一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法与流程

1.本发明涉及氢燃料电池发动机技术领域，更为具体地说，涉及一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法。


背景技术：

2.氢燃料电池发动机故障排查时，需要开箱拆装管路、线束，或吹扫管路，为避免拆装管路过程中电堆内残余氢气与空气反应后输出电压损害电堆、威胁维修人员人身安全的情况出现，需提前主动清除电堆内残余氢气，以确保维修人员和发动机的安全。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法，有效解决现有技术存在的技术问题，能够主动清除电堆内残余氢气，确保维修人员和发动机的安全。
4.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置，所述氢燃料电池发动机包括电堆、与所述电堆连通的氢气系统和与所述电堆连通的空气系统，安全保护检修装置包括：连接于所述电堆的两输出端之间的泄放电路，所述泄放电路用于对所述电堆所产生的残余电量进行放电；与所述氢气系统、所述空气系统和所述泄放电路相连的控制系统，所述控制系统用于判断气体管路是否能够对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，所述气体管路为所述氢气系统和/或所述空气系统的管路，若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作。
5.可选的，所述泄放电路包括：控制端与所述控制系统相连的控制开关和泄放电阻；所述控制开关的第二端与所述泄放电阻的第一端相连，所述控制开关的第一端和所述泄放电阻的第二端分别与所述电堆的两输出端相连。
6.可选的，所述控制系统控制所述气体管路的阀门导通时，控制所述气体管路累计对所述电堆通入所述吹扫气体的时长达到设定值。
7.可选的，所述吹扫气体为氮气。
8.可选的，所述控制系统控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作时，控制所述空气系统以设定流量及压力对所述电堆通入空气。
9.可选的，所述空气系统包括与所述控制系统相连的空压机，所述控制系统控制所述空压机产生所述设定流量及压力的空气。
10.可选的，所述电堆的两输出端连接有与所述控制系统和所述空压机相连的电子负载，所述控制系统控制所述电子负载为所述空压机供电。
11.可选的，所述电子负载包括与所述电堆的两输出端相连的dcdc电路，及与所述
dcdc电路的输出端相连的动力电池；所述空压机与所述dcdc电路相连，及所述控制系统与所述dcdc电路相连。
12.相应的，本发明还提供了一种氢燃料电池发动机用安全保护检修方法，采用上述的氢燃料电池发动机用安全保护检修装置，安全保护检修方法包括：所述控制系统判断气体管路是否能够对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，所述气体管路为所述氢气系统和/或所述空气系统的管路，若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作。
13.可选的，所述控制系统控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作时，控制所述空气系统以设定流量及压力对所述电堆通入空气。
14.相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：本发明提供了一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法，所述氢燃料电池发动机包括电堆、与所述电堆连通的氢气系统和与所述电堆连通的空气系统，安全保护检修装置包括：连接于所述电堆的两输出端之间的泄放电路，所述泄放电路用于对所述电堆所产生的残余电量进行放电；与所述氢气系统、所述空气系统和所述泄放电路相连的控制系统，所述控制系统用于判断气体管路是否能够对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，所述气体管路为所述氢气系统和/或所述空气系统的管路，若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作。本发明提供的技术方案，能够主动清除电堆内残余氢气，确保维修人员和发动机的安全。