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CN113685721A - 自动化加氢开关装置和燃料电池汽车 - Google Patents

自动化加氢开关装置和燃料电池汽车 Download PDF

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CN113685721A CN202010425119.9A CN202010425119A CN113685721A CN 113685721 A CN113685721 A CN 113685721A CN 202010425119 A CN202010425119 A CN 202010425119A CN 113685721 A CN113685721 A CN 113685721A
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rotating
door
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胡江航
刘冬安
姜炜
高辉强
陈佳逸
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Original Assignee
SAIC Motor Corp Ltd
Shanghai Automotive Industry Corp Group
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Abstract

本发明公开一种自动化加氢开关装置和燃料电池汽车，自动化加氢开关装置包括加氢开关，还包括联动按压结构和弹性件，燃料电池汽车的加氢门关闭时，所述弹性件提供弹力使所述联动按压结构抵触于所述加氢门；所述加氢门开启后，所述联动按压结构在所述弹性件复位作用下动作以按压所述加氢开关。该方案可根据加氢门的开启或关闭，联动实现加氢开关的断开和接通，从而实现加氢开关的自动化控制，无需人工作操作接通、断开的操作，操作简便且可靠，可避免由于人为原因忘记关闭加氢开关而耗尽车辆的低压电源的情况。

Description

自动化加氢开关装置和燃料电池汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种自动化加氢开关装置和燃料电池汽车。
背景技术
燃料电池汽车是一种利用氢气作为驱动能源动力的车辆。燃料电池利用氢气和氧气反应产生的化学能转换成电能。氢气在燃料电池汽车上以高压气体的形式储存在储氢系统的高压储氢瓶中。高压储氢瓶的型式根据压力大小可分为35MPa和70MPa。
氢气是易燃易爆气体，车辆储氢系统管路所经过的位置需布置氢气泄漏传感器，检测是否存在氢气泄漏。氢气泄漏传感器的数据以比例电压型式传输给燃料电池系统控制器。当车辆检测到氢气泄漏时，氢气泄漏传感器将氢气浓度数据传递给燃料电池系统控制器，整车做出报警动作。
加氢时，加氢装置和燃料电池汽车进行数据交互，燃料电池汽车将储氢系统的数据传输给加氢站设备。储氢系统的高压储氢瓶的温度和压力通过加氢站的设备进行监控。70MPa的高压储氢瓶往往安装红外线装置，加氢站通过红外线装置和燃料电池汽车进行数据交互。35MPa的高压储氢瓶一般不设置红外线装置，加氢站需通过专业上位机进行数据监控。燃料电池汽车通过燃料电池系统控制器将高压储氢瓶的数据传输给加氢站的上位机。
燃料电池汽车还会设置加氢开关，加氢开关的作用是在燃料电池汽车加氢时，唤醒燃料电池系统控制器和储氢系统的红外线装置。加氢开关和燃料电池系统控制器以及红外线装置均采用低压线束连接。加氢开关供电由燃料电池低压12V电源提供，两者之间用保险丝保护连接的加氢开关、红外线装置及燃料电池系统控制器。加氢开关布置在燃料电池汽车加氢口附近。
现有的加氢开关为按压式开关，当打开加氢口处的加氢门时，人工按压加氢开关，加氢开关连接燃料电池汽车12V低压电源；随后，燃料电池系统控制器和储氢系统的红外线装置被唤醒，燃料电池汽车就可以和加氢站进行数据交互。加氢结束后，再次按压加氢开关，断开对加氢开关、燃料电池系统控制器、红外线装置的供电。操作较为繁琐，而且如在加氢后未能关闭加氢开关，燃料电池汽车的12V低压电源将一直处于供电状态，汽车一旦长期闲置将导致燃料电池12V电源匮电，整车辅助系统将无法启动。
