车载供氢装置及氢内燃机系统的制作方法

本发明涉及汽车供储氢设备，具体涉及一种车载供氢装置及氢内燃机系统。

背景技术：

1、随着传统能源需求的持续上升和全球变暖问题的突显，清洁能源汽车的发展越来越重要。内燃机燃料的低碳、碳中性和零碳化将是内燃机的未来之路，其中，氢能由于良好的燃烧性能、近零的污染物排放以及可由可再生能源生产的性质而备受关注，而氢内燃机具有零碳排放、高效率和低成本的显著优势，更是成为氢能应用的重要方向之一。

2、当前氢内燃机汽车使用的车载供氢系统大多是在目前较为成熟的燃料电池用车载氢系统的基础上进行改制，但由于氢内燃机相对燃料电池对于流量与压力的需求更大，故在改制及控制方面也存在一定难度：一方面，现有车用减压阀大多使用工业级减压阀，由于车载氢系统供气为持续稳定供气，故减压阀的流量和压力为出厂时设置的定值且不可实时调节，若按照最大流量设置减压阀参数，则在内燃机需求功率较小的时候，必然会出现氢气过量的情况，而内燃机目前未设置氢气循环装置，多余的氢气会随尾气排出，造成极大浪费，且若排出的氢气量过大还会造成安全隐患；另一方面，出于安全考虑，目前车载氢系统出现各种故障后（除轻微故障外），系统处理措施基本都是关闭瓶阀以切断气源，如果不及时切断气源，则有可能导致氢系统零部件损坏或发生事故，而与燃料电池汽车不同，氢内燃机汽车一般不配备有动力电池供电，因此，当氢气用尽或者当系统出现故障、气源被切断后，氢内燃机汽车无任何动力源，只能原地等待救援，在行驶过程中存在极大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明为克服上述现有技术不足，提出一种车载供氢装置及氢内燃机系统，用于解决现有商用车车载供氢系统在小功率下氢气过量造成浪费和有安全隐患，以及整车在氢量不足或在有故障切断气源的情况下立即丢失动力而存在较大安全隐患的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种车载供氢装置，包括：

4、分流器，具有第一进口、第一出口及第二出口，所述第一进口连接氢罐；

5、第一支路，包括减压阀，所述减压阀的两端分别连接所述第一出口和内燃机；

6、第二支路，包括缓冲罐，所述缓冲罐内装有氢气，所述缓冲罐的两端分别连接所述第二出口和所述内燃机；

7、控制器，与所述分流器电连接以控制所述分流器的第一出口和/或第二出口打开，从而使得所述第一支路和第二支路分别单独为所述内燃机供氢，或者所述第一支路和第二支路共同为所述内燃机供氢。

8、在一些实施例中，所述第一支路还包括第一开关阀及第一单向阀，所述第一开关阀及第一单向阀依次设置于所述减压阀的氢气流出端，所述第一单向阀与所述内燃机连接，且所述第一开关阀及第一单向阀与所述控制器电连接。

9、在一些实施例中，所述第二支路还包括第二单向阀及第二开关阀，所述第二单向阀与所述缓冲罐的氢气流入端连接，所述第二开关阀与所述缓冲罐的氢气流出端连接，所述第二开关阀与所述内燃机连接，且所述第二开关阀及第二单向阀与所述控制器电连接。

10、在一些实施例中，所述第二支路还包括比例阀，所述比例阀设置于所述第二开关阀之前的管路上，且所述比例阀与所述控制器电连接。

11、在一些实施例中，所述第二支路还包括压力传感器，所述压力传感器的测量端设置于所述缓冲罐内，所述压力传感器与所述控制器电连接。

12、在一些实施例中，所述第二支路还包括泄压阀，所述泄压阀与所述缓冲罐连通，用于调节所述缓冲罐内的压力，且所述泄压阀与所述控制器电连接。

13、在一些实施例中，所述第二支路还包括合流器，所述合流器设置于所述缓冲罐与所述比例阀之间的管路上，所述合流器具有第二进口、第三进口及第三出口，所述第二进口连接所述缓冲罐，所述第三进口连接所述第二出口，所述第三出口连接所述比例阀，所述合流器与所述控制器电连接。

