到不同的阀门所具有的器件特性并不相同，且在实际应用中的应用属性也不相同，基于此，接下来将重点说明在关键阀门的控制下，有关集成排空管道22的排空特性。

第一方面，本实用新型实施例中的阀门可以是安全阀，如图1所示，这里的控制器33与安全阀电性连接；其中的控制器33可以在确定储氢瓶11内的氢气压力高于预设压力值时，控制安全阀打开，集成排空管道22则在安全阀打开时，将第一排空管路传输的储氢瓶11内超压的氢气向外进行排放。

有关氢气压力可以是基于压力传感器检测得到的，通过压力传感器与控制器33之间的电性连接关系，在压力传感器检测到储氢瓶11内的氢气压力时，可以将检测的氢气压力传输至控制器33，以使控制器33确定检测的氢气压力是否高于预设压力值。

以燃料电池车辆系统为例，当进入储氢瓶11内的氢气压力超过其要求的工作压力（即预设压力值）时，系统安全阀打开，通过安全阀及其第一排空管路将超压的氢气排放至集成排空管道22，然后排放至整车顶部，防止损坏燃料电池车辆系统。

需要说明的是，不同的储氢瓶11具有不同的工作压力，这里可以结合实际需要来确定，不做具体的限定。此外，这里的压力传感器可以是设置于储氢瓶11内，也可以设置在储氢瓶11上，还可以设置在其他位置，这里也不做具体的限定。

第二方面，本实用新型实施例中的阀门可以是瓶口阀，如图1所示，这里的控制器33与瓶口阀电性连接；其中的控制器33可以在确定储氢瓶11内的氢气温度高于预设温度值时，控制瓶口阀打开，集成排空管道22则在瓶口阀打开时，将第二排空管路传输的储氢瓶11内的氢气向外排放。

有关氢气温度可以是基于温度传感器检测得到的，通过温度传感器与控制器33之间的电性连接关系，在温度传感器检测到储氢瓶11内的氢气温度时，可以将检测的氢气温度传输至控制器33，以使控制器33确定检测的氢气温度是否高于预设温度值。

以燃料电池车辆系统为例，当储氢瓶11内部氢气温度超过预设温度值（如110摄氏度）时，氢瓶内部的氢气通过瓶口阀将氢气排放至集成排空管道22，然后排至整车顶部，防止氢瓶爆炸。

需要说明的是，这里的温度传感器可以是设置于储氢瓶11内，也可以设置在储氢瓶11上，还可以设置在其他位置，这里不做具体的限定。

第三方面，本实用新型实施例中的阀门可以是手阀，在手阀被打开时，集成排空管道22可以将第三排空管路传输的储氢瓶11内的氢气向外进行排放。

在实际需要进行氢气排空时，打开手阀，氢瓶内氢气通过手阀和第三排空管路排放至集成排空管道22，然后排至大气中，此时，无需人工临时用较长的管子将排放口连接至氢气排放安全区域，操作更为简单。

需要说明的是，在应用本实用新型实施例提供的氢气排空系统时，用户可以根据实际需要来设置不同的阀门，上述各方面所涉及的安全阀、瓶口阀、手阀仅为具体的示例阀门，在实际应用中，除了可以任意选取上述各种阀门进行设置，还可以另外增设其他的阀门设置，本实用新型实施例对此不做具体的限制。

此外，针对不同阀门所对应设置的传感器也可以基于实际需要来选取，例如，针对安全阀不仅可以设置压力传感器还可同时设置有温度传感器，有关所设置传感器的具体类型及相应的传感器个数，这里并不做具体的限制。

为了便于进一步理解本实用新型实施例提供的氢气排空系统，接下来结合图2对该氢气排空系统的具体应用进行描述。

针对图2所示的氢气排空系统而言，该系统包括储氢瓶11及集成排空管道22。其中，储氢瓶11上设置有安全阀111及其第一排空管路11a、瓶口阀112及其第二排空管路11b、手阀113及其第三排空管路11c，上述三个排空管路（即第一排空管路11a、第二排空管路11b及第三排空管路11c）直接或间接的与集成排空管道22相连接。其中，第一排空管路11a、第二排空管路11b的出口直接连接在集成排空管道22的入口，第二排空管路11b通过第一排空管路11a间接与集成排空管道22相连接。

为了避免由于温度过高或压力过大所可能导致的氢气倒串，本实用新型实施例提供的氢气排空系统在第一排空管路11a上可以设置有单向阀114，如图2所示，该单向阀114允许储氢瓶11内的氢气向集成排空管道22单向传输，禁止反向传输所可能对减压阀、传感器，甚至是燃料电池系统所带来的损坏。

需要说明的是，上述三个排空管路与集成排空管道22的连接方式仅为一种示例方式，在实际应用中，还可以结合不同的应用需求设置不同的连接方式，例如，可以将三个排空管路均直接连接至集成排空管道22；再如，可以将三个排空管路中的第一排空管路11a及第二排空管路11b直接连接至集成排空管道22，将第三排空管路11c间接连接至集成排空管道22，还可以是其他连接方式，在此不做具体的限制。