发明内容
本发明提供一种自动化加氢开关装置，包括加氢开关，还包括联动按压结构和弹性件，燃料电池汽车的加氢门关闭时，所述弹性件提供弹力使所述联动按压结构抵触于所述加氢门；所述加氢门开启后，所述联动按压结构在所述弹性件复位作用下动作以按压所述加氢开关。
可选地，所述联动按压结构包括联动部、转动部以及传动部，所述联动部随所述加氢门启闭状态变化而平移时，通过所述传动部带动所述转动部转动，以按压开启、或松开关闭所述加氢开关；所述弹性件提供弹力至所述联动部或所述转动部。
可选地，所述弹性件提供弹力至所述转动部，所述弹性件为扭簧；或，所述弹性件提供弹力至所述联动部，所述弹性件为弹簧。
可选地，所述联动部和所述转动部，一者设有长孔，另一者设有插入所述长孔的插柱，所述插柱为所述传动部；所述联动部平移时，所述插柱沿所述长孔移动并带动所述转动部转动。
可选地，所述长孔为腰形孔，所述插柱为圆形插柱。
可选地，所述自动化加氢开关装置包括基座，所述联动按压结构、所述弹性件均设于所述基座；
所述转动部包括转动传动板和转动按压板，所述转动传动板的一端设有所述长孔或所述插柱，所述转动按压板的一端设有用于按压所述加氢开关的按压部位；所述基座还设有可绕其自身轴线转动的销轴，所述转动传动板、所述转动按压板的另一端均插固于销轴，且二者沿所述销轴错开设置，所述转动按压板更靠近所述联动部的平移面。
可选地，所述弹性件提供弹力至所述转动部，所述弹性件为扭簧；所述销轴插入所述扭簧的中心孔。
可选地，所述自动化加氢开关装置包括基座，所述联动按压结构、所述弹性件均设于所述基座；所述基座设有平移槽，所述联动部能够沿所述平移槽平移。
可选地，所述联动部为插销结构，其用于抵触所述加氢门的一端为半球或小半球。
本发明还提供一种燃料电池汽车，包括加氢口，所述加氢口设有加氢门，还包括上述任一项所述的自动化加氢开关装置。
本发明提供的燃料电池汽车及其自动化加氢开关装置，设置有联动按压部和弹性件，可根据加氢门的开启或关闭，联动实现加氢开关的断开和接通，从而实现加氢开关的自动化控制，无需人工作操作接通、断开的操作，操作简便且可靠，可避免由于人为原因忘记关闭加氢开关而耗尽车辆的低压电源的情况。
附图说明
图1为本发明所提供自动化加氢开关装置一种具体实施例的结构示意图，其中，加氢门关闭，加氢开关处于断开状态；
图2为图1中加氢门开启，加氢开关开启的状态图。
图1-2中附图标记说明如下：
10-加氢门；
201-联动部；201a-插柱；202-转动部；2021-转动传动板；2021a-长孔；2022-转动按压板；2022a-按压部位；203-扭簧；203a-第一端；203b-第二端；204-销轴；
30-基座；301-平移槽；302-卡扣；303-扭簧座；304-接口；30a-主体侧壁；
40-加氢开关；401-开关弹簧片。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-2，图1为本发明所提供自动化加氢开关装置一种具体实施例的结构示意图，其中，加氢门10关闭，加氢开关40处于断开状态，加氢门10仅仅是原理性示意；图2为图1中加氢门开启(未示出加氢门)，加氢开关40开启的状态图。
该实施例中的自动化加氢开关装置，包括加氢开关40，加氢开关40连接车辆的低压电源，加氢开关40接通时可为相关的电气元件供电，如加氢开关40可连接燃料电池汽车的低压电源(一般为12V)，接通后，可唤醒燃料电池系统控制器以及储氢系统红外线装置。燃料电池汽车会设置加氢口，用于和外部的加氢装置连通，以将氢气注入至燃料电池汽车的高压储氢瓶中，一般高压储氢瓶压力较高时，会配备储氢系统红外线装置，例如70Mpa，压力较低，比如35MPa，则可不配备储氢系统红外线装置。加氢口的位置会设置加氢门10，以在加氢后遮盖加氢口。本方案中的自动化加氢开关装置还包括联动按压结构和弹性件，二者设于加氢口的位置附近，与加氢门10配合实现加氢开关40的自动接通和断开。
