(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920530153.5
(22)申请日 2019.04.18
(73)专利权人 上海楞次新能源汽车科技有限公
司
地址 201821 上海市嘉定区叶城路1288号6
幢J523室
(72)发明人 马天才 马荣杰 徐博 刘广辉
卢文
(74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限
公司 31225
代理人 陈源源
(51)Int.Cl.
B60L 3/00(2019.01)
B60L 58/30(2019.01)
(54)实用新型名称一种燃料电池汽车供氢系统管理装置(57)摘要本实用新型涉及一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，电源电路连接隔离电源电路，瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。与现有技术相比，本实用新型能够对汽车行驶过程中的加速度进行检测和监控，当加速度瞬间超过设定的范围后，及时控制氢管路控制系统关闭氢瓶阀门，保证整
车安全。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 210139779 U 2020.03.13
C N 210139779
U
权 利 要 求 书1/1页CN 210139779 U
1.一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的电源电路连接隔离电源电路，所述的瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，其特征在于，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。
2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的模拟量输入电路还连接温度传感器、压力传感器和氢气浓度传感器中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的加速度传感器电路采用ADI的ADXL345芯片。
4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的CPU电路采用NXP的MC9S08DZ60处理器。
5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的电源电路采用TPS5430-Q1 DCDC电源管理芯片。
6.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的隔离电源电路采用ADI的ADUM5201W电源隔离芯片。
7.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的瓶阀驱动电路采用英飞凌的TLE6232GP芯片。
8.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的CAN通讯电路采用NXP的PCA82C250芯片的CAN收发器。
9.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的模拟量输入电路采用ADI的AD8628芯片。
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燃料电池车载供氢系统振动试验技术要求 1范围 本标准规定了燃料电池电动汽车的车载氢系统的振动试验方法。 本标准适用于工作压力不超过35MPa的、包含单个或多个压缩氢气储存瓶组的车载供氢系统。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 29126-2012 燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法 GB/T 26990-2011 燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件 GB/T 31467.3-2015 电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统第3部分安全性要求与测试方法GB/T 4857.10-1992包装运输包装件正弦变频振动试验方法 GB/T 4857.23-2012 包装运输包装件基本试验第23部分：随机振动试验方法 GB/T 2423.43-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装。 3定义和术语 3.1 车载供氢系统on-board hydrogen supply system 车载供氢系统是指，在氢燃料电池汽车中，稳定地向燃料电池供应氢气的设备。从氢气加注口至燃料电池氢气进口，与氢气加注、储存、供给和控制有关的装置。包括加注口、单向阀、储氢容器、主关断阀、压力调节器、压力释放器、管路等。 3.2 正弦扫频试验sinusoidal vibration test 正弦扫频试验是指，在规定的环境条件下，按照预定的方向和固定方式，将试验样品放置在振动试验机上，在预定的时间内按照规定的加速度值在一定频率之间来回扫描。主要用于评定试验样品在正弦扫频振动或者共振情况下的结构强度，可以作为单独的试验，也可以作为系列试验的组成部分。
氢燃料电池原理 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
