储氢器用智能保护装置及储氢器的制作方法

1.本实用新型属于氢能源应用领域，尤其是一种储氢器用智能保护装置及储氢器。


背景技术：

2.随着氢能源产业发展进入成熟阶段，国家顶层规划明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位，在政策的支持和推进下，氢燃料电池产量将迎来爆发式增长时期。由于储氢设备的结构限制，在使用时，通常需要在储氢设备内预储存氢气，则该储氢设备可直接使用。低压储氢器，由于其低压储氢设备的体积小、成本低的特点，在储氢行业得到广泛应用。
3.一般而言，储氢器在释放氢气时，需要吸收大量的热量，提高氢气才释放速率，但是现有的储氢器的加热装置一般设置在电动车的上，通过电动车上的控制板进行加热控制。这也导致了在使用储氢器时，需要对氢燃料电动车的储氢器放置仓进行改进，进而导致储氢器的使用范围变小，而且由于氢燃料电动车上的加热控制方法更偏向与电动车本身，不能根据储氢器的特点进行针对性设计，不利于储氢器的商业应用。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术缺陷，本实用新型提供一种储氢器用智能保护装置及储氢器，以解决背景技术所涉及的问题。
5.本实用新型提供一种储氢器用智能保护装置，包括：
6.保护罩，套装在所述储氢器的外部，用于包裹或部分包裹所述储氢器；
7.温度控制模块，设置在所述保护罩底部；
8.加热模块，为设置在所述储氢器与保护罩之间、或设置在所述储氢器内部的电加热设备；
9.温度检测模块，设置在所述保护罩的外表面上，且与加热模块之间留有预定距离；用于检测所述储氢器瓶体的温度；
10.所述温度控制模块与所述温度检测模块、加热模块电连接，接收到所述温度控制模块发生的温度信号，并将判断所述温度信号是否低于预设温度，若是，则发出激活指令，并发送至加热模块。
11.优选地或可选地，所述保护罩内设置有保温隔热层；
12.所述保温隔热层采用均系轻质、疏松、多孔、纤维材料编制而成。
13.优选地或可选地，所述电加热设备为包覆在所述储氢器外表面上的电加热纸；
14.所述电加热纸包覆住所述储氢器瓶体的1/2至3/4圆弧面，并留有部分空置圆弧面；所述温度检测模块包括温度传感器，所述温度传感器安装在瓶体的空置圆弧面。
15.优选地或可选地，所述电加热设备为包覆在所述储氢器外表面上的电加热纸；
16.所述瓶体沿着轴线设置有一个由所述瓶体底部向瓶体内部延伸的封闭槽体，所述槽体与所述瓶体的内部经所述瓶体的壳壁断隔；
17.所述温度检测模块包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述槽体内部，用于
检测所述储氢器瓶体温度。
18.优选地或可选地，所述保护罩包括：
19.下构件，套装在储氢器的瓶体部上，其形状与所述储氢器的外部轮廓相匹配；
20.上构件，套设在所述储氢器上部，在所述上构件上设置有快速接头，与所述储氢器的储氢器的出氢口相连接的；所述上构件与所述下构件的上部密封连接，形成密封腔体，用于容纳储氢器。
21.优选地或可选地，所述保护罩底部设置有插线座，用于温度控制模块、加热模块和温度检测模块的供电和信息交互；
22.所述插线座可与电池电堆控制模块电连接；
23.所述电池电堆控制模块与所述储氢器连接，储氢器通过管路向所述电池电堆控制模块提供氢气。
24.优选地或可选地，所述温度控制模块包括：
25.温度比较电路，与所述温度检测模块电连接，接收所述温度信号并比较当前温度与温度阈值；
26.加热控制电路，与所述温度比较电路及加热设备电连接，接收温度比较电路的比较结果并生成所述激活指令；
27.所述温度控制模块还包括加热保护电路，电连接于所述加热控制电路与加热设备间，监测所述温度控制模块的工作状态，以导通或切断所述加热控制电路至所述加热设备的加热电路。
28.优选地或可选地，所述温度控制模块还包括时钟单元，与所述加热控制电路电连接，向所述激活指令添加时钟信息，其中，所述时钟信息包括加热时间t；
29.加热时间t的计算方法包括如下步骤：
30.获得用户离目的地的骑行距离，判断所述骑行距离是否大于预设值l；所述预设值l＝单位体积氢燃料电动车所能骑行的距离
×
当前温度所能释放的氢气的体积；
31.若是，则发出激活指令，并向所述激活指令中添加时钟信息，所述时钟信息包括加热时间t；若不是，则不发出激活指令；