在实际应用中，储氢瓶11可以是一个，也可以是多个，例如可以是成两排三列架构的储氢瓶组，如图2为示例的两个储氢瓶11。这里的每个储氢瓶11所对应设置的各阀门可以通过相应的排空管路连接至集成排空管道22，如上下两个储氢瓶11的瓶口阀112通过对应的第二排空管路11b排气至集成排空管道22，此时，通过对中间连通阀门的控制，可以实现针对上方储氢瓶11的单独排空，也可以实现针对下方储氢瓶11的单独排空，还可以同时实现两个储氢瓶11的排空操作，这里可以基于实际需要来确定，在此不做具体的限制。

基于本实用新型实施例提供的氢气排空系统，本实用新型实施例还提供了一种燃料电池车辆，这里的车辆例如可以是小汽车、卡车，还可以其他车辆，在此不做具体的限制。

在实际应用中，上述燃料电池车辆还可以设置有氮气加注系统，在需要进行氮气置换时，能够通过集成排空管道利用氮气加注机进行更为高效的置换操作，实用性更佳。

在本说明书的描述中，参考术语“一些可能的实施方式”、“一些实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等进行的描述意指结合该实施方式或示例所描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中，而且上述术语未必表示相同的实施方式或示例。而且，所描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式或示例以及不同实施方式或示例的特征进行结合和组合。

本领域的技术人员应明白，本实用新型的实施方式能够以方法和装置（设备或系统）、或计算机可读存储介质来实施。因此，本实用新型可采用完全硬件实施方式、完全软件实施方式、或软件和硬件结合的实施方式。而且，本实用新型可采用在一个或多个包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、只读光盘存储器（CD-ROM）、光学存储器等）上实施的计算机可读存储介质的形式。

本实用新型是参照根据本实用新型实施方式的方法、装置（设备或系统）和计算机可读存储介质的流程图和／或方框图来描述。应理解，可由计算机程序指令来实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可将这些计算机程序指令提供至通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现流程图中一个或多个流程和／或方框图中一个或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的产品，其中该指令装置实现流程图中一个或多个流程和／或方框图中一个或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图中一个或多个流程和／或方框图中一个或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器（CPU）、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 （RAM）和/或非易失性内存等形式，如只读存储器（ROM）或闪存（Flash RAM）。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机可读存储介质的例子包括但不限于相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器 （DRAM）、其他类型的随机存取存储器、只读存储器、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、快闪记忆体或其他内存技术、CD-ROM、数字多功能光盘（DVD）或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本实用新型方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示操作才能实现期望的结果。另外，也可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个子步骤执行。

以上虽然已经参考若干具体实施方式描述了本实用新型的精神和原理，但是应该理解，本实用新型并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划分也不意味着这些方面中的特征不能组合。本实用新型旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。

Claims (9)

1.一种氢气排空系统，包括待排空的储氢瓶，其特征在于，还包括：集成排空管道及氮气加注机，所述氮气加注机与所述集成排空管道连接；所述储氢瓶上设置的多个阀门中的每个所述阀门的排空出口均连接至所述集成排空管道；

所述集成排空管道，用于响应于任一所述阀门的排空操作，将所述储氢瓶内的氢气进行排空；

所述氮气加注机，用于在完成排空后，通过所述集成排空管道进行氮气置换。

2.根据权利要求1所述的氢气排空系统，其特征在于，所述阀门包括配合设置有第一排空管路的安全阀，所述氢气排空系统还包括控制器，所述控制器与所述安全阀电性连接；

所述控制器，用于确定所述储氢瓶内的氢气压力高于预设压力值时，控制所述安全阀打开；

所述集成排空管道，用于在所述安全阀打开时，将所述第一排空管路传输的所述储氢瓶内超压的氢气向外进行排放。

3.根据权利要求2所述的氢气排空系统，其特征在于，所述氢气排空系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述储氢瓶上，并与所述控制器电性连接；

所述压力传感器，用于检测所述储氢瓶内的氢气压力，并将检测的氢气压力传输至所述控制器，以使所述控制器确定检测的所述氢气压力是否高于所述预设压力值。

4.根据权利要求2或3所述的氢气排空系统，其特征在于，所述氢气排空系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述第一排空管路上；

所述单向阀，用于允许所述储氢瓶内的氢气向所述集成排空管道单向传输。

5.根据权利要求1所述的氢气排空系统，其特征在于，所述阀门包括配合设置有第二排空管路的瓶口阀，所述氢气排空系统还包括控制器，所述控制器与所述瓶口阀电性连接；

所述控制器，用于确定所述储氢瓶内的氢气温度高于预设温度值时，控制所述瓶口阀打开；

所述集成排空管道，用于在所述瓶口阀打开时，将所述第二排空管路传输的所述储氢瓶内的氢气向外排放。

6.根据权利要求5所述的氢气排空系统，其特征在于，所述氢气排空系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述储氢瓶上，并与所述控制器电性连接；

所述温度传感器，用于检测所述储氢瓶内的氢气温度，并将检测的氢气温度传输至所述控制器，以使所述控制器确定检测的所述氢气温度是否高于所述预设温度值。

7.根据权利要求1所述的氢气排空系统，其特征在于，所述阀门包括配合设置有第三排空管路的手阀，所述集成排空管道，用于在所述手阀被打开时，将所述第三排空管路传输的所述储氢瓶内的氢气向外进行排放。

8.根据权利要求7所述的氢气排空系统，其特征在于，

所述氮气加注机，用于在排放完氢气后，依次通过所述集成排空管道、所述第三排空管路将氮气注入到储氢瓶内进行氮气置换。

9.一种燃料电池车辆，其特征在于，包括：权利要求1至8中任一项所述的氢气排空系统。