氢燃料电池的工作原理 燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3 部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图 1[3]。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。 以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，其工作原理如下： (1) 氢气通过管道或导气板到达阳极； (2) 在阳极催化剂的作用下，1 个氢分子解离为 2 个氢质子，并释放出 2 个电子，阳极反应为： H2→2H++2e。 (3) 在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O 总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O 电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。
3 PEMFC 的特点及研发应用现状 燃料电池种类较多，PEMFC 以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。 PEMFC 发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外，还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件，以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括：燃料及氧化剂贮存及其循环单元，电池湿度、温度调节单元，功率变换单元及系统控制单元。图 2 是一个典型的PEMFC 发电系统示意图[4]。 (1) PEMFC 作为移动式电源的应用 PEMFC 作为移动式电源的应用领域分为两大类：一是可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用是手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看，PEMFC 是技术最成熟的电动车动力电源。
GBT 24548-2009燃料电池电动汽车术语 1范围 本标准规定了与燃料电池电动汽车相关的术语及其定义。 本标准适用于使用气态氢的燃料电池电动汽车整车及部件。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 19596电动汽车术语 GB/T 20042.1质子交换膜燃料电池术语 3术语和定义 GB/T 19596和GB/T 20042.1中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 3.1通用术语 3.1.1 燃料电池fuel cell 将外部供应的燃料和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能、热能和其他反应产物的发电装置。 3.1.2 燃料电池电动汽车fuel cell electdc vehicle；FCEV 以燃料电池系统作为动力源或主动力源的汽车。 3.1.3 冷启动cold start 在充分的浸车之后，在标准环境温度进行启动。 注：对于一个测试程序，一般推荐浸车时间应该是在12h到36 h之间，浸车期间车辆不应该启动，且应保持在规定的温度范围内。 3.1.4 热启动hot start 关机后启动，此时燃料电池系统的温度还在其正常工作温度范围内。 3.1.5 启动时间start-up time 在启动程序初始化后，燃料电池系统达到规定输出功率的时间。 注：包括热启动时间和冷启动时间。 3.1.6 运行压力operating pressure 系统在工作时的压力。 3.1.7 减压depressurize 将高压压力容器或管路中的压力降低至工作所需压力的过程。 3.1.8 燃料放空defuel
燃料电池汽车的动力传动系统设计 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。 燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动 机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动 ，就可使车辆在路上行驶，燃料电池的能量转 换效率比内燃机要高 2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 ，因此燃料电池车 辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求 ，汽车动力系统将从现在以汽油等化 石燃料为主慢慢过渡到混合动力 ，最终将完全由清洁的燃料电池车替代。 近几年来，燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制 造厂，如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电 池汽车，并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。 目前，燃料电池轿车的样车正在 进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本 田的FCX Clarity 最高时速达到了 160 km/h[8];丰田燃料电池汽车 FCHV-adv 已经累计运行 了 360,000 km 的路试,能够在零下37度启动，一次加氢能够从大阪行驶到东京 （560公 里）。 在我国科技部的支持下，燃料电池汽车技术得到了迅速发展。 2007年，我国第四代燃料电池 轿车研制成功，该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km 。2008年,20燃料电池示范 汽车又 在北京奥运进行了示范运行。 2010年，包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有 196辆燃 料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。 