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1为本发明实施例提供的一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置的结构示意图；图2为本发明实施例提供的另一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置的结构示意图；图3为本发明实施例提供的又一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置的结构示意图；图4为本发明实施例提供的一种氢燃料电池发动机用安全保护检修方法的流程图；图5为本发明实施例提供的另一种氢燃料电池发动机用安全保护检修方法的流程图。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.正如背景技术所述，氢燃料电池发动机故障排查时，需要开箱拆装管路、线束，或吹扫管路，为避免拆装管路过程中电堆内残余氢气与空气反应后输出电压损害电堆、威胁维修人员人身安全的情况出现，需提前主动清除电堆内残余氢气，以确保维修人员和发动机的安全。
19.基于此，本发明实施例提供了一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法，有效解决现有技术存在的技术问题，能够主动清除电堆内残余氢气，确保维修人员和发动机的安全。
20.为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图5对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
21.参考图1所示，为本发明实施例提供的一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置的结构示意图，其中，所述氢燃料电池发动机包括电堆100、与所述电堆100连通的氢气系统200和与所述电堆100连通的空气系统300，安全保护检修装置包括：连接于所述电堆100的两输出端之间的泄放电路500，所述泄放电路500用于对所述电堆100所产生的残余电量进行放电；与所述氢气系统200、所述空气系统300和所述泄放电路500相连的控制系统600，所述控制系统600用于判断所述气体管路是否能够对所述电堆100通入设定压力的吹扫气体，所述气体管路为所述氢气系统200和/或所述空气系统300的管路，若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆100通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统300的阀门导通，同时控制所述泄放电路500开启工作。
22.需要说明的是，本发明实施例提供的氢燃料电池发动机还包括有冷却系统，冷却系统用于在空气系统的阀门导通时，对电堆进行冷却。即气体管路无法提供设定压力的吹扫气体，则关断氢气系统的氢气源，通过对电堆内通入空气的方式，消耗电堆内残余氢气来产生残余电量，同时开启冷却系统对电堆进行冷却。
23.可以理解的，本发明实施例提供的技术方案，在对氢燃料电池发动机故障排查需拆机检修前，通过控制系统判断是否能够通过气体管路对电堆内残余氢气进行吹扫干净，如气体管路能够通过设定压力的吹扫气体（其中气体管路中吹扫气体来源可以为外接气体源的方式提供），则关断氢气系统和空气系统的来源，优先选择采用吹扫气体对电堆内残余氢气进行清除。如果气体管路无法提供设定压力的吹扫气体，则关断氢气系统的来源，通过对电堆内通入空气的方式，消耗电堆内残余氢气来产生残余电量，且通过泄放电路将该残余电量进行放电，完成对电堆内残余氢气的清除目的。由此，本发明实施例提供的技术方案，能够主动清除电堆内残余氢气，确保维修人员和发动机的安全。
24.如图2所示，为本发明实施例提供的另一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置的结构示意图，其中，所述氢燃料电池发动机包括电堆100、与所述电堆100连通的氢气系统200和与所述电堆100连通的空气系统300，安全保护检修装置包括：
连接于所述电堆100的两输出端之间的泄放电路500，所述泄放电路500用于对所述电堆100所产生的残余电量进行放电；与所述氢气系统200、所述空气系统300和所述泄放电路500相连的控制系统600，所述控制系统600用于判断所述气体管路是否能够对所述电堆100通入设定压力的吹扫气体，所述气体管路为所述氢气系统200和/或所述空气系统300的管路（优选的气体管路包括氢气系统的管路，即气体管路为氢气系统和空气系统的管路，或者气体管路仅为氢气系统的管路），若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆100通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统300的阀门导通，同时控制所述泄放电路500开启工作。
