[发明专利]基于组合阀的燃料电池供氢系统及其充氢供氢方法

说明书

本发明公开了一种基于组合阀的燃料电池供氢系统及其充氢供氢方法，该供氢系统包括ECM控制模块、储氢瓶组和管路系统；所述储氢瓶组包括主氢气瓶和至少一个副氢气瓶；所述主氢气瓶上设置有主组合阀，后者包括进气单向阀、电控减压阀、主气瓶互联电控阀和主电控安全阀；所述副氢气瓶上设置有副组合阀，后者包括副进气单向阀、副气瓶互联电控阀和副电控安全阀。该充氢供氢方法采用主组合阀中的电控减压阀将高压氢气减压至燃料电池所需压力后提供给燃料电池；当主氢气瓶中氢气用完后，副氢气瓶中的高压氢气也经由主组合阀的电控减压阀减压至所需压力后提供给燃料电池。本发明具有系统结构紧凑、储氢容量扩展性高等优点。

技术领域

本发明涉及一种供氢技术，特别是指一种基于组合阀的燃料电池供氢系统及其充氢供氢方法。

背景技术

在能源危机日益紧迫的当下，氢能源由于其清洁无污染、来源广泛、储能密度高等优势，受到广泛关注。作为氢能源的重要应用之一，氢燃料电池车被认为是最有希望与动力电池汽车竞争的一种新能源汽车。供氢系统是氢燃料电池产品的燃料源头，其运行的安全稳定至关重要。现有供氢系统采用不超过两只容积小于100升的70MPa的储氢瓶为系统供氢气，例如中国专利申请CN201610969932.6公开的一种燃料电池汽车用的供氢系统，其气瓶数量少且容量低，不能满足燃料电池长时间不间断工作的要求。要解决上述问题，一般可以采用多个氢气瓶并联形成氢气气瓶组，通过扩展气瓶数量来解决气瓶容量不足。然而常规的氢气气瓶组需要为每个氢气瓶配置减压系统，导致整体结构复杂，成本高，且占用了过大的安装空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、成本低的基于组合阀的燃料电池供氢系统及其充氢供氢方法。

为实现上述目的，本发明所设计的基于组合阀的燃料电池供氢系统，包括ECM控制模块、储氢瓶组和管路系统；所述储氢瓶组包括主氢气瓶和至少一个副氢气瓶；所述管路系统包括用于向储氢瓶组中各氢气瓶充入氢气的氢气进气管路，用于向燃料电池输出合适压力氢气的氢气供气管路，用于连接主氢气瓶和副氢气瓶的气瓶互联管路，以及用于危险情况下放空的氢气放空管路；所述主氢气瓶的氢气进出口设置有主组合阀，所述副氢气瓶的氢气进出口设置有副组合阀；所述主组合阀包括四条并列设置的内部管路，分别称为主进气内管、减压供气内管、主气瓶互联内管和主泄压内管；所述主进气内管、减压供气内管、主气瓶互联内管和主泄压内管上分别设置有主进气单向阀、电控减压阀、主气瓶互联电控阀和主电控安全阀(一一对应)；所述主进气内管、减压供气内管、主气瓶互联内管和主泄压内管的一端汇集后与主氢气瓶的氢气进出口相连，另一端分别与氢气进气管路、氢气供气管路、气瓶互联管路和氢气放空管路相连(一一对应)；所述副组合阀包括三条并列的内部管路，分别称为副进气内管、副气瓶互联内管和副泄压内管，所述副进气内管、副气瓶互联内管和副泄压内管上分别设置有副进气单向阀、副气瓶互联电控阀和副电控安全阀(一一对应)，所述副进气内管、副气瓶互联内管和副泄压内管的一端汇集后与副氢气瓶的氢气进出口相连，另一端分别与氢气进气管路、气瓶互联管路和氢气放空管路相连(一一对应)；所述电控减压阀、主气瓶互联电控阀、主电控安全阀、副气瓶互联电控阀和副电控安全阀的控制信号输入端分别与ECM控制模块相连。

优选地，所述主氢气瓶、副氢气瓶上还分别设置有集成尾堵，所述集成尾堵上设置有用于测量氢气瓶内温度的温度传感器和用于测量氢气瓶内压力的气瓶压力传感器，所述温度传感器和气瓶压力传感器的测量信号输出端分别与ECM控制模块相连。

优选地，该系统还包括氢气回收管路；所述氢气回收管路的入口端与氢气放空管路相连，其出口端与氢气进气管路相连；所述氢气回收管路从其入口端到出口端依次串联设置有回收单向阀、回收气瓶和氢气压缩泵，所述回收气瓶上设置有回收氢气压力传感器；所述氢气压缩泵的控制信号输入端、回收氢气压力传感器的测量信号输出端分别与ECM控制模块相连。

优选地，所述氢气供气管路上设置有过流关断阀、次级过滤器和供气压力传感器；所述过流关断阀的控制信号输入端和供气压力传感器的测量信号输出端分别与ECM控制模块相连。