燃油绘济性 排放环保 l ;uel economic exhaust eih ironmen(al protection Internal combustion engine Shori peicxl Mid peitxl Long pei 氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用 一、通信备用电源系统简介 通信基站一般用市电供电，为保证基站正常工作，需要给基站配备备用电源系统如铅酸蓄电池组和移动油机，在断电时，备用电源系统为基站中的负载供电，保证设备的正常运行。 铅酸蓄电池的优点是比较安全且采购成本较低，其缺点是体积大、笨重、造成一次和二次环境污染、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻。 当铅酸蓄电池因放电时间较长将要退服或出现故障时，移动油机成为现实可用的备用电源，但移动油机后勤保障复杂，需有人值守，有噪声污染及废气污染。 鉴于铅酸蓄电池和移动油机的种种缺点，加之能源危机和人们环保意识的提高，寻求新的备用电源的呼声越来越高，氢燃料电池是最理想的替代者之一。 二、氢燃料电池的原理 氢燃料电池是一种高效电化学能量转换器，把氢气（燃料）和氧气（来自空气）中的化学能直接转化成电能。只要有燃料和空气不断输入，燃料电池就能源源不断地产生电能，因此，燃料电池兼具电池和油机的特点。 燃料在燃料电池的阳极被氧化，生成质子和电子；质子通过电解质迁移到阴极，电子通过外电路迁移到阴极为外界负载提供电能；迁移到阴极的质子、电子和阴极处来自空气中的氧气结合生成水。燃料电池的主要优点包括：高效率（不受“卡诺循环”的限制）、零或超低排放、机械结构简单、扩展容易、安静、安全、可靠、能用可再生能源为燃料、只要有燃料就可连续不断地发电。 三、氢燃料电池与现有备用电源的比较 1、与铅酸电池的比较 和铅酸电池相比，燃料电池的主要优点包括： 适应环境温度范围宽广，基站温度可设定在32℃或更高，这样每年可节约大量空调电费。 只要保证氢气的供应就可持续供电，在发生大的自然灾害时可以保持长时间的通信畅通，为此而保护的生命、财产是难以用金钱来衡量的。 按设定电压稳定输出电能，而不像铅酸电池在剩余电量达到最低值前，放电电压衰减很快且难以预测。 重量轻，不需特殊的承重处理。 占地面积小，安置位置灵活，既可安置在室外也可安置在室内。 寿命设计一般是累计使用时间1500小时、累计开关次数超过600次、储存寿命10年，而铅酸电池几年就要更换。 安全性高，燃料电池系统中有多种传感器，系统可自动采取应对措施，如：当氢气泄漏时，燃料电池控制系统会自动关闭气源，避免泄漏持续；可远程监控，及时发现问题。世界上还没有燃料电池发生氢气燃爆事故。 2、与移动油机的比较 与移动油机比较，氢燃料电池最大优点是： 自动控制，可实现无人值守，通过遥测、遥控手段来监控系统的运行状态及氢气的剩余量，实现远程管理。 低噪音、无废气排放。燃料电池系统机械运动部件较少，所以系统比较安静，其排放物为水，对环境友好。 四、通信备用氢燃料电池系统的应用 1、系统的接入 燃料电池系统可以布置于室内和室外，但作为通信备用电源系统，根据现有通信机房的 4燃料电池汽车操作、维护及基础设施 4.1用户指南及手册 燃料电池汽车整车制造商应 供用户手册，指明汽车特定的操作、燃料和安全特性。至少包括安全操作程序，包含操作环境，汽车上储存、使用的燃料、冷却剂等物质的注意事项。 4.1.1燃料电池车辆存放 （1）氢燃料电池车辆气罐中如已加注氢气的，必须停放于露天场地，确保场地、通道通风条件良好。燃料电池车辆在满足整车密闭空间测试要求后，可停放于室内场地，室内停车场在最高处布置氢气泄漏探测系统和联动排气系统。 （2）停车场地需确保通风条件良好，车辆之间的通道畅通，不得堆放其他杂物。停车场地应远离加油站、加气站、热源、潮湿、可燃设施/可燃物质堆放区域、有腐蚀性气体以及灰尘较大的地方。同时还应避免其他车辆或移动的物体对车辆造成撞击或挤压，防止意外事件的二次影响。 （3）专用停车场应排水、通风良好，场地极端积水高度不得高于车辆涉水高度。 （4）存放期间车辆加氢口必须盖上帽盖，防止雨水及灰尘的侵入，同时必须确保加氢口舱门处于锁闭状态。 （5）对于日常运营状态下的氢燃料电池车辆，不可避免的需要进入地下停车场或则其他相对环境封闭的通用性室内场所。建议车辆操作人员在进入这些场所之前关闭燃料电池系统，以纯电的模式驶入，待离开以上场所之后再重新打开燃料系统的混动模式。 4.1.2燃料电池汽车运营中的日常安全检查 （1）目测高压氢瓶表面是否有损伤。在管路供氢状态下使用肥皂水或检漏液检查氢系统的气密性，主要包括加注接口、加注口压力表、主电磁阀、减压阀、安全阀、放空阀及各接头等，同时检查连接管路的完好性。 （2）目测氢系统框架是否有裂缝、变形等异常现象。 4.1.3燃料电池车辆加氢安全注意事项 （1）燃料电池车用氢气必须符合国家标准GB/T 37244-2018《质子交换膜燃料电池汽车用燃料氢气》要求。 （2）车辆到达加氢车位后应关闭燃料电池系统、拉紧手刹，夜间应关闭车灯。 38/53 2006年(第28卷)第8期 汽车工程AutomotiveEngineering 2006(Vo.l28)No.8 2006163 燃料电池汽车动力总成结构配置及参数优化匹配 贠海涛,万钢,孙泽昌 (同济大学汽车学院,上海 201804) [摘要] 结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,分3个步骤阐述燃料电池汽车动力总成结构配置和参数匹配的一般方法。第1步,通过分析燃料电池的特性论证了动力总成结构配置的优化解决方案。第2步,通过分析不同类型功率部件特性阐述了主要功率部件选型的依据,并且根据设计性能要求进行动力总成主要部件基本参数设计。第3步,进行燃料电池混合动力总成参数优化匹配的研究。仿真和实验台测试的结果证明所设计的燃料电池大客车动力总成满足要求。 