储气瓶组安全低耗智能供气系统定稿070711Word格式.docx

储气瓶组安全低耗智能供气系统定稿070711Word格式.docx

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1、储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

包括至少2个储气瓶及安装在其上的气瓶阀、及带有单向阀的充气阀、至少2个充气并组管、高压压力传感器、至少2个供气并组管、供气主管路、复位压力传感器、至少2个带单向阀的电磁阀、及电子控制模块ECM；

带有单向阀的充气阀的输出气路通道经过管路接至各充气并组管的一端，各充气并组管的另一端与带单向阀的电磁阀一端的单向阀的气路通道相连，各供气并组管的一端与带单向阀的电磁阀一端的电磁阀气路通道相连，带单向阀的电磁阀的另一端通过管路与气瓶阀相连，各供气并组管的另一端则与供气主管路相连，ECM输出的控制信号接至每个带单向阀的电磁阀上；

复位压力传感器安装在带单向阀电磁阀与带压力释放装置的气瓶阀之间的气路上，其输出接至ECM；

高压压力传感器安装在供气并组管后的供气主管路上，其输出接到ECM，ECM根据高压压力传感器的输出使带单向阀的电磁阀按顺序依次开启，储气瓶顺序供气，直至最后一个储气瓶供气结束；

同时ECM根据复位压力传感器的输出将供气的储气瓶的序号自动复位并记忆，以便系统上电后从该储气瓶开始供气。

2、根据权利要求1所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

在所述的高压压力传感器后的供气主管路上接有减压调节器，将高压气体减压为低压气体。

3、根据权利要求2所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

在所述的减压调节器后的供气主管路上设有低压压力传感器，低压压力传感器的输出接于ECM，用以监测减压调节器是否正常工作及关断保护。

4、根据权利要求3所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

当所述的减压调节器的输出压力超出设计范围并在±

10%之内，低压压力传感器输出信号至ECM，ECM发出报警信号；

当减压调节器的输出压力超出设计范围±

10%，ECM将切断气路上所有带单向阀的电磁阀激磁线圈信号并报警，使所有储气瓶均处关闭状态。

5、根据权利要求1或2所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

在所述的充气管路和供气主管路上均设有气体过滤器，用于过滤气体，防止充气管路和供气管路上的功能件失效。

6、根据权利要求1或2所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

在所述的供气主管路上设置有过流保护装置，当供气主管路中气体的流量超过设计值时，气体有可能大量泄漏，此时过流保护阀立即启动，输出信号至ECM，ECM控制正在供气的储气瓶管路中的带单向阀的电磁阀关闭，起到进一步安全保护作用。

7、根据权利要求1或2所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

在所述的供气主管路上还包括电磁阀，设置在高压传感器前为高压电磁阀，设置在减压调节器后为低压电磁阀，其输出接到ECM。

8、根据权利要求1或2所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

在所述的首个带单向阀的电磁阀中的电磁阀一端与供气并组管的连接的气路上安装有温度传感器，温度传感器的输出接至ECM，ECM根据温度传感器得到的储气瓶组及管路的气体温度，修正剩余储气瓶气量，使系统计量剩余气量更加准确。

9、根据权利要求1或2所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

所述的电子控制模块ECM包括：

微处理器电路、激磁线圈驱动电路和稳压电路；

上电时，微处理器电路依据记忆，判断出当前使用的是至少2路储气瓶管路中的哪一个储气瓶号，并将该信号传递给该路上的带单向阀的电磁阀的激磁线圈驱动电路，使电磁阀打开，相应的储气瓶供气；

在供气过程中，微处理器电路将接收高压压力传感器的检测信号，根据逻辑判断关闭供气储气瓶，启动下一储气瓶，并将新的储气瓶号保存下来；

当各储气瓶充气后，微处理器电路将复位储气瓶号，并记忆下复位后的储气瓶号；

稳压电路为ECM各电路提供稳定和可靠的电源。

10、根据权利要求9所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

所述的微处理器还具有自检功能，逐个打开储气瓶，检查压力传感器信号，如不符合设定要求，则报警。

11、根据权利要求9所述的储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征在于：

所述的微处理器还具有CAN通信功能及修正气量显示功能，微处理器电路通过CAN收发器向本系统外的其他具有CAN通讯功能的电路发出报警信号、储气瓶关断信号、当前剩余气体总量等信息，以及接收来自其他CAN电路发出的储气瓶全部开启指令、储气瓶全部关断指令和自检指令。

