本發(fā)明涉及一種氫能車輛固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)、控制方法及電子設(shè)備，屬于氫能軌道車輛領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、氫氣被公認(rèn)為21世紀(jì)的終極能源，其來源多樣，特別是與可再生能源發(fā)電結(jié)合，不僅可實(shí)現(xiàn)全壽命周期綠色清潔，更拓展了可再生能源的利用方式。而燃料電池是氫能高效利用的重要途徑，具有發(fā)電效率高（40%～60%）、補(bǔ)充燃料時(shí)間短、清潔環(huán)保、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，氫燃料電池技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用在國內(nèi)外氫能源軌道交通車輛。氫氣作為氫燃料電池系統(tǒng)的燃料來源，固態(tài)儲(chǔ)氫罐是軌道交通車輛儲(chǔ)存氫氣的載體。由于軌道交通氫能車輛為長距離、大容量儲(chǔ)氫應(yīng)用場景，有涉氫安全風(fēng)險(xiǎn)，因此正常放置及作業(yè)后回庫需要特殊設(shè)計(jì)的廠房，廠房的建設(shè)周期長、成本高。在故障回庫或者檢修回庫時(shí)，必須將車載氫氣排空才允許回庫，以避免進(jìn)入廠房后氫氣泄漏不能及時(shí)排出造成聚集引起的爆炸，以及極大的資源浪費(fèi)。而當(dāng)車輛處于停機(jī)狀態(tài)時(shí)，固態(tài)儲(chǔ)氫因失去放熱熱源無法快速放氫，自然狀態(tài)放氫非常緩慢，排空時(shí)間很長，效率低。

2、中國專利申請?zhí)?023106644035公開一種應(yīng)用于燃料電池汽車的氫氣回收裝置及其控制方法，所述氫氣回收裝置包括：排空氫氣接口、第一氫氣壓縮機(jī)、電磁閥、第二氫氣壓縮機(jī)、緩沖罐和儲(chǔ)氫罐。該專利設(shè)置了緩沖罐和儲(chǔ)氫罐對燃料電池汽車排出的氫氣進(jìn)行回收，并在排空氫氣壓力與緩沖罐氫氣壓力的差下降到限定值后，通過第一氫氣壓縮機(jī)加速抽取剩余氫氣，加快燃料電池汽車車載氫系統(tǒng)排空氫氣的速度，節(jié)省了燃料電池汽車車載氫系統(tǒng)排空氫氣花費(fèi)的時(shí)間。但該專利公開的氫氣回收裝置適用于汽車高壓儲(chǔ)氫場景，該場景為短途運(yùn)輸場景，可直接在車體上進(jìn)行頻繁充放氣。而軌道交通氫能車輛的儲(chǔ)氫方式為固態(tài)儲(chǔ)氫，氫氣充放需要在固定廠房內(nèi)進(jìn)行，且目前固態(tài)儲(chǔ)氫放氫需要熱源，現(xiàn)有技術(shù)沒有反向倒灌機(jī)制，因此，對于軌道交通固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收，亟需提供一個(gè)有效的技術(shù)方案解決停機(jī)狀態(tài)下的氫氣回收問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種氫能車輛固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，通過解決固態(tài)儲(chǔ)氫失去放熱熱源或者低溫啟動(dòng)的條件下快速放氫的問題，實(shí)現(xiàn)對軌道交通固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣進(jìn)行安全快速有效的回收。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：?一種固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加氫口、氫氣緩沖罐、截止閥、泄放閥、若干儲(chǔ)氫罐和車輛控制電池，其特征在于，

3、所述系統(tǒng)還包括溫度控制裝置、倒灌裝置，所述溫度控制裝置包括加熱器、溫度傳感器、冷卻液和熱能調(diào)節(jié)裝置，

4、所述加熱器與所述車輛控制電池相連，用于提供所述儲(chǔ)氫罐放氫需要的熱量，所述溫度傳感器安裝在所述加熱器和所述車輛控制電池之間，用于監(jiān)測所述加熱器的溫度，所述冷卻液和所述熱能調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)節(jié)所述儲(chǔ)氫罐的溫度；

5、所述倒灌裝置包括第二手動(dòng)閥、氫氣壓縮機(jī)、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器，所述第二手動(dòng)閥的一端與所述加氫口連接，另一端與所述截止閥連接，實(shí)現(xiàn)氫氣回收時(shí)通過所述加氫口反向倒灌入所述氫氣緩沖罐內(nèi)，所述氫氣壓縮機(jī)的一端連接在所述加氫口和所述氫氣緩沖罐之間，另一端連接所述氫氣緩沖罐，用于將剩余氫氣壓縮回收至所述氫氣緩沖罐內(nèi)，所述第一壓力傳感器的一端連接對應(yīng)的所述儲(chǔ)氫罐，另一端連接在所述截止閥和所述泄放閥之間，用于監(jiān)測對應(yīng)的所述儲(chǔ)氫罐內(nèi)的壓力值，所述第二壓力傳感器安裝在所述氫氣壓縮機(jī)和所述氫氣緩沖罐之間，用于監(jiān)測所述氫氣緩沖罐內(nèi)的壓力值。

6、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還可以對本發(fā)明作進(jìn)一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案：

7、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括導(dǎo)熱管，所述導(dǎo)熱管的一端與所述氫氣緩沖罐連接，另一端與所述冷卻液連接。