关键词:燃料电池汽车,动力总成,结构配置,参数匹配AStudyonConfigurationandParametersOptimizationof Drive-trainforFuelCellVehicle YunHaitao,WanGang&SunZechang AutomobileSchool,TongjiUniversity,Shanghai 201804 [Abstract] Aimingatthedevelopmentofafuelcellbusdrive- train,ageneralmethodoftheconfigurationandparametersoptimizationofadrive-trainforfuelcellvehicleispresentedwiththreesteps.Firs,taconfiguration schemeofhybriddrive-trainsystemisadoptedbasedontheanalysisonthecharacteristicsoffuelcel;lSecond,ac-cordingtotheperformancerequirementsoffuelcellvehicle,theappropriatetypesofmajorpow ercomponentsareselectedandtheirbasicparametersaredefined;Third,anoptimizingsimulati oniscarriedoutontheparametersofhybridpowersystemoffuelcellbus.Theresultsofsimulatio nandtestsshowthattherequirementsoffuelcellbusareme.t Keywords:Fuelcellvehicle,Drive-train,Configuration,Parametersoptimization 系统结构简单等优点,但同时也存在一些问题。 1 前言 从能量转换角度看,燃料电池汽车与传统汽车有着本质的区别,这就要求燃料电池汽车动力系统采用全新的结构形式。文中在深入分析燃料电池动力系统特性的基础上,结合燃料电池大客车动力系统的实际开发过程,系统研究并提出了燃料电池汽车动力总成结构设计及参数匹配的一般方法。 AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2 WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图 表1 模块附件表： 表2 车载系统附件表： 2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若 不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用 燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法 编制说明 一、 任务来源 本标准修订项目由国家标准化管理委员会下达，项目编号20110009-T-339，项目名称《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》， 二、 制定目的和意义 发展氢燃料电池电动汽车有着深远意义。燃料电池电动汽车是以氢作为燃料的新型汽车，其排放只有水，是名副其实的零排放汽车。燃料电池电动汽车还具有工作效率高、低噪声、行驶平稳和不依赖石油等诸多优点，是未来汽车发展的方向。我国政府从汽车工业发展和节能减排的重大目标出发，对燃料电池电动汽车的发展予以大力支持。 车载氢系统是氢燃料电池电动汽车的关键部件，承担氢气的加注、储存、供给的重要任务，车载高压储氢系统也是燃料电池电动汽车的重要安全部件。制定车载氢系统标准，对于燃料电池电动汽车的研发、生产和产业化，能起到推动和保障作用。 “十一五”期间，我们完成了燃料电池电动汽车车载氢系统技术要求标准，本标准依据我国各类车载高压气体燃料，例如压缩天然气、液化石油气以及燃料电池电动汽车等相关标准，并充分借鉴国外相关行业的标准（或草案）、规范等，制定了车载氢系统技术条件。作为配套标准，燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法标准将为技术条件的标准执行提供试验方法，保证执行中的准确性。 三、 制定原则和主要参考文件 在标准的制定过程中，总的原则是： 立足国内燃料电池汽车的研发和示范运行基础，同时参考国外先进经验和国际标准或国际标准的阶段性草案； 科研机构、大学、企业共同参与标准的起草和讨论； 起草过程，充分考虑和现有标准的统一和协调。 GB/TXXXX的起草过程中，主要的参考文件有： GB/T 24548-2009 燃料电池电动汽车术语 1 / 13 AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2 WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图 2 / 13 表1 模块附件表： 表2 车载系统附件表： 2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若 不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用 氢燃料电池电堆系统控制方案 2 2020年4月19日 AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2 WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图 3 2020年4月19日 表1 模块附件表： 表2 车载系统附件表： 2.1 模块 冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，经过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 《燃料电池车载供氢系统振动试验技术要求》 征求意见稿编制说明 一、项目概况 1.1 项目来源 本标准由张家港氢云新能源研究院有限公司提出并作为技术归口单位。 近年来中国在FCEV 领域取得较大进展，形成了从整车到关键部件的综合研发能力，尤其是商用燃料电池汽车成果丰硕，关键部件类产品取得多项突破。国内外也形成了一系列标准，但针对车载系统的振动条件没有相应标准，各主机厂对于车载供氢系统的振动试验，要么根据本企业企标，或者根据电池包振动标准，各标准差异巨大，对燃料电池供氢系统也不具有针对性，不利于产业化发展。 基于以上原因，张家港氢云新能源研究院提出制定相应标准，以适应新的产业发展现状。 