32.其中，所述加热时间t基于以下公式计算所得：t＝(温度阈值
‑
当前温度)*时间阈值 /温度阈值差，所述温度阈值差与时间阈值基于一测试温度和测试时间预存所得。
33.优选地或可选地，当所述加热时间t后，所述当前温度仍低于所述温度阈值时，重新获得用户离目的地的骑行距离，判断所述骑行距离是否大于预设值l；若是，则发出重新激活指令；若不是，则不发出激活指令；
34.当所述加热时间t内，所述当前温度高于所述温度阈值时，所述温度控制模块将所述当前温度与所述温度阈值的差值与一预设差值比较，当所述当前温度与所述温度阈值的差值大于所述预设差值，提前给所述加热时间t内发送断开指令至所述加热模块。
35.本实用新型还提供一种储氢器，包括所述的智能保护装置。
36.有益效果：本实用新型涉及一种储氢器用智能保护装置及储氢器，通过在所述保护装置中设置加热模块，一方面能够起到保护作用，提高储氢器的使用安全性，另一方面，通过可以直接通过保护装置自带的加热模块对储氢器作出针对性的加热，提高储氢器的氢燃料利用率。
附图说明
37.图1是本实用新型中储氢器的结构示意图。
38.图2是本实用新型中保护装置的结构示意图。
39.图3是本实用新型中储氢器和保护装置的截面示意图。
40.图4是本实用新型一实施例中加热模块与温度检测模块的结构示意图。
41.图5是本实用新型另一实施例中加热模块与温度检测模块的结构示意图。
42.图6为本实用新型中温度控制系统的结构示意图。
43.图7为本实用新型中温度控制方法的流程示意图；
44.附图标记为：保护罩100、下构件110、上构件120、储氢器200、瓶体210、快速接头220、槽体230、温度传感器300、电加热纸400、温度控制模块500、插线座 600。
具体实施方式
45.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
46.参阅附图1至5，一种储氢器用智能保护装置，包括：保护罩100、下构件110、上构件120、储氢器200、瓶体210、快速接头220、槽体230、温度传感器300、电加热纸400、温度控制模块500、插线座600。
47.所述储氢器200包括有瓶体210和内置于瓶体210的固态储氢材料。其中，在固态储氢材料加热时，由于瓶体210的封闭性，内部固态储氢材料的压力逐渐提高，并汽化为氢气，直至可被使用的压力范围，由此，可在高压使用场景下使用。
48.所述保护罩100套装在所述储氢器200的外部，用于包裹或部分包裹所述储氢器 200；所述保护罩100内设置有保温隔热层，所述保温隔热层采用均系轻质、疏松、多孔、纤维材料编制而成；由于储氢器200为压力容器，因此在使用过程中的安全性尤为重要，避免储氢器200在使用过程中，与储氢器200放置仓之间发生碰撞。具体地，所述保护罩100包括：下构件110和上构件120；下构件110套装在储氢器200的瓶体210部上，其形状与所述储氢器200的外部轮廓相匹配；上构件120套设在所述储氢器200上部，在所述上构件120上设置有快速接头220，所述快速接头220与所述储氢器200的出氢口相连接的；所述上构件120与所述下构件110的上部密封连接，形成密封腔体，用于容纳储氢器200。
49.所述加热模块为设置在所述储氢器200与保护罩100之间、或设置在所述储氢器 200内部的电加热设备；所述加热设备可以为设置在所述储氢器200外表面的电加热纸 400，或设置在所述储氢器200内部的电加热棒，在此不做具体限制。
50.所述温度检测模块为温度传感器300，设置在所述保护罩100的外表面上，且与加热模块之间留有预定距离。由于为了保证瓶体210的封闭性、储氢器200的气密性，所述温度传感器300设置在储氢器200的外表面，用于检测所述储氢器200瓶体210 的温度，而非设置在所述储氢器200瓶体210内部。另外，为了减小电加热模块的对温度传感器300测量精度的影响，所述温度传感器300周围预定距离没有设置电加热模块。
51.所述温度控制模块500设置在所述保护罩100底部；所述温度控制模块500与所述
