一种防止氢腔失压的排水装置及方法与流程

本发明涉及燃料电池的，尤其涉及一种防止氢腔失压的排水装置及方法。

背景技术：

1、燃料电池系统是集电堆、氢气供给系统、空气供给系统、热管理系统及电控系统于一体的能源转换装置。燃料电池中的出堆氢气需要循环使用，以提高氢气的利用率。而氢气路出堆的水需要及时排出，不能再次进堆，防止膜电极被水淹。基于此，燃料电池系统通常采用分水器依靠重力作用将出堆的气水混合物分离，并收集液态水，同时设置液位传感器对水位进行检测，同时在分水器的底部设置排水阀进行排水。

2、而为了降低燃料电池的系统成本，安装于分水器侧面的液位传感器通常采用开关式，以水空/水满两种状态反馈信号至控制器，判断是否执行排水命令。燃料电池系统开关式液位传感器通常沿z轴方向安装于分水器外中心位置。燃料电池系统出厂前，需对排水阀开启时间进行标定，标定时发动机处于水平静止状态。即分水器处于水平状态时，内部水满触发液位传感器，排水阀以一定时间和周期开启排水，然而当分水器在受颠簸在z轴方向上出现倾斜时，触发液位传感器的水量会小于标定水量，此时若按照原先标定的排水时间排水，极大可能会在水排放后，排水阀依旧处于开启状态，从而导致大量的高压氢气泄漏，使氢腔失压，存在危险。

3、而为了解决这一问题，现有的如中国专利cn218414663u提供的排水装置，其通过新增多轴倾角传感器来检测车辆倾斜状态，以及通过第二液位传感器设置液位下限，虽然可一定程度上解决上述问题，但是由于设置的第二液位传感器以及多轴倾角传感器，在大批量的燃料电池发动机上装设会极大程度提高整个燃料电池系统的成本，同时控制操作的算法策略较为复杂，整体上实现起来较为困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种防止氢腔失压的排水装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种防止氢腔失压的排水装置，包括：

3、分水器；

4、液位传感器，沿任意轴方向安装在所述分水器侧面预设水位线中线位置；

5、单轴倾角传感器，设置于所述分水器侧壁；

6、排水阀，设置于所述分水器的底部；

7、其中，所述单轴倾角传感器在检测到所述分水器出现角度倾斜，且倾斜角度满足对应阈值后，对应控制所述排水阀以修正开启时间以进行排水，减少所述排水阀的过度开启。

8、作为上述技术方案的进一步描述，所述单轴传感器倾角传感器与所述液位传感器轴向与竖直方向所在平面一致。

9、作为上述技术方案的进一步描述，所述单轴倾角传感器安装于所述分水器侧壁，且处于x轴与y轴所在的平面即yz平面上。

10、作为上述技术方案的进一步描述，在对排水时间进行修正时，按照由实验标定数据点拟合得到的公式进行的修正函数进行排水时间的调整。

11、作为上述技术方案的进一步描述，所述修正函数为：

12、t2＝t1×(l1-l0)/(l-l0)；

13、其中，t2为修正后的时间；

14、t1为原标定时间；

15、l1为在倾斜θ1角度下触发液位传感器水满信号的存水量；

16、l0为水平状态下排水阀完成一次排水后分水器内剩余水量。

17、作为上述技术方案的进一步描述，所述修正函数为：

18、t2＝t1×l1/l；

19、其中，t2为修正后的时间；

20、t1为原标定时间；

21、l为水平状态下液位传感器反馈水满信号时的水量。

22、作为上述技术方案的进一步描述，所述液位传感器为开关式液位传感器。

23、一种防止氢腔失压的排水方法，包括使燃料电池在不同电密点运行，并判断液位传感器是否触发，若否，则排水阀不开启，否是，则判断燃料电池是否处于倾斜状态，若是在对排水时间进行修正，使排水阀在修正时间下开启，若否，则已原标定时间开启所述排水阀。

24、作为上述技术方案的进一步描述，对上述的排水装置进行水量标定，测试分水器在预设角度下，触发液位传感器水满信号所需水量，并将多组预设角度与所需水量进行拟合以得到拟合计算曲线及函数。

25、本发明具有如下有益效果：

26、1、本发明，仅需要在原有的排水方法的基础上对排水阀的开启时间进行修正，在采用修正后的排水时间后，可有效避免在排水结束后依然会出现继续排水从而导致氢气泄漏而造成氢腔失压的风险，同时本申请由于仅需要在原有排水时间上进行修整，因此普适性较强且控制策略也较为简单，可极大程度提高了燃料电池系统的可靠性以及减少排水方法实现的难度。

技术特征：

1.一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，所述单轴传感器倾角传感器与所述液位传感器轴向与竖直方向所在平面一致。

3.根据权利要求2所述的一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，所述单轴倾角传感器安装于所述分水器侧壁，且处于x轴与y轴所在的平面即yz平面上。

4.根据权利要求1所述的一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，在对排水时间进行修正时，按照由实验标定数据点拟合得到的修正函数进行排水时间的调整。

5.根据权利要求4所述的一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，所述修正函数为：

6.根据权利要求4所述的一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，所述修正函数为：

7.根据权利要求1所述的一种防止氢腔失压的排水装置，其特征在于，所述液位传感器为开关式液位传感器。

8.一种防止氢腔失压的排水方法，其特征在于，包括使燃料电池在不同电密点运行，并判断液位传感器是否触发，若否，则排水阀不开启，否是，则判断燃料电池是否处于倾斜状态，若是在对排水时间进行修正，使排水阀在修正时间下开启，若否，则已原标定时间开启所述排水阀。

9.根据权利要求8所述的一种防止氢腔失压的排水方法，其特征在于，对权利要求1-7中所述的排水装置进行水量标定，测试分水器在预设角度下，触发液位传感器水满信号所需水量，并将多组预设角度与所需水量进行拟合以得到拟合计算曲线及函数。

技术总结
本发明公开了一种防止氢腔失压的排水装置及方法，包括分水器；液位传感器，沿任意轴方向安装在所述分水器侧面预设水位线中线位置；单轴倾角传感器，设置于所述分水器侧壁；排水阀，设置于所述分水器的底部；其中，所述单轴倾角传感器在检测到所述分水器出现角度倾斜，且倾斜角度满足对应阈值后，对应控制所述排水阀以修正开启时间以进行排水，减少所述排水阀的过度开启。本发明仅需要在原有的排水方法的基础上对排水阀的开启时间进行修正，在采用修正后的排水时间后，有效避免在排水结束后依然会出现继续排水从而导致氢气泄漏而造成氢腔失压的风险，普适性较强且控制策略简单，可极大程度提高了燃料电池系统的可靠性以及减少排水方法实现的难度。

技术研发人员：张国强,黄崎瑞,高云庆,卢明哲
受保护的技术使用者：北京亿华通科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6