8、基于同一個(gè)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收控制方法，所述控制方法應(yīng)用于上述的固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，所述控制方法包括以下步驟：步驟1），接收到放氫指令，開啟所述第二手動(dòng)閥；步驟2），判斷所述冷卻液的溫度是否在第一溫度閾值和第二溫度閾值之間；當(dāng)所述冷卻液的溫度不大于所述第一溫度閾值時(shí)，所述車輛控制電池對所述加熱器進(jìn)行加熱直到所述冷卻液的溫度大于所述第一溫度閾值時(shí)，使得所述儲(chǔ)氫罐開始放氫；當(dāng)所述冷卻液的溫度大于所述第二溫度閾值時(shí)，所述車輛控制電池停止對所加熱器加熱；

9、步驟3），判斷所述第一壓力傳感器的壓力值是否大于所述第二壓力傳感器的壓力值，當(dāng)所述第一壓力傳感器的壓力值不大于所述第二壓力傳感器的壓力值時(shí)，開啟所述氫氣壓縮機(jī)將儲(chǔ)氫罐內(nèi)的氫氣抽至氫氣緩沖罐；

10、步驟4），判斷所述第一壓力傳感器的壓力值是否小于第一壓力閾值，當(dāng)所述第一壓力傳感器的壓力值小于所述第一壓力閾值時(shí)，所述車輛控制電池停止對所述加熱器加熱，所述氫氣壓縮機(jī)繼續(xù)將儲(chǔ)氫罐內(nèi)的氫氣抽至氫氣緩沖罐直到所述第二壓力傳感器的壓力值小于所述第一壓力閾值；

11、步驟5），判斷所述第二壓力傳感器的壓力值是否小于所述第一壓力閾值，當(dāng)?shù)诙毫鞲衅鞯膲毫χ敌∮谒龅谝粔毫﹂撝禃r(shí)，關(guān)閉所述第二手動(dòng)閥。

12、在其中一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，所述步驟2）還包括：

13、當(dāng)所述冷卻液的溫度不大于第三溫度閾值時(shí)，所述車輛控制電池對所述加熱器進(jìn)行加熱直到所述冷卻液的溫度大于所述第三溫度閾值，使得所述儲(chǔ)氫罐開始放氫，其中，所述第三溫度閾值為所述第一溫度閾值和所述第二溫度閾值的平均值。

14、基于同一個(gè)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)處理器；所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)上述控制方法的步驟。

15、有益效果

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

17、（1）本發(fā)明提供的氫氣回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：當(dāng)燃料電池模塊停止供熱給固態(tài)儲(chǔ)氫放氫用時(shí)，通過車載控制電池對加熱器加熱的方式為固態(tài)儲(chǔ)氫加熱，滿足固態(tài)儲(chǔ)氫快速大流量放氫；

18、（2）本發(fā)明提供的氫氣回收系統(tǒng)采用車輛和地面既有的裝置，只需要新增加熱器、第二手動(dòng)閥和氫氣壓縮機(jī)即可實(shí)現(xiàn)快速將車載固態(tài)儲(chǔ)氫儲(chǔ)氫反向回收至地面氫氣緩沖罐內(nèi)，大大節(jié)約排空時(shí)間，避免了氫氣資源浪費(fèi)，保證氫能車輛可以安全回庫；

19、（3）本發(fā)明提出的氫氣回收控制方法將氫氣回收分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段根據(jù)儲(chǔ)氫罐內(nèi)和氫氣緩沖罐內(nèi)的壓力差，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫罐內(nèi)氫氣快速自由的反沖至氫氣緩沖罐內(nèi)，第二階段當(dāng)氫氣自由回收達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，氫氣壓縮機(jī)自動(dòng)開啟，直至將儲(chǔ)氫罐內(nèi)的壓力和管道內(nèi)的壓力抽至第一壓力閾值就停止工作，完成氫氣回收的全部工作；

20、（4）氫氣緩沖罐內(nèi)回收的氫氣經(jīng)過提純和加壓，從加氫機(jī)內(nèi)再次供給氫能車輛使用，實(shí)現(xiàn)氫氣的循環(huán)利用，大大節(jié)約成本。

技術(shù)特征：

1.一種固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加氫口、氫氣緩沖罐、截止閥、泄放閥、若干儲(chǔ)氫罐和車輛控制電池，其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括導(dǎo)熱管，所述導(dǎo)熱管的一端與所述氫氣緩沖罐連接，另一端與所述冷卻液連接。

3.一種固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收控制方法，其特征在于，所述控制方法應(yīng)用于權(quán)利要求1所述的固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，所述控制方法包括以下：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收控制方法，其特征在于，所述步驟2）還包括：

5.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括存儲(chǔ)器、一個(gè)或多個(gè)處理器；所述存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)有一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求3~4任一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括加氫口、氫氣緩沖罐、截止閥、泄放閥、若干儲(chǔ)氫罐和車輛控制電池，所述系統(tǒng)還包括溫度控制裝置、倒灌裝置，溫度控制裝置包括加熱器、溫度傳感器、冷卻液和熱能調(diào)節(jié)裝置，倒灌裝置包括第二手動(dòng)閥、氫氣壓縮機(jī)、第一壓力傳感器和第二壓力傳感器。所述系統(tǒng)通過解決固態(tài)儲(chǔ)氫失去放熱熱源或者低溫啟動(dòng)的條件下快速放氫的問題，實(shí)現(xiàn)對軌道交通固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣進(jìn)行安全快速有效的回收，解決車輛不攜帶氫氣安全回庫的問題，解決氫氣浪費(fèi)問題，及氫氣進(jìn)行快速回收并循環(huán)利用的問題。本發(fā)明還提供一種固態(tài)儲(chǔ)氫氫氣回收控制方法和電子設(shè)備。

技術(shù)研發(fā)人員：唐艷麗,龍?jiān)?江大發(fā),付鵬,黃海,郭唱,張宏應(yīng),文午,李玉梅,付亞娥,周毅曦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中車株洲電力機(jī)車有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10