温度检测模块、加热模块电连接，接收到所述温度控制模块500发生的温度信号，并将判断所述温度信号是否低于预设温度，若是，则发出激活指令，并发送至加热模块。具体地，所述温度控制模块500包括：温度比较电路、加热控制电路和加热保护电路。其中温度比较电路与所述温度检测模块电连接，接收所述温度信号并比较当前温度与温度阈值；加热控制电路与所述温度比较电路及加热设备电连接，接收温度比较电路的比较结果并生成所述激活指令；加热保护电路电连接于所述加热控制电路与加热设备间，监测所述温度控制模块500的工作状态，以导通或切断所述加热控制电路至所述加热设备的加热电路。当当前温度小于温度阈值时，则将生成该激活指令；加热保护电路设置在加热控制电路与加热模块之间，用于监测整个温度控制模块500 的工作状态，当温度控制模块500出现故障，例如断路、短路等，将切断加热控制电路至加热设备的加热电路，保护加热模块。
52.其中，所述保护罩100底部设置有插线座600，用于温度控制模块500、加热模块和温度检测模块的供电和信息交互；所述插线座600可与所述电池电堆控制模块电连接；所述电池电堆控制模块与所述储氢器200连接，储氢器通过管路向所述电池电堆控制模块提供氢气。也就是说，所述电加热纸400的电能消耗来源于储氢器200内部的氢气消耗，申请人通过实验证明，采用无加热装置的储氢器200作为动力源的电动车，通过自然环境的加热，能够间断式累计骑行80km，而采用电池电堆控制模块供电加热的储氢器200作为动力源的电动车，能够连续骑行60km，可见电加热纸400对储氢器200氢气的消耗量还是比较大的。因此，在保证氢燃料电动车的正常运行的同时，尽可能的降低电加热纸400的加热时间和加热功率。
53.在进一步实施例中，所述温度控制模块500还包括时钟单元，与所述加热控制电路电连接，向所述激活指令添加时钟信息，其中，所述时钟信息包括加热时间t；加热时间t的计算方法包括如下步骤：获得用户离目的地的骑行距离，判断所述骑行距离是否大于预设值l；所述预设值l＝单位体积氢燃料电动车所能骑行的距离
×
当前温度所能释放的氢气的体积；若是，则发出激活指令，并向所述激活指令中添加时钟信息，所述时钟信息包括加热时间t；若不是，则不发出激活指令；其中，所述加热时间t基于以下公式计算所得：t＝(温度阈值
‑
当前温度)*时间阈值/温度阈值差，所述温度阈值差与时间阈值基于一测试温度和测试时间预存所得。通过设置距离预设值能够有效的筛选出大量短距离骑行的用户，避免出现储氢器200的饱和式加热，提高储氢器200 氢气的利用率。
54.在进一步实施例中，即便是在加热设备激活的状态下，加热状态也将实时调整，例如当所述加热时间t后，所述当前温度仍低于所述温度阈值时，重新获得用户离目的地的骑行距离，判断所述骑行距离是否大于预设值l；若是，则发出重新激活指令，直至当前温度高于或等于温度阈值；若不是，则不发出激活指令；当所述加热时间t 内，所述当前温度高于所述温度阈值时，表示加热过程提供的热量足够，则所述温度控制模块500将所述当前温度与所述温度阈值的差值与一预设差值比较，当所述当前温度与所述温度阈值的差值大于所述预设差值，提前给所述加热时间t内发送断开指令至所述加热模块。如此设计，可以进一步避免加热冗余，提高储氢器200氢气的利用率。
55.在一个优选实施例中，为了减小电加热模块的对温度传感器300测量精度的影响，申请人对加热模块与温度检测模块的位置进行了设计。参阅附图4，所述电加热设备为包覆在所述储氢器200外表面上的电加热纸400；所述电加热纸400包覆住所述储氢器200瓶体
210的1/10至9/10圆弧面，并留有部分空置圆弧面；所述温度检测模块包括温度传感器300，所述温度传感器300安装在瓶体210的空置圆弧面。尽可能减小电加热模块的对温度传感器300测量精度的影响，提高获取储氢器200内固态储氢材料的当前温度的精准性。
56.在另一个优选实施例中，为了减小电加热模块的对温度传感器300测量精度的影响，申请人对加热模块与温度检测模块的位置进行了设计。参阅附图5，在储氢器200 的瓶体210沿其轴向设有一封闭槽体230，槽体230的形成可以是瓶体210的瓶底向瓶体210内部延伸，但瓶体210整体保持封闭状态，伸入部分形成的非规则形状为该槽体230，因此，槽体230与瓶体210的内部经瓶体210的壳壁断隔，使得槽体230与瓶体210内部分隔，槽体230仍与瓶体210的外部空间连通。如此设计保证了储氢器200 瓶体210的气密性。然后将温度传感器300放置在所述槽体230内，可更精准地获取储氢器200内固态储氢材料的当前温度。
57.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。