一种燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫系统的制作方法

1.本发明涉及燃料电池车技术领域，特别涉及一种燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫系统。


背景技术：

2.现有燃料电池车辆电池箱采用筒装干粉灭火剂外置在电池箱体外部，出现火情时无法对火源针对性灭火，或者采用六氟丙烷、七氟丙烷和全氟乙酮，出现火情时喷射在箱体内部实现灭火。上述外置时和内喷式灭火方式，均为动力电池箱体内出现火情后进行被动灭火，不能主动抑制动力电池箱内出现着火隐患，属于被动安全；
3.现有燃料电池车辆，阴极、反应流道和燃料电池系统吹扫采用空气或者氢气直接吹扫，采用空气吹扫，短时间吹扫不能解决燃料电池系统内部水分问题，长时间吹扫影响车辆能耗，采用氢气吹扫，氢气遇氧气形成混合物，易燃易爆影响车辆运营安全；
4.目前行业内燃料电池车动力电池暂无氮气火灾抑制技术，燃料电池阴极、反应流道和燃料电池系统暂无车载氮气吹扫技术。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明的目的是提供一种燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫系统，用以解决现有的行业内燃料电池车动力电池暂无氮气火灾抑制技术，燃料电池阴极、反应流道和燃料电池系统暂无车载氮气吹扫技术的缺陷。
7.(二)发明内容
8.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术系统：一种燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫系统，包括整车辅助气瓶以及车载动力电池箱和车载燃料电池系统，包括制氮装置，所述制氮装置和整车辅助气瓶之间由总电磁阀气路连接，所述制氮装置氮气输出至储氮瓶存储；
9.所述储氮瓶利用稳压系统经过第一电磁阀充入动力电池箱抑制火灾发生；
10.所述储氮瓶利用稳压系统经过第二电磁阀充入电池阴极、反应流道和燃料电池系统吹扫去除水分。
11.优选的，所述燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫设备皆由主控制器控制使用。
12.优选的，所述整车辅助气瓶为制氮装置提供动力源进行氮氧分离。
13.优选的，所述整车辅助气瓶和制氮装置之间气路连接干燥器及加热模块用于杂质和水分过滤及空气干燥，采用多级过滤利用制氮装置制得高纯度干燥氮气存储。
14.优选的，所述电磁阀在车辆结束运营停机后由主控制器开启吹扫。
15.优选的，所述储氮瓶内置氮气压力传感器实时判定剩余氮气量。
16.优选的，所述动力电池箱内置七合一探测装置，所述七合一探测装置包括氢浓度
传感器、烟雾浓度传感器、voc传感器、co传感器、温度传感器、氧浓度传感器和压力传感器实时探测所述动力电池箱内部一氧化碳、温度、烟雾、压力、voc和氧气浓度。
17.(三)有益效果
18.本发明提供的一种燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫系统，其优点在于：
19.1、车载制氮技术：采用膜式制氮技术，实现制氮装置的小型化、集成化，可随车辆全天候运营，持续提供高纯度氮气。
20.2、氮气抑制电箱火灾技术：通过持续向电箱内提供高纯度氮气，保证车载电池内长效隔氧，持续抑制火灾。
21.3、燃料电池车载氮气吹扫技术：采用车载制氮装置储氮瓶中高纯度氮气，在车辆结束运营停机后，给燃料电池阴极、反应流道和燃料电池系统提供氮气进行吹扫，保证燃料电池系统在下次正常冷启动。
22.4、高效吹扫技术：制氮装置在制氮过程中经过，车载干燥罐和制氮装置滤杯，多级过滤后存储在储氮瓶中的高纯度干燥氮气，可提升吹扫效率。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术系统，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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的原理结构示意图。
25.图中的附图标记说明：1、整车辅助气瓶；2、总电磁阀；3、干燥器；4、加热模块；5、制氮装置；6、储氮瓶；7、稳压系统；8、氮气压力传感器；9、主控制器；10、第一电磁阀；11、氢浓度传感器；12、烟雾浓度传感器；13、voc传感器；14、co传感器；15、温度传感器；16、氧浓度传感器；17、压力传感器；18、动力电池箱；19、燃料电池系统；20、第二电磁阀。
具体实施方式
26.为使本发明实施例的目的、技术系统和优点更加清楚，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系统进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.请参阅图1，本发明提供的一种燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫系统，包括整车辅助气瓶1以及车载动力电池箱18和车载燃料电池系统19，包括制氮装置5，制氮装置5和整车辅助气瓶1之间由总电磁阀2气路连接，制氮装置5氮气输出至储氮瓶6存储；