如图1所示，该实施例中的自动化加氢开关装置包括联动按压结构和弹性件，联动按压结构用于和加氢门10以及加氢开关40配合。当燃料电池汽车的加氢门10关闭时，弹性件提供弹力使联动按压结构抵触于加氢门10，此时的联动按压结构远离加氢开关40，加氢开关40断开；加氢门10开启后，联动按压结构在弹性件复位作用下动作，从原理状态转换为按压至加氢开关40，使加氢开关40接通。
联动按压结构具体结构如图1所示，包括联动部201、转动部202以及传动部，传动部具体是图1中所示的设于联动部201的插柱201a，联动部201随加氢门10启闭状态变化而平移。图1中的联动部201为插销结构，插销易于加工和获取，其可沿图1的左右方向平移，在加氢口附近设置有基座30，基座30可以设置于加氢口的内侧附近，由车体遮挡，联动部201设置于基座30，在基座30上平移，其平移的动力来自于加氢门10和弹性件，下面将予以详述。
如图1所示，弹性件为扭簧203，扭簧203的第一端203a相对基座30定位，第二端203b和转动部202连接，转动部202上还设置有长孔2021a，具体为腰形孔，联动部201上设有作为传动部的插柱201a，插柱201a插入腰形孔。如此，转动部202只能随扭簧203绕扭簧203的中心轴线转动，基座30设有平移槽301或滑轨等，以限制联动部201只进行平移，图1中当联动部201左右平移时，由于插柱201a和长孔2021a的配合，转动部202会转动。
转动部202具体包括转动传动板2021和转动按压板2022，扭簧203的第二端203b和转动传动板2021连接，转动传动板2021和转动按压板2022可以分体设置并插固于销轴204，销轴204插入扭簧203的中心孔，转动按压板2022的一端设有按压部位2022a，用于和开关弹簧片401抵触，转动按压板2022的另一端和销轴204插固，转动传动板2021的一端与销轴204插固，另一端设置上述的长孔2021a。
如图1、2所示，基座30包括主体侧壁30a，联动部201沿主体侧壁30a平移，加氢开关30也设于主体侧壁30a，销轴204垂直主体侧壁30a设置，且可绕其自身轴线转动，转动传动板2021和转动按压板2022沿销轴204的轴向错开布置，且转动按压板2022更靠近主体侧壁30a，也即更靠近联动部201的平移面，这样，转动按压板2022便于和贴靠在主体侧壁30a上的加氢开关40配合，而和主体侧壁30a间隔一定距离的转动传动板2021的长孔2021a便于和联动部201上向外突出的插柱201a配合。当然，转动传动板2021和转动按压板2022可以是一体式的结构。根据加氢开关40的位置、结构变化，转动部202可以做出相应的改动，以保证和联动部201联动，并能够在加氢门10开启时对加氢开关40进行抵压即可。
该实施例中，加氢开关40的自动化控制过程如下：
图2中，加氢门10开启，扭簧203处于初始位置，扭簧203可以处于自由状态，其第二端203b的左侧也可以抵压在基座30上受到抵压力，无论扭簧203在初始位置是否收到来自于基座30的作用力，要求其处于静止受力平衡状态，并具有阻止转动部202脱离加氢开关40的开关弹簧片401的趋势，在图2中即具有阻止转动部202顺时针转动的趋势，此时，联动部201未受到传动部对弹性力的传递，转动部202的按压部位2022a抵压在加氢开关40的开关弹簧片401上，开关弹簧片401抵压加氢开关40的触点402，加氢开关40接通。
图1中，加氢门10关闭，加氢门10在关闭过程中会逐渐向右抵压联动部201，联动部201向右平移，平移过程中，插柱201a和长孔2021a孔壁作用，带动转动部202顺时针转动，其按压部位2022a将逐渐脱离加氢开关40的开关弹簧片401，加氢开关40断开；随着转动部202的顺时针转动，扭簧203的第二端203b也顺时针转动，从而使得扭簧203产生逆时针转动的复位趋势，该弹力通过转动部202、传动部传递给联动部201，但加氢门10的闭合力阻止扭簧203复位，联动部201在加氢门10的抵压力和扭簧203的复位弹力作用下向基座30内缩回，保持在图1的状态。