本标准为推荐性团体标准，标准编号为T/CAAMTB 12-2018。 1.2 主要参与单位与工作组情况 本标准起草单位：张家港氢云新能源研究院有限公司、张家港富瑞氢能装备有限公司、张家港清研检测技术有限公司、郑州宇通客车股份有限公司、上海重塑能源科技有限公司。 2018年9月，该标准正式立项并成立工作组。工作组包括了研究机构、整车厂、零部件企业以及检测中心，在接到这次制定任务后，工作组全体成员就分别在2018 年9月至2019 年4 月期间多次文件交流，研究技术内容，起草标准文本。 1. 研究国内外的技术发展现状； 2. 研究全球技术法规GTR 13 及其他相关标准的内容； 3. 重点研究国内车载氢系统振动试验部分的内容； 工作组根据工作组成员的业务领域将任务划分如下： 又经过几轮讨论，于2019年4月对压缩氢气储存系统的随机振动试验方法形成第一次征求意见稿。 1.3 国内外情况 1．国外相关标准 我们收集到的国外标准有《Global technical regulation No.13》、《NASA safety Standard For Hydrogen And Hydrogen Systems》、《CSA-AMANSI FC1-2004for design/construction》。 《Global technical regulation No.13》提到供氢系统应能够承受车辆正常运行时产生的热、电、结构、热等作用，并详细规定了部分阀体的扫频振动试验方法；《NASA safety Standard For Hydrogen And Hydrogen Systems》提到容器的支撑结构应该满足振动要求；《CSA-AMANSI FC1-2004for 研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。 本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展 了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计 燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级 电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰 值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的 能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构 直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。 辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的 燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减 氢燃料电池电堆系统控制方案 案场各岗位服务流程 销售大厅服务岗： 1、销售大厅服务岗岗位职责： 1)为来访客户提供全程的休息区域及饮品; 2)保持销售区域台面整洁; 3)及时补足销售大厅物资,如糖果或杂志等; 4)收集客户意见、建议及现场问题点； 2、销售大厅服务岗工作及服务流程 阶段工作及服务流程 班前阶段1）自检仪容仪表以饱满的精神面貌进入工作区域 2）检查使用工具及销售大厅物资情况，异常情况及时登记并报告上级。 班中工作程序服务 流程 行为 规范 迎接 指引 递阅 资料 上饮品 （糕点） 添加茶水 工作 要求 1）眼神关注客人，当客人距3米距离 时，应主动跨出自己的位置迎宾，然后 侯客迎询问客户送客户 注意事项 15度鞠躬微笑问候：“您好！欢迎光临！”2）在客人前方1-2米距离领位，指引请客人向休息区，在客人入座后问客人对座位是否满意：“您好！请问坐这儿可以吗？”得到同意后为客人拉椅入座“好的，请入座！” 3）若客人无置业顾问陪同，可询问：请问您有专属的置业顾问吗？，为客人取阅项目资料，并礼貌的告知请客人稍等，置业顾问会很快过来介绍，同时请置业顾问关注该客人； 4）问候的起始语应为“先生-小姐-女士早上好，这里是XX销售中心，这边请”5）问候时间段为8:30-11:30 早上好11:30-14:30 中午好 14:30-18:00下午好 6）关注客人物品，如物品较多，则主动询问是否需要帮助（如拾到物品须两名人员在场方能打开，提示客人注意贵重物品）； 7）在满座位的情况下，须先向客人致歉，在请其到沙盘区进行观摩稍作等 待； 阶段工作及服务流程 班中工作程序工作 要求 注意 事项 饮料（糕点服务） 1）在所有饮料（糕点）服务中必须使用 托盘； 2）所有饮料服务均已“对不起，打扰一 下，请问您需要什么饮品”为起始； 3）服务方向：从客人的右面服务； 4）当客人的饮料杯中只剩三分之一时， 必须询问客人是否需要再添一杯，在二 次服务中特别注意瓶口绝对不可以与 客人使用的杯子接触； 5）在客人再次需要饮料时必须更换杯 子； 下班程 序1）检查使用的工具及销售案场物资情况，异常情况及时记录并报告上级领导； 2）填写物资领用申请表并整理客户意见；3）参加班后总结会； 4）积极配合销售人员的接待工作，如果下班时间已经到，必须待客人离开后下班； (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920530153.5 (22)申请日 2019.04.18 (73)专利权人 上海楞次新能源汽车科技有限公 司 地址 201821 上海市嘉定区叶城路1288号6 幢J523室 (72)发明人 马天才 马荣杰 徐博 刘广辉 卢文 (74)专利代理机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 31225 代理人 陈源源 (51)Int.Cl. B60L 3/00(2019.01) B60L 58/30(2019.01) (54)实用新型名称一种燃料电池汽车供氢系统管理装置(57)摘要本实用新型涉及一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，电源电路连接隔离电源电路，瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。