14、在一些实施例中，所述合流器和所述分流器均为三通阀。

15、在一些实施例中，所述控制器为hms服务中心。

16、第二方面，本发明提供一种氢内燃机系统，所述氢内燃机系统包括氢罐、内燃机及本发明第一方面提供的车载供氢装置，所述氢罐连通所述分流器，所述分流器通过所述第一支路和第二支路连通所述内燃机。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：

18、本发明提供的一种车载供氢装置及氢内燃机系统，是在现有燃料电池汽车用车载氢系统的基础上，在氢罐和内燃机之间增加一个车载供氢装置，该车载供氢装置通过分流器连接两个支路，即第一支路和第二支路，并且在控制器的控制下能够实现第一支路和第二支路分别为内燃机供氢以及共同为内燃机供氢的模式，当内燃机低功率运行时仅由第一支路为其用较小流量供氢，解决了氢气过量产生浪费及存在安全隐患的问题；当氢罐气源不足或因故障切断气源时仅由第二支路为其供氢，此时缓冲罐中的氢气可以维持整车正常运行至安全地点停放，解决了切断气源便立即丢失动力的技术问题。

技术特征：

1.一种车载供氢装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的车载供氢装置，其特征在于，所述第一支路还包括第一开关阀及第一单向阀，所述第一开关阀及第一单向阀依次设置于所述减压阀的氢气流出端，所述第一单向阀与所述内燃机连接，且所述第一开关阀及第一单向阀与所述控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的车载供氢装置，其特征在于，所述第二支路还包括第二单向阀及第二开关阀，所述第二单向阀与所述缓冲罐的氢气流入端连接，所述第二开关阀与所述缓冲罐的氢气流出端连接，所述第二开关阀与所述内燃机连接，且所述第二开关阀及第二单向阀与所述控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的车载供氢装置，其特征在于，所述第二支路还包括比例阀，所述比例阀设置于所述第二开关阀之前的管路上，且所述比例阀与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的车载供氢装置，其特征在于，所述第二支路还包括压力传感器，所述压力传感器的测量端设置于所述缓冲罐内，所述压力传感器与所述控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的车载供氢装置，其特征在于，所述第二支路还包括泄压阀，所述泄压阀与所述缓冲罐连通，用于调节所述缓冲罐内的压力，且所述泄压阀与所述控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的车载供氢装置，其特征在于，所述第二支路还包括合流器，所述合流器设置于所述缓冲罐与所述比例阀之间的管路上，所述合流器具有第二进口、第三进口及第三出口，所述第二进口连接所述缓冲罐，所述第三进口连接所述第二出口，所述第三出口连接所述比例阀，所述合流器与所述控制器电连接。

8.根据权利要求7所述的车载供氢装置，其特征在于，所述合流器和所述分流器均为三通阀。

9.根据权利要求1所述的车载供氢装置，其特征在于，所述在于，所述控制器为hms服务中心。

10.一种氢内燃机系统，其特征在于，包括氢罐、内燃机及权利要求1-9任意一项所述的车载供氢装置，所述氢罐连通所述分流器，所述分流器通过所述第一支路和所述第二支路连通所述内燃机。

技术总结
本发明公开一种车载供氢装置及氢内燃机系统，所述车载供氢装置包括分流器、第一支路、第二支路及控制器，分流器具有第一进口、第一出口及第二出口，第一进口连接氢罐；第一支路包括减压阀，减压阀的两端分别连接第一出口和内燃机；第二支路包括缓冲罐，缓冲罐内装有氢气，缓冲罐的两端分别连接第二出口和所述内燃机；控制器与分流器电连接以控制所述分流器的第一出口和/或第二出口打开。本发明解决现有商用车车载供氢系统在小功率下氢气过量造成浪费和安全隐患，以及整车在氢量不足或在有故障切断气源的情况下立即丢失动力而存在较大安全隐患的技术问题。

技术研发人员：叶云帆,邓光荣,刘小明,吴汉军,王兵杰,陈昆,邢俊逸,王秋礼,李艳慧,余庆杰,胡克非,周曦
受保护的技术使用者：东风商用车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/24