当加氢门10再次打开时，加氢门10的抵压力撤除，扭簧203复位，其第二端203b逆时针转动，带动转动部202逆时针转动，从而其按压部位2022a重新抵压到加氢开关40的开关弹簧片401上，按压触点402，从而接通加氢开关40，另外，转动部202逆时针转动时，基于插柱201a和长孔2021a内壁的配合，联动部201又向左平移伸出，回到图2所示的状态。
可见，经过设置转动部202、传动部，以及和加氢门10联动的联动部201，即可根据加氢门10的开启或关闭，联动实现加氢开关40的断开和接通，从而实现加氢开关40的自动化控制，无需人工作操作接通、断开的操作，操作简便且可靠，可避免由于人为原因忘记关闭加氢开关40而耗尽车辆的低压电源的情况。
上述实施例中，联动部201需要平移，可以在基座30上设置限制联动部201只进行平移的平移槽301，将联动部201部分嵌入在平移槽301中。
需要说明的是，上述实施例中，联动转动部202包括的传动部为插柱201a，可知通过其他方式实现传动也可以。例如，联动部201为齿条，传动部为齿轮，则联动部201直线平移时，也可带动传动部转动，抵压件和齿轮一体设置或分体连接，抵压件转动时可抵压加氢开关40或脱离加氢开关40。此时的弹性件可以是弹簧，弹簧可直接抵压联动部201。
针对图1的实施例，弹性件也可以是弹簧，弹簧抵压联动部201，提供和加氢门10抵压力相反的弹性力，转动部202转动连接在基座30上，则在加氢门10开启时，联动部201在弹性力作用下复位，然后经传动部带动转动部202转动，以脱离加氢开关40，也可以实现发明的目的。
即，弹性件既可以直接作用于联动部201，也可以作用于转动部202，转动部202通过转动方式脱离或抵压加氢开关40时，则直接作用于转动部202的弹性件选择为扭簧203；由于联动部201是平移，故弹性件直接作用于联动部201时，弹性件选择为弹簧。
进一步考虑，上述联动按压结构包括联动部201、传动部、转动部202，联动部201随加氢门10动作而动作，并通过传动部、转动部202，最终将加氢门10的动作和加氢开关40的断开、接通相关联，这种结构设置方式，便于将和加氢门10在空间布置上具有一定距离的加氢开关40建立联动，但显然在此目的下，联动按压结构的结构不限于设置为上述的联动部201、传动部、转动部202。
比如，仍以图1为视角，加氢开关40的开关弹簧片401可以反向设置到右侧，联动按压结构可以是整体式结构，其右端和基座30之间设置弹簧，联动按压结构位于加氢开关40的上方或下方，并向下或向上延伸形成一能够接触到开关弹簧片的按压结构，则联动按压结构在加氢门10关闭而向右平移时，其按压结构会向右后退而远离加氢开关40的开关弹簧片，相反，加氢门10开启后，联动按压结构向左平移，则其按压结构又会按压到开关弹簧片，接通加氢开关40。总之，本方案的目的在于将加氢门10的启闭和加氢开关40的通断关联，能够达到该目的的联动按压结构和弹性件的配合设置方案均在本发明的保护范围之内。
作为进一步说明，如图1、2所示，作为联动部201的插销，其朝向加氢门10的一端可为半球或小半球结构，因为加氢门10在关闭时要与插销的该端抵触，设置为球状端部，有利于保护加氢门10，避免受到损害。
另外，插柱201a设置为圆柱，长孔2021a设置为腰形孔，有利于插柱201a在长孔2021a中滑动，减少滑动阻力。图1、2中，基座30还设置有扭簧座303，扭簧座303呈弧形板状结构，与扭簧203相匹配，扭簧302的螺旋筒体部可抵靠或接触扭簧座303，从而提供可靠的支撑作用。
图1、2中示出基座30的主体侧壁30a，基座30可以是壳状结构，另一侧的主体侧壁未示出，主体侧壁30a的四周设有围板，和另一侧的主体侧壁扣合可形成壳体，上述的扭簧203、转动部202、传动部、加氢开关40均设于壳体内腔，联动部201部分设于壳体内腔，且一端可穿出壳体与加氢门10实现联动。基座30可设置接口304，便于加氢开关40可电气回路的连接。基座30设置为壳体，便于上述元件的安装以及起到保护内部元件的作用，当然，基座30不设置为壳体状，只是安装块或者安装板也是可以的，本方案对此不作限制。