25.本发明实施例提供的所述泄放电路500包括：控制端与所述控制系统相连的控制开关510和泄放电阻520。
26.所述控制开关510的第二端与所述泄放电阻520的第一端相连，所述控制开关510的第一端和所述泄放电阻520的第二端分别与所述电堆的两输出端相连。
27.可以理解的，本发明实施例提供的控制系统可以通过对控制开关的闭合和关断控制，达到控制泄放电路工作与否的目的。其中，控制系统在判断出气体管路能够提供设定压力的吹扫气体时，则控制泄放电路的控制开关断开；以及，控制系统在判断气体管路无法提供设定压力的吹扫气体时，则控制泄放电路的控制开关闭合，通过泄放电阻对电堆内残余电量进行放电。
28.在本发明一实施例中，本发明提供的所述控制系统控制所述气体管路的阀门导通时，控制所述气体管路累计对所述电堆通入所述吹扫气体的时长达到设定值，而后切断气体管路中吹扫气体的气体源，并控制氢气系统和空气系统的阀门恢复初始状态，由此在通入吹扫气体的时长达到设定值时即判定对电堆内残余氢气进行清除完毕，提高检测效率。
29.可选的，本发明实施例提供的吹扫气体可以为惰性气体；具体的本发明实施例提供的所述吹扫气体可以为氮气。
30.在本发明一实施例中，本发明提供的所述控制系统控制所述空气系统的阀门导通（以及控制氢气系统的阀门关断），同时控制所述泄放电路开启工作时，控制所述空气系统以设定流量及压力对所述电堆通入空气，由此通过设定流量及压力的空气主动消耗电堆内残余氢气。
31.可选的，本发明实施例提供的所述空气系统包括与所述控制系统相连的空压机，所述控制系统控制所述空压机产生所述设定流量及压力的空气。其中，控制系统判断对电堆通入设定流量及压力的空气的时长不小于时长阈值、且电堆输出的电压小于阈值电压时，控制空压机下电、控制泄放电路关闭且同时控制空气系统的阀门恢复初始状态，判定对电堆内残余氢气进行清除完毕，继而，维修人员可以进行安全拆机维修。
32.如图3所示，为本发明实施例提供的又一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置的结构示意图，其中，所述氢燃料电池发动机包括电堆100、与所述电堆100连通的氢气系统200和与所述电堆100连通的空气系统300，安全保护检修装置包括：连接于所述电堆100的两输出端之间的泄放电路500，所述泄放电路500用于对所述电堆100所产生的残余电量进行放电；与所述氢气系统200、所述空气系统300和所述泄放电路500相连的控制系统600，所述控制系统600用于判断所述气体管路是否能够对所述电堆100通入设定压力的吹扫气
体，所述气体管路为所述氢气系统200和/或所述空气系统300的管路，若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆100通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统300的阀门导通，同时控制所述泄放电路500开启工作。
33.本发明实施例提供的所述泄放电路500包括：控制端与所述控制系统相连的控制开关510和泄放电阻520。所述控制开关510的第二端与所述泄放电阻520的第一端相连，所述控制开关510的第一端和所述泄放电阻520的第二端分别与所述电堆的两输出端相连。
34.本发明实施例提供的空气系统300包括与所述控制系统600相连的空压机。以及，所述电堆100的两输出端连接有与所述控制系统600和所述空压机相连的电子负载700，所述控制系统600控制所述电子负载700为所述空压机供电。如图3所示，本发明实施例提供的所述电子负载700包括与所述电堆100的两输出端相连的dcdc电路710，及与所述dcdc电路710的输出端相连的动力电池720；所述空压机与所述dcdc电路710相连，及所述控制系统600与所述dcdc电路710相连，其中，控制系统600判断气体管路无法提供设定压力的吹扫气体时，控制dcdc电路为空压机供电。
35.在本发明一实施例中，本发明所提供的安全保护检修装置可以设置于氢燃料电池发动机中（其中控制指令可以通过氢燃料电池发动机发出，且泄放电路可以复用氢燃料电池发动机内电路）；或者可以设置于dcdc电路（其中控制指令可以通过dcdc电路发出，且泄放电路可以复用dcdc电路内电路）中；或者可以制作为独立的装置结构；或者，安全保护检修装置可以部分设置于氢燃料电池发动机，而部分设置于dcdc电路中（其中控制指令可以由氢燃料电池发动机和dcdc电路共同发出），对此本发明不做具体限制。
