本發(fā)明涉及一種現(xiàn)實裝置及其檢測方法，特別是一種氫燃料電池車耗氫量實時顯示裝置及其檢測方法。
背景技術：
氫氧燃料電池是氫氣和氧氣在催化劑的環(huán)境下發(fā)生電化學反應，其反應產(chǎn)物只有水沒有其他產(chǎn)物。其反應原理為：
而燃料電池汽車就是以燃料電池為動力源的汽車，其具有行駛距離長，加燃料時間短，無污染物排放，低噪聲，能量效率高等特點，被認為最有發(fā)展前途的新能源車。
燃料電池車因其燃料以氣態(tài)存儲，其消耗量不容易像液態(tài)燃油那樣可以用量油尺量出并顯示余量。與傳統(tǒng)燃油汽車相比，油箱里燃料儲量無論是100％還是只剩10％，并不影響其向發(fā)動機供油，即不影響發(fā)動機功率。而且還可根據(jù)當前行駛速度、單位時間和供油量等情況計算瞬時油耗，根據(jù)剩余的油量，通過相關計算可即時得出還可行駛距離(剩余里程)、平均油耗等。而燃料電池汽車，儲氫裝置目前采 用氣態(tài)儲氫，其儲量多少是通過壓力來表示的，而壓力隨氫氣消耗是不斷減少的，不同的壓力將影響其向燃料電池輸送氫氣的效率。所以設計一種氣體燃料消耗量的顯示裝置就顯得尤為重要。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種氫燃料電池車耗氫量實時顯示裝置及其檢測方法，它可以幫助駕駛者及時觀測儲氫罐中的燃料余量，并根據(jù)行駛狀態(tài)及路況計算出燃料電車可行里程。
為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
一種氫燃料電池車耗氫量實時顯示裝置，其特征在于：包含氫燃料電池、供氫管路、穩(wěn)壓機構、體積流量計、溫度傳感器和顯示模塊，供氫管路一端與儲氫罐連接，供氫管路另一端與氫燃料電池連接，穩(wěn)壓機構、體積流量計和溫度傳感器沿供氣方向依次設置在供氫管路上，顯示模塊為計算核心用于將氫氣體積換算為氫氣質量，體積流量計與顯示模塊通信連接用于測量氫燃料電池消耗的氫氣體積，溫度傳感器與顯示模塊通信連接用于采集氫氣溫度信息。
進一步地，所述穩(wěn)壓機構調整壓力為0.2MPa。
進一步地，所述穩(wěn)壓機構包含普通穩(wěn)壓閥、溢流式穩(wěn)壓閥和回流管，普通穩(wěn)壓閥輸出端與溢流式穩(wěn)壓閥輸入端連接，回流管一端與溢流式穩(wěn)壓閥的溢流出口連接，回流管另一端與普通穩(wěn)壓閥和溢流式穩(wěn)壓閥之間供氫管路連通。
進一步地，所述顯示模塊包含單片機和顯示屏，單片機用于運算 采集到的體積溫度數(shù)據(jù)，顯示屏用于顯示運算結果。
進一步地，所述供氫管路上設置有第一壓力表和第二壓力表，第一壓力表設置在供氫管路進口端部，第二壓力表設置在供氫管路出口端部。
一種氫燃料電池車耗氫量實時檢測方法，其特征在于包含以下步驟：
步驟一：通過體積流量計采集氫氣的氣體體積V，溫度傳感器采集氫氣的溫度T；
步驟二：記錄初始的氫氣充氣質量m0，當不知道初始氫氣充氣質量時，第一壓力表測量儲氫罐初始氫氣壓力P0，然后通過計算公式m0＝P0V0M/RT計算得到氫氣初始質量m0，其中V0為儲氫罐儲存體積，M為氫氣氣體摩爾質量，R為通用氣體常數(shù)；
步驟三：使用一段時間t之后，體積流量計采集使用的氫氣體積為Vt，將氫氣的體積代入質量計算公式mt＝PVtM/RT計算得到損耗的氫氣質量mt，其中P為體積流量計的氣體壓強，取值為0.2MPa，從而剩余氫氣質量m1＝m0-mt；
步驟四：計算剩余氫氣可行使距離，使用一段時間t之后，讀取里程表行使距離為S1，消耗的氫氣質量為mt，從而剩余氫氣質量m1，根據(jù)比例mt/S1＝m1/S2計算得到剩余氫氣可行使距離S2。
進一步地，所述溫度T為時間t內的平均溫度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點和效果：結構簡單、成本低廉并且計量準確，利用已有的較為便宜的體積流量計改進可以避免 使用昂貴的質量流量計，推導式氣體質量流量計對小分子氣體無法測量，該設計裝置可以在不使用昂貴質量流量計的情況下，精確測出氫氣的消耗量；雙穩(wěn)壓閥的使用可以維持壓力的精確穩(wěn)定而且第一個穩(wěn)壓閥的使用可以滿足溢流式穩(wěn)壓閥溢流出的氣體回流，帶回流管的設計可以保證在使用精度較高的溢流式穩(wěn)壓閥時不排放危險氣體，現(xiàn)在測量氣體燃料余量的方法，大多采用重量法，雖然利用加速度與重量傳感器可以測出燃料余量，但是在爬坡加速時測量數(shù)據(jù)會產(chǎn)生偏差，與實際余量不符，而利用本方法不會產(chǎn)生此種偏差，即一般只通過看還剩余多少氣壓來看是否要加氫，而本方法不僅能得到瞬時耗氫量與平均耗氫量，即Kg/100Km，而且還可通過計得到剩余氫氣的重量(Kg)，以及按當前耗氫量，還可行駛多少距離(Km)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的氫燃料電池車耗氫量實時顯示裝置示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
