燃料電池汽車氫氣安全系統(tǒng)介紹

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1、燃料電池汽車氫氣安全系統(tǒng)介紹冷宏祥趙斌良(上海捷能汽車技術有限公司,上海201804)【摘要】根據(jù)燃料電池汽車儲氫和供氫系統(tǒng)在整車行駛和停放時的實際工作環(huán)境和狀態(tài),考慮儲供氫系統(tǒng)在行駛和停放過程中可能出現(xiàn)的各種事故情況,參考車用儲氫裝置的現(xiàn)行標準,針對儲供氫系統(tǒng)在整車上的布置情況,設計了一個不同安全等級,多層次監(jiān)控的氫氣安全系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在世博燃料電池車上使用,運行正常。【Abstract】Thearticleintroducesahydrogensafetysystemwithdifferentsafetylevel

2、sandlev.elsofsupervision.Thesafetysystemisdesignedaccordingtotheactualoperationenvironmentandsta—tusofhydrogentankandhydrogenlineoffuelcellvehicleandallkindsofpossiblefaultswhentheve—hicleisrunningandstopped,andbasedoncurrentsafetystandardsandpackageofhydrogenta

3、nkandhydrogenlineinthevehicle.【主題詞】燃料電池汽車氫氣管理系統(tǒng)目前全球各種清潔能源汽車得到了廣泛的發(fā)信號輸入展,出現(xiàn)了各種以氫燃料電池為動力的燃料電池泄倆口IJII1泄Ⅲ空!£管目lI1控制輸出加氨汽車。然而,氫氣燃點低,容易爆炸,所以設計一開關個安全可靠的氫氣安全系統(tǒng)是非常必要的。球閥丫.5霪智草苘閥l蜇]黼螽1氫系統(tǒng)安全方案瓶I氫瓶1.1儲供氫系統(tǒng)組成圖1功能框圖燃料電池轎車的儲氫系統(tǒng)主要由一個帶氫瓶之外,該系統(tǒng)另外還包括HP1、HT1、V1、V2、HP2壓力傳感器HP1、氫瓶電磁閥

4、V1和氫瓶溫度傳感及氫氣泄漏傳感器(HL1、HL2、HL3,HIA)。氫管器HT1的儲氫瓶,加氫管道、泄壓管道、供氫管道、理系統(tǒng)在工作過程中,HMU時刻監(jiān)控氫瓶及氫管供氫電磁閥V2、氫管路壓力傳感器HP2和加氫開路安全、氫氣泄漏狀態(tài)及整車安全運行狀態(tài),只要關組成。具體構成詳見圖1。出現(xiàn)異常,隨時主動關閉供氫系統(tǒng),保證燃料電池1.2氫安全系統(tǒng)車輛安全。從整個氫氣安全系統(tǒng)中,氫氣使用安全分兩個大的層面:一是由氫管路、泄壓球閥和排空管構成的被動安全系統(tǒng),一旦管道內氫氣超過一定的2儲氫系統(tǒng)安全壓力,瀉壓球閥將自動打開,通過排空

5、管將氫氣排到空氣中;另一個是由氫氣管理單元(HMU)為主儲氫系統(tǒng)包含氫瓶和氫管路兩部分,為了保構成的氫氣安全主動監(jiān)控系統(tǒng),除了HMU控制器證安全,HMU需要檢測氫瓶內壓力和溫度,也需收稿日期:2010—04—13上海汽車2010.06·21·要檢測氫管路的壓力。氫管路在乘員艙的下面?;谌剂想姵剀嚨膬錃淦考皻涔苈穬葔毫κ菤淦堪踩珷顟B(tài)的一個系統(tǒng)布置,在前艙、乘員艙、后艙和排氣管上各裝重要指標。HMU每100ms采樣1次氫瓶和氫管路了一個氫氣泄漏檢測傳感器,分別是HL1、HL2、壓力,根據(jù)最近連續(xù)6次采樣的結果采用去極值

6、HL3和HIA。其布置詳見圖2。求平均值法計算出有效壓力值。計算公式如下:P采樣平均=[(P采樣1+P采樣2+P采樣3+—P采樣4+P采樣5+P采樣6)一尸最大一P最小]/4其中:P最大是指最新6次采樣的最大值;P最小是指最新6次采樣的最小值。同樣,氫瓶內溫度也是氫瓶安全狀態(tài)的一個重要指標。與壓力檢測相似,HMU每100ms采樣一次溫度,根據(jù)最近連續(xù)6次采樣的結果采用去圖2氫泄漏傳感器分布圖極值求平均值法計算出有效溫度值。計算公式如下:從圖2中氫氣泄漏傳感器的分布情況可以看樣平均=[(采樣l+樣2+樣3+樣4+出,傳感

7、器的布置是按照氫氣管路分布來布置的,樣5+樣6)一大一小]/4這樣基本解決了對整車氫氣泄漏監(jiān)控的要求。其中:大是指最新6次采樣的最大值;小尾排氫泄漏傳感器HIA主要檢測燃料電池堆是指最新6次采樣的最小值。排出混合氣體中氫氣濃度。通過氫氣泄漏傳感器在獲取下一個有效值時HMU將重新采樣6可以檢測出在燃料電池車乘員艙、前艙和后艙是個新值,再采用上面的公式得到一個新有效值。否有氫氣泄漏,而氫氣泄漏傳感器實際上是檢測儲氫系統(tǒng)安全包含3方面的內容:一是加氫某一點氫氣聚集的濃度,因此燃料電池車中的氫時當HMU檢測到儲氫系統(tǒng)壓力超過3

8、5MPa或低氣泄漏傳感器又稱為氫氣濃度傳感器。在車輛行于5MPa時,HMU將向VMS(VehicleManagement駛過程中,HMU將每隔100ms采樣一次4個傳感System)發(fā)送氫瓶壓力高或氫瓶壓力低的提示信器的值,并將每個傳感器的最新采樣得到的6個息,當檢測到儲氫系統(tǒng)壓力超過36MPa或低于值去除最大值和最小值,然后再將

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