与现有技术相比，本实用新型能够对汽车行驶过程中的加速度进行检测和监控，当加速度瞬间超过设定的范围后，及时控制氢管路控制系统关闭氢瓶阀门，保证整 车安全。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 210139779 U 2020.03.13 C N 210139779 U 权 利 要 求 书1/1页CN 210139779 U 1.一种燃料电池汽车供氢系统管理装置，包括CPU电路、电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的CPU电路分别连接电源电路、隔离电源电路、瓶阀驱动电路、CAN通讯电路和模拟量输入电路，所述的电源电路连接隔离电源电路，所述的瓶阀驱动电路和模拟量输入电路均连接隔离电源电路，其特征在于，还包括加速度传感器电路，该加速度传感器电路分别连接CPU电路和隔离电源电路。 2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的模拟量输入电路还连接温度传感器、压力传感器和氢气浓度传感器中的一个或多个。 3.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的加速度传感器电路采用ADI的ADXL345芯片。 4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的CPU电路采用NXP的MC9S08DZ60处理器。 5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的电源电路采用TPS5430-Q1 DCDC电源管理芯片。 6.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的隔离电源电路采用ADI的ADUM5201W电源隔离芯片。 7.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的瓶阀驱动电路采用英飞凌的TLE6232GP芯片。 8.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的CAN通讯电路采用NXP的PCA82C250芯片的CAN收发器。 9.根据权利要求1所述的燃料电池汽车供氢系统管理装置，其特征在于，所述的模拟量输入电路采用ADI的AD8628芯片。 2 word 整理版 AIR OUT AIR IN H2IN DI-WEG IN DI-WEG OUT 图1 1号电堆模块系统图 H2PURGE1 24V H2PURGE2 WEXPT 图2 车用1号电堆系统系统图word整理版 表1 模块附件表： 表2 车载系统附件表： 2.1 模块 ●冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 ●氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4做到一个阀组（manifold）上。 ●阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 ●外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 ●氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 ●氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1个。 要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水，若 不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 ●电堆空气出口压力 电堆出口压力，采用电磁比例阀EPV-A6和电堆出口压力表PT-A5形成回路来控制。为防止憋压，比例阀为常开阀。 ●电堆高压输出正负极对结构接地（搭铁）绝缘电阻检测 电堆高压输出正负极对结构接地的绝缘电阻小时，会危害电堆的安全。在模块中需要加入检测单元。绝缘电阻的要求，单节电池为1200欧，150节为180千欧。 ●电机调速器的电源 因空压机的功率一般大于1kW，采用电堆的高压电源，在启动或停止的过程中需要外电源供电。启动和停止时由预充电电源PS-HV6供电。 氢气循环泵，因功率一般小于500W，且只在电堆工作时运行，采用外部24VDC单独供电。 ●节电池电压巡检单元 节电池电压巡检单元，与电堆的结构做到一起，自带MPU，与模块控制器采用通讯联系（CAN和RS485）。这样会使检测电缆最短，提高可靠性和美观。 ●模块控制器 控制器的MCU选用飞思卡尔的MC9S12CE，硬件和壳体，若能采购满足要求的现成控制器，则采购；实验调试完成后，沿用 车载储氢系统标准统计文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256） 车载储氢系统标准统计 时间：2014-08-27 08:45:08来源： 随着各国对燃料电池汽车产业的不断投入，燃料电池汽车技术逐渐成熟，全球各大汽车集团均有燃料电池汽车商业化的计划。各国及各区域燃料电池汽车相关标准也在不断制定和完善中。目前的燃料电池汽车新标准制定主要集中于燃料电池系统及车载储氢系统两大方面。其中车载储氢系统的标准主要侧重于储氢系统的测试及加注方面。 世界各国对于车载储氢系统标准制定的进展情况各不相同，主要的标准体系包括欧盟标准、美国标准及日本标准。我国燃料电池汽车车载储氢系统标准在北京奥运会及上海世博会燃料电池示范运行的基础上同时借鉴国外标准，已有了初步的发展。目前的车载储氢系统的主要标准统计如下： 表1 国内车载储氢系统相关标准 序 号 标准号标准名称备注1 GB/T24548- 2009 燃料电池汽车整车术语 2 GB/T24549- 2009 燃料电池汽车安全要求 3 GB/T29123- 2012示范运行氢燃料电池电动汽车技 术规范 4 GB/T26990- 2011燃料电池电动汽车车载氢系统技 术要求 5 GB/T29126- 2012燃料电池电动汽车车载氢系统试 验方法 中各部件的性能要求及测试方法给出规定。