如圖所示，本發(fā)明的一種氫燃料電池車耗氫量實時顯示裝置，包含氫燃料電池1、供氫管路2、穩(wěn)壓機構、體積流量計3、溫度傳感器4和顯示模塊5，供氫管路2一端與儲氫罐連接，供氫管路2另一端與氫燃料電池1連接，穩(wěn)壓機構、體積流量計3和溫度傳感器4沿 供氣方向依次設置在供氫管路2上，顯示模塊5為計算核心用于將氫氣體積換算為氫氣質量，體積流量計3與顯示模塊5通信連接用于測量氫燃料電池消耗的氫氣體積，溫度傳感器4與顯示模塊5通信連接用于采集氫氣溫度信息。
穩(wěn)壓機構調整壓力為0.2MPa。穩(wěn)壓機構包含普通穩(wěn)壓閥6、溢流式穩(wěn)壓閥7和回流管8，普通穩(wěn)壓閥6輸出端與溢流式穩(wěn)壓閥7輸入端連接，回流管8一端與溢流式穩(wěn)壓閥7的溢流出口連接，回流管8另一端與普通穩(wěn)壓閥6和溢流式穩(wěn)壓閥之間7供氫管路2連通。顯示模塊5包含單片機和顯示屏單片機用于運算采集到的體積溫度數(shù)據(jù)，顯示屏用于顯示運算結果。供氫管路2上設置有第一壓力表9和第二壓力表10，第一壓力表9設置在供氫管路2進口端部，第二壓力表10設置在供氫管路2出口端部。兩個壓力表的是用是為了檢測管路中的壓力值，其中第一壓力表9用于檢測直接從儲氫罐流入到供氫管道中的氫氣壓力，可以幫助使用者了解估測儲氫罐的狀態(tài)，如該壓力減少過快，則考慮儲氫罐是否有泄漏等等；第二壓力表10是用于檢測供入到燃料電池組的壓力值是否為0.2MPa，這也是輸入燃料電池實際壓力。該數(shù)值也用于最終計算瞬時耗氫量、可行駛里程等。
該裝置是在傳統(tǒng)體積流量計的基礎上改進的，溫度傳感器的利用可以得到溫度影響的修正影響因數(shù)，而且燃料電池的供氣壓力是一定的0.2MPa，穩(wěn)壓閥的使用可以保證供氣壓力維持在0.2MPa，而且根據(jù)精度值較高的溢流式穩(wěn)壓閥與氫氣不可泄露的特點將溢流出去的氫氣回流與另一個普通減壓式穩(wěn)流閥配合使用，可以在保持壓力的情 況下保持精度。經(jīng)過嚴格控制壓力的氫氣氣體流經(jīng)體積流量計，可以得到流入到燃料電池的氫氣體積，然后利用該壓力條件下測到的氫氣狀態(tài)的實驗質量，并且利用體積流量計的外接端口連接到裝有單片機的顯示屏上，計算以后實現(xiàn)實時耗氫量的顯示功能。該裝置可以幫助駕駛者及時觀測儲氫罐中的燃料余量，并根據(jù)行駛狀態(tài)及路況計算出燃料電池車可行里程，這對于普通駕駛者是必要的。因為現(xiàn)在加氫站不是很多，這種顯示裝置的實現(xiàn)可以及時提醒駕駛者加氫以滿足后續(xù)駕駛。而且利用體積流量計改裝的這種顯示裝置可以避免使用昂貴的質量流量計，雙穩(wěn)流閥以及溫度傳感器的使用可以保證該裝置的測試精度。
一種氫燃料電池車耗氫量實時檢測方法，包含以下步驟：
步驟一：通過體積流量計采集氫氣的氣體體積V，溫度傳感器采集氫氣的溫度T；
步驟二：記錄初始的氫氣充氣質量m0，當不知道初始氫氣充氣質量時，第一壓力表測量儲氫罐初始氫氣壓力P0，然后通過計算公式m0＝P0V0M/RT計算得到氫氣初始質量m0，其中V0為儲氫罐儲存體積，M為氫氣氣體摩爾質量，R為通用氣體常數(shù)；
步驟三：使用一段時間t之后，體積流量計采集使用的氫氣體積為Vt，將氫氣的體積代入質量計算公式mt＝PVtM/RT計算得到損耗的氫氣質量mt，其中P為體積流量計的氣體壓強，取值為0.2MPa，從而剩余氫氣質量m1＝m0-mt；
步驟四：計算剩余氫氣可行使距離，使用一段時間t之后，讀取 里程表行使距離為S1，消耗的氫氣質量為mt，從而剩余氫氣質量m1，根據(jù)比例mt/S1＝m1/S2計算得到剩余氫氣可行使距離S2。
其中，溫度T為時間t內的平均溫度。
本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內容或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發(fā)明的保護范圍。