36.相应的，本发明实施例还提供了一种氢燃料电池发动机用安全保护检修方法，采用上述任意一实施例提供的氢燃料电池发动机用安全保护检修装置。如图4所示，为本发明实施例提供的一种氢燃料电池发动机用安全保护检修方法的流程图，其中，安全保护检修方法包括：s1、所述控制系统判断气体管路是否能够对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，所述气体管路为所述氢气系统和/或所述空气系统的管路。
37.若是，s2、则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆通入设定压力的吹扫气体。
38.若否，s3、则控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作。
39.可以理解的，本发明实施例提供的技术方案，在对氢燃料电池发动机故障排查需拆机检修前，通过控制系统判断是否能够通过气体管路对电堆内残余氢气进行吹扫干净，如气体管路能够通过设定压力的吹扫气体，则优先选择采用吹扫气体对电堆内残余氢气进行清除。如果气体管路无法提供设定压力的吹扫气体，则通过对电堆内通入空气的方式，消耗电堆内残余氢气来产生残余电量，且通过泄放电路将该残余电量进行放电，完成对电堆内残余氢气的清除目的。由此，本发明实施例提供的技术方案，能够主动清除电堆内残余氢气，确保维修人员和发动机的安全。
40.在本发明一实施例中，所述控制系统控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作时，控制所述空气系统以设定流量及压力对所述电堆通入空气。
41.下面结合图5对本发明实施例提供的安全保护检修方法进行更为详细的描述。其中，空气系统包括有空压机，安全保护检修方法包括：
s1、所述控制系统判断所述气体管路是否能够对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，若是，则进入步骤s2；若否，则进入步骤s31。
42.s2、则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，且开始计时，进入步骤s21。
43.s21、判断所述气体管路对所述电堆通入设定压力的吹扫气体的累计时长是否达到设定值，若是，则进入步骤s22；若否，则保持对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，直至判断出累计时长达到设定值，进入步骤s22。
44.s22、关断吹扫气体的气体源，控制空气系统和氢气系统的阀门恢复初始状态，完成电堆内残余氢气的清除。
45.s31、控制空压机上电，同时控制所述泄放电路开启工作，进入步骤s32。
46.s32、判断空压机上电是否成功，若是，则进入步骤s33；若否，则对空压机继续上电，直至上电成功后，进入步骤s33。
47.s33、控制系统控制空气系统的阀门导通，控制空压机工作使得空气系统以设定流量及压力对所述电堆通入空气，且开始计时，进入步骤s34。
48.s34、判断以设定流量及压力对所述电堆通入空气的时长是否不小于时长阈值，若是，则进入步骤s35；若否，则保持以设定流量及压力对所述电堆通入空气，直至累计时长不小于时长阈值时，进入步骤s35。
49.s35、判断电堆输出的电压是否小于阈值电压，若是，则进入步骤s37；若否，则进入步骤s36。
50.s36、判断以设定流量及压力对所述电堆通入空气的时长是否大于排查时长阈值，所述排查时长阈值大于所述时长阈值，若是，则进行故障报警，对此建议排查氢气系统入口是否关断或有泄露；若否，则等待电堆输出的电压小于阈值电压时，进入步骤s37。
51.s37、控制系统控制空压机停机下电，同时控制空气系统的阀门恢复初始状态，及控制泄放电路停止工作，完成电堆内残余氢气的清除。
52.本发明实施例提供了一种氢燃料电池发动机用安全保护检修装置及方法，所述氢燃料电池发动机包括电堆、与所述电堆连通的氢气系统和与所述电堆连通的空气系统，安全保护检修装置包括：连接于所述电堆的两输出端之间的泄放电路，所述泄放电路用于对所述电堆所产生的残余电量进行放电；与所述氢气系统、所述空气系统和所述泄放电路相连的控制系统，所述控制系统用于判断所述气体管路是否能够对所述电堆通入设定压力的吹扫气体，若是，则控制所述气体管路的阀门导通，以对所述电堆通入设定压力的吹扫气体；若否，则控制所述空气系统的阀门导通，同时控制所述泄放电路开启工作。本发明实施例提供的技术方案，能够主动清除电堆内残余氢气，确保维修人员和发动机的安全。
53.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。