JIGA标准针对车载储氢瓶的设计、制造/批试验及型式试验给出了明确规定。联合国即将发布的燃料电池车辆全球技术法规（GTR）将大部分采用日本的标准，因此日本的燃料电池汽车生产商将在新能参数方面不必做过多的调整，这也体现了目前日本在燃料电池汽车技术方面的领先地位。未来中国燃料电池汽车事业的发展仍任重而道远。 燃料电池汽车发展动力 一、引言 早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中，预想家们就预言，有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素，它能够从水中制成；它出奇地洁净；燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时，它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。 当人类步人21世纪，开始面临着巨大的能源压力。传统的能源（主要是不可再生的化石燃料）正 日趋枯竭，过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染，甚至加速气候变化，因此要实现经济、社会的可持续发展，寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作 为最洁净、高效的新能源，已经引起全世界的广泛关注。 燃料电池（FC）技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来，以氢为动力的 燃料电池汽车（FCV）得到了世界各国政府和企业的高度重视，并且取得了重大进展，预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场，以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。 二、燃料电池技概群汽车上的应用 FC是一种将储存有燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且FC运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。 FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用 作辅助电源（APU）。 事实上，人们考虑更多的是FC电动汽车（FCEV），它不同于传统汽车，其动力来自FC，而不是内 燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。此外，在能量耗尽后，FCEV不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来 说尤为方便。 目前开发的FCEV主要用两种类型：纯燃料电池动力车和燃料电池一 蓄电池混合动力车。纯燃料电池动力车采用大功率的FC堆栈，以确保 在没有后备蓄电池的情况下能提供启动、瞬时加速的动力；而燃料电 池--蓄电池混合动力车以蓄电池为主动力，小功率的燃料电池用作续 程器。 当FC用作APU时，汽车使用内燃机驱动，部分燃料通过FC更有效地 转化为电能，它可以为汽 车辅助设备提供充足的功率，使汽车变得更舒适、更环保、更安全。 汽车用FC研究最多、最成功的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。PEMFC作为第五代FC，因为具有能量转化率高、低温启动、无电解质 泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。但是因 为PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提升了成本；而且限 制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。对 于甲醇、汽油等燃料，必须经过重整纯化，从而增加了系统的复杂性。近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大 为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够 实现商业化。 范文范例学习指导DI-WEG IN H2 IN H2 PURGE1 H2 PURGE2 24V蓄电池 图1 1号电堆模块系统图 word整理版 范文范例学习指导 word 整理版H2TK RAD-D15 WEXPT FLT-D11 EMV-D13 WP-D12 HET-D14 氢气瓶组 N2 D15 FLT-DI17 AT AT AT±. 表1模块附件表: 表2车载系统附件表: 模块 冷却液与压缩空气热交换器 因冷却液的温度适应电堆要求，该热交换器的作用，一是压缩空 气温度过高时降温（起中冷器作用），二是压缩空气温度较低时加热。考虑到要适应低温环境，最好采用。 氢气入口压力调整器 电堆的氢气入口压力调整，由PT-H3、EPV-H4、PT-H4组成，通过程序采集压力和控制比例阀来实现。为了控制准确和简单管路，将PT-H2、EV-H2、PT-H3、EPV-H4、PT-H4 做到一个阀组（manifold ）上。 阳极压力保护 为防止氢气入口压力调整器失效，而使阳极产生高压毁坏电堆。采用安全阀SRV-H5保护。 外增湿器 外增湿器采用膜增湿器，用电堆的出口湿空气来增湿电堆得入口干空气。具体是否采用，要看电堆的需求。 氢气循环 氢气循环，一是使阳极的氢气的湿度均匀，二是加热入口的氢气。 氢气吹扫（排放）阀 氢气吹扫阀，是用1个还是在电堆氢气出口的2端各用1 个。要看电堆的阳极结构，因氢气回流后，多少会有一些液态水， 若不能及时吹扫掉，会影响水平较低段的节电池性能，也不利于防冻处理。 电堆空气出口压力氢燃料电池系统在通信系统备用电源中的应用
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