说明书

储气瓶组安全低耗智能供气系统

技术领域

本发明涉及一种用于燃料电池汽车中的车载氢气供气系统或天然气汽车中的车载氢气和压缩天然气供气系统，及地面上的高压氢气或天然气的气瓶组供气系统。

背景技术

众所周知，世界范围内石油资源正日趋枯竭，人类社会的发展对环境造成巨大的污染和破坏，促使世界各国开始将目光转向更加环保的可替代能源和可再生能源上。

氢作为宇宙中含量最丰富的元素之一，具有清洁、可再生、能量密度高等特性，被认为是未来最具发展前景的替代能源。

随着燃料电池技术的进步，氢能源已经开始应用于汽车领域。

氢燃料电池汽车最不安全的因素之一是供氢系统。

氢气是所有气体中密度最低、最易燃、易爆、能量最高的气体，因此，氢的上述特性不容忽视,国际上在发展氢燃料电池汽车之初就明确提出了“氢安全”重要概念，在发展车载高压供氢系统时，国际上几乎都一致采取了相同的技术路线，即延续天然气汽车供气系统发展基础，借鉴其技术、规范和标准，并根据车载高压供氢系统的特点逐渐加以完善。

为了提高燃料电池汽车的续驶里程，汽车制造商要求把供氢系统的工作压力从20MPa提高到35MPa，并进一步提出了提高到70MPa的目标，氢供气系统的安全可靠性，尤其显得十分突出和重要。

在国内，天然气汽车供气系统的研究，是伴随着国内1999年北京开始大规模使用单一燃料天然气公交客车开始的。

主要是对系统的安全可靠性（故障模式、故障树、危害性分析及纠正措施）上进行了深入研究，增设了自动过流保护装置等，且已有相应的实用新型专利公开，但未曾见到本发明提到的有对储气瓶组中的储气瓶采用顺序开启等安全、低电耗、智能型的供气系统的发明专利公开或有关文献的发表；

在国外，对天然气汽车供气系统的改进，也同样致力于提高系统的安全可靠性，且有相应的专利公开或文献发表，但是未曾见到有对储气瓶组的储气瓶采用顺序开启等的安全、低电耗、智能型的供气系统的发明专利公开或有关文献问世。

对于高于20MPa以上的储气瓶储气压力（如35MPa或70MPa以上压力），将储气瓶组中的储气瓶实施顺序开启，提供一个安全可靠、低耗智能型的氢燃料电池汽车供气系统是该专业领域的发展方向和趋势，也是本发明的背景技术要求。

近年来，国内正在大力推进燃料电池汽车的研制，进一步实施工程化，氢供气系统是其研制的重要领域之一，而目前未见相关发明专利的公开和有关论文的发表；

在国外，2006年6月，美国公开了由StevenR.Mathison和ShiroMatsuo提出的“HYDROGENVEHICLEGASUTILIZATIONANDREFUELINGSYSTEM”发明专利申请（申请号为：

US2006/0118175A1），该专利申请主要描述了车载或加气站用高压供氢系统的控制结构，将氢气储存系统和供应系统都分别连接至气瓶阀并在储气瓶口处分开，保护的核心是：

向燃料电池供气时，分别开启储气瓶通道，提高取气效率，降低储气瓶中氢气的剩气率。

储气瓶组的每个储气瓶上有一个压力传感器，用于作为储气瓶电磁阀开启的判据。

该发明不同于本发明，保护内容也不相同，其安全性没有提出解决方案。

为加速推进燃料电池汽车工程化研制，进一步改善大气环境，提高人们的生活质量，燃料电池汽车氢供气系统的研制必须遵循安全、可靠、低耗、智能化的方向，这也是本发明的背景技术要求。

本发明适用于燃料电池汽车中的车载氢气供气系统或天然气汽车中的车载压缩天然气供气系统，及地面高压氢气或天然气的储气瓶组供气系统。

发明内容

本发明的技术解决问题：

克服现有技术的不足，提供一种智能控制、安全性和可靠性高、能量利用率高、低电耗和气量显示精度高的储气瓶组安全低耗智能供气系统。

本发明的技术解决方案：

储气瓶组安全低耗智能供气系统，其特征点在于：

带有单向阀的充气阀的输出气路通道经过管路接至各充气并组管的一端，各充气并组管的另一端与带单向阀的电磁阀一端的单向阀的气路通道相连，各供气并组管上的一端与带单向阀的电磁阀一端的电磁阀气路通道相连，带单向阀的电磁阀的另一端通过管路与气瓶阀相连，各供气并组管的另一端则与供气主管路相连，ECM输出的控制信号接至每个带单向阀的电磁阀上；

在所述的高压压力传感器后的供气主管路上接有减压调节器，将高压气体减压为低压气体，以供后面的相关设备使用。

在所述的首个带单向阀的电磁阀中的电磁阀一端与供气并组管的连接一端的气路上安装有温度传感器，温度传感器的输出接至ECM，ECM根据温度传感器得到的储气瓶组及管路的气体温度，修正剩余储气瓶气量，采用剩余压力、体积或质量值来输出，使系统计量剩余气量更加准确。

所述的微处理器还具有自检功能，逐个打开储气瓶，检查压力传感器信号，如不符合设定要求，