本方案还提供一种燃料电池汽车，包括加氢口，加氢口设有加氢门10，还包括上述任一实施例所述的自动化加氢开关装置，有效果相同，不再赘述。另外，可继续参考图1、2，基座30朝向加氢门10的一侧设有卡扣302，加氢门10关闭时，加氢门10与基座30的卡扣302卡接，再次按压加氢门10时，与卡扣302脱离卡接，加氢门10可以打开。可见，上述实施例中的基座30具体设于加氢口的内侧。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.自动化加氢开关装置，包括加氢开关(40)，其特征在于，还包括联动按压结构和弹性件，燃料电池汽车的加氢门(10)关闭时，所述弹性件提供弹力使所述联动按压结构抵触于所述加氢门(10)；所述加氢门(10)开启后，所述联动按压结构在所述弹性件复位作用下动作以按压所述加氢开关(40)。
2.如权利要求1所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述联动按压结构包括联动部(201)、转动部(202)以及传动部，所述联动部(201)随所述加氢门(10)启闭状态变化而平移时，通过所述传动部带动所述转动部(202)转动，以按压开启、或松开关闭所述加氢开关(40)；所述弹性件提供弹力至所述联动部(201)或所述转动部(202)。
3.如权利要求2所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述弹性件提供弹力至所述转动部(202)，所述弹性件为扭簧(203)；或，所述弹性件提供弹力至所述联动部(201)，所述弹性件为弹簧。
4.如权利要求2或3所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述联动部(201)和所述转动部(202)，一者设有长孔(2021a)，另一者设有插入所述长孔(2021a)的插柱(201a)，所述插柱(201a)为所述传动部；所述联动部(201)平移时，所述插柱(201a)沿所述长孔(2021a)移动并带动所述转动部(202)转动。
5.如权利要求4所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述长孔为腰形孔(2021a)，所述插柱(201a)为圆形插柱。
6.如权利要求4所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述自动化加氢开关(40)装置包括基座(30)，所述联动按压结构、所述弹性件均设于所述基座(30)；
所述转动部(202)包括转动传动板(2021)和转动按压板(2022)，所述转动传动板(2021)的一端设有所述长孔(2021a)或所述插柱(201a)，所述转动按压板(2022)的一端设有用于按压所述加氢开关(40)的按压部位(2022a)；所述基座(30)还设有可绕其自身轴线转动的销轴(204)，所述转动传动板(2021)、所述转动按压板(2022)的另一端均插固于销轴(204)，且二者沿所述销轴(204)错开设置，所述转动按压板(2022)更靠近所述联动部(201)的平移面。
7.如权利要求6所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述弹性件提供弹力至所述转动部(202)，所述弹性件为扭簧(203)；所述销轴(204)插入所述扭簧(203)的中心孔。
8.如权利要求2或3所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述自动化加氢开关(40)装置包括基座(30)，所述联动按压结构、所述弹性件均设于所述基座(30)；所述基座(30)设有平移槽(301)，所述联动部(201)能够沿所述平移槽(301)平移。
9.如权利要求2或3所述的自动化加氢开关装置，其特征在于，所述联动部(201)为插销结构，其用于抵触所述加氢门(10)的一端为半球或小半球。
10.燃料电池汽车，包括加氢口，所述加氢口设有加氢门(10)，其特征在于，还包括如权利要求1-9任一项所述的自动化加氢开关装置。
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