基于温升控制的高压氢气加注系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于温升控制的高压氢气加注系统，包括氢气压缩机、减压阀、预冷器、加氢机、加氢枪、温度控制系统和压力控制系统；所述氢气压缩机、减压阀、预冷器、加氢机和加氢枪依次连接；所述氢气压缩机用于压缩氢气；所述减压阀用于对压缩氢气进行减压处理；所述预冷器用于调节压缩氢气的温度；所述加氢机用于将压缩氢气通过加氢枪加入到所需用