一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置

专利主权项内容

1.一种燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置，其特征在于，包括：主供氢管路，所述主供氢管路包括串联连接的氢气瓶组、高压汇集块、汇集块快速接头、第一气动开关阀、过滤器，以及设置在所述过滤器之后的加热装置和第二温度传感器，所述加热装置和所述第二温度传感器电路连接；所述装置的出气口连接燃料电池的入气口，所述第二温度传感器检测所述装置的出气口处的氢气温度，将检测得到的温度值反馈到所述加热装置，所述加热装置根据反馈得到的温度值控制所述主供氢管路中的气体的加热温度，保证氢气温度在设定范围内波动；在所述主供氢管路中所述过滤器之后还设置有第一温度传感器、第一压力传感器和热式气体流量计，所述第一温度传感器、第一压力传感器、热式气体流量计与所述主供氢管路中的被测气体直接接触，所述第一温度传感器检测所述主供氢管路内流过氢气的温度，所述第一压力传感器检测所述主供氢管路内流过氢气的压力，所述气体流量计检测所述主供氢管路内流过氢气的流量；所述装置还包括氢气再循环管路，所述氢气再循环管路的入气口连接所述燃料电池的出气口，所述氢气再循环管路包括互相串联连接的循环风机和第三压力传感器，所述第三压力传感器检测所述循环风机的后续管道的气体压力，将检测得到的气体压力值反馈到所述循环风机，所述循环风机根据反馈得到的气体压力值来调节功率；所述氢气再循环管路还包括干燥器，所述干燥器和所述循环风机、第三压力传感器串联连接，所述干燥器过滤掉所述氢气再循环管路中气体的水分；所述氢气再循环管路还包括氢气分离膜组，所述氢气分离膜组和所述循环风机、第三压力传感器、干燥器串联连接，所述氢气分离膜组过滤掉所述氢气再循环管路中气体中的空气；所述氢气再循环管路还包括串联连接的电池出口快速接头、第四气动开关阀、备用口快速接头、支路第一气动开关阀和支路第一单向阀，所述支路第一单向阀将所述氢气再循环管路输出的气体输送到所述主供氢管路中，并且和所述调压阀组输出的气体混合；所述氢气再循环管路还包括串联连接的支路第二气动开关阀、支路第二单向阀，所述支路第二气动开关阀、支路第二单向阀组成的支路和所述第一气动开关阀、支路第一单向阀组成的支路并联，所述支路第二单向阀将所述氢气再循环管路输出的气体输送到所述主供氢管路中，并且和所述过滤器输出的气体混合；所述第一温度传感器、所述第一压力传感器和所述热式气体流量计与处理器电路连接，所述第一温度传感器将检测得到的氢气的温度值传输给处理器，所述第一压力传感器将检测得到的氢气的压力值传输给处理器，所述气体流量计将检测得到的氢气的流量值传输给处理器，所述处理器根据接收到的温度值、压力值和流量值计算出所述装置消耗的氢气质量；所述处理器，具体用于根据接收到的气体流量计传输过来的流量值，在每流经设定体积的气体后，控制温度传感器、压力传感器分别测量一次气体的温度值、压力值，并将温度传感器传输过来的温度值、压力传感器传输过来的压力值进行存储；设所述温度传感器、压力传感器进行n次测量后，处理器存储的温度值为T、压力值为P，i= 1，2，3，…，n；ii处理器通过下式计算所述装置中氢气的消耗量：
；消耗量∆M单位为千克，其中为/>，/>下的参考系数，该参考系数从下表查得，无法直接查得的值，利用已知的试验温度、压力点下氢气的参考系数，插值计算所需点的参考系数；附表：不同压强和温度条件下的气体参考系数
；所述装置还包括串联连接的氮气瓶和氮气瓶快速接头，以及两位三通气动换向阀，所述汇集块快速接头和所述氮气瓶快速接头分别通过不同的支路接入所述两位三通气动换向阀，所述两位三通气动换向阀再和所述第一气动开关阀、过滤器串联连接；在所述主供氢管路中所述过滤器之后还设置有调压阀组和第二压力传感器，所述调压阀组和所述第二压力传感器电路连接，所述第二压力传感器检测装置的出口处的氢气压力，将检测得到的氢气压力值反馈到所述调压阀组，所述调压阀组根据反馈得到的氢气压力值控制主供氢管路中氢气的压力；在所述主供氢管路中所述调压阀组之后还设置有串联连接的第二开关阀和加湿器，第二开关阀和加湿器组成的支路和第三开关阀并联；当燃料电池为非自增湿类型，则选择接通第二开关阀，关闭第三开关阀，当燃料电池为自增湿类型，则选择接通第三开关阀，关闭第二开关阀；所述燃料电池汽车的燃料实时监测与再循环装置的工作过程包括：将氢气瓶组和氮气瓶与本装置的燃料入口端通过快速接头连接，燃料电池的出入口端与本装置的出入口端通过快速接头连接；通过控制两位三通气动换向阀选择氮气流入本装置的供氢主管路进行吹扫；依次打开第一气动开关阀、第二开关阀、第三开关阀，循环风机，支路第二气动开关阀，支路第一气动开关阀；待管路吹扫完全后，关闭第二开关阀，关闭支路第二气动开关阀；通过两位三通气动换向阀选择氢气流入系统，利用调压阀组调节氢气压力，设置加热装置的加热温度调节燃料入口处氢气的温度，调节循环风机送风压力；燃料供给系统准备工作完成。