29.储氮瓶6利用稳压系统7经过第一电磁阀10充入动力电池箱18抑制火灾发生；
30.具体实施例一，整车辅助气瓶1提供高压气源，主控制器9利用储氮瓶6内置氮气压力传感器8判定储氮瓶6内氮气余量，余量达不到设定值则开启整车辅助气瓶1及总电磁阀2进气制氮；
31.具体实施例二，高纯度氮气通过制氮装置5制出，动力电池箱18内置若干探测器数据收集，与设定逻辑阈值比较，将高纯度氮气利用稳压系统7充入动力电池箱18内抑制火灾；
32.具体实施例三，氮气为惰性气体，全天不间断向动力电池箱18内部充入氮气，将动力电池箱18内部氧气挤出，火灾发生条件之一需存在足够氧气，为此动力电池箱18内部氧气浓度无法达到着火临界值，即在根源上阻断火源，氮气充满动力电池箱18内部各个元器件，隔绝氧气存在，切断火源助燃源达到抑制火灾的目的；
33.燃料电池车型动力电池火灾抑制和吹扫设备皆由主控制器9控制使用，整车辅助气瓶1为制氮装置5提供动力源进行氮氧分离，整车辅助气瓶1和制氮装置5之间气路连接干燥器3及加热模块4用于杂质和水分过滤及空气干燥，采用多级过滤利用制氮装置5制得高纯度干燥氮气存储，储氮瓶6内置氮气压力传感器8实时判定剩余氮气量；
34.具体实施例四，整车辅助气瓶1增压送气至制氮装置5内部进行制氮，气路之间增加干燥器3过滤空气中水分及杂质，加热模块4加热空气至最佳温度，然后再通入制氮装置5制氮就能够得到纯度更高的氮气，降低杂质影响，氮气再通过气路存储至储氮瓶6存储使用，保证氮气量的充足；
35.具体实施例五，储氮瓶6通过第一电磁阀10和动力电池箱18之间连接，氮气压力传感器8判定储氮瓶6中氮气量，配合动力电池箱18压力传感器17及氧气浓度传感器16和主控制器9通讯，根据数值给第一电磁阀10通断信号，第一电磁阀10开闭进行氮气供给，从而抑制动力电池箱18中火灾；
36.动力电池箱18内置七合一探测装置，七合一探测装置包括氢浓度传感器11、烟雾浓度传感器12、voc传感器13、co传感器14、温度传感器15、氧浓度传感器16和压力传感器17实时探测动力电池箱18内部一氧化碳、温度、烟雾、压力、voc和氧气浓度；
37.具体实施例六，动力电池箱18内置七合一探测装置实时监测内部环境，保证探测准确性和及时性，将高纯度氮气储存在储氮瓶6中，根据动力电池箱18内探测器采集数据，与设定逻辑阈值比较，将高纯度氮气注入动力电池箱18内部，抑制火灾发生；
38.电磁阀2在车辆结束运营停机后由主控制器9开启吹扫，储氮瓶6利用稳压系统7经过第二电磁阀20充入电池阴极、反应流道和燃料电池系统19吹扫去除水分；
39.具体实施例七，根据燃料电池实际运营情况在每次停机后，将储氮瓶6中高纯度氮气利用稳压系统7和第二电磁阀20进入电池阴极、反应流道和燃料电池系统19进行吹扫，除去反应流道和燃料电池系统19中多余水分，保证下次正常冷启动，氮气吹扫解决空气污染降低运营风险，同时解决反应流道氢脆问题。
40.工作原理：辅助气瓶1提供高压气源，主控制器9根据储氮瓶6氮气压力传感器8，判定储氮瓶6内剩余氮气量，根据设定好的控制逻辑，当储氮瓶氮气压力传感器8测量值低于设定值，主控制器给总电磁阀2通讯，总电磁阀2打开，高压气源通过干燥器3过滤掉空气中的水分和杂质，进入集成化设计的加热模块4，加热模块4将空气控制在最佳的温度范围，进入制氮装置5，空气中的氮气和氧气分离，高纯度氮气进入储氮瓶6中，动力电池箱18内氢浓
度传感器11，烟雾浓度传感器12，voc传感器13，co传感器14，温度传感器15，氧浓度传感器16和压力传感器17，实时监测动力电池箱18内的各种参数指标，主控制器9根据传感器测量数据和设定逻辑中的参数对比，综合判定连接动力电池箱18的第一电磁阀10是否开启，将储氮瓶6中的氮气通过稳压系统7充入对应的动力电池箱18中；在燃料电池车辆运营结束后，燃料电池系统19停机，燃料电池系统19停机信号被主控制9采集到后，主控制器9发送指令给吹扫系统中的第二电磁阀20，第二电磁阀20打开，高纯度干燥氮气进入燃料电池系统19中进行吹扫，根据燃料电池系统设定的湿度值，在完成吹扫后，主控制器9发送指令给吹扫系统中的第二电磁阀20关闭，完成吹扫动作。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例系统的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
43.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术系统，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术系统进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术系统的本质脱离本发明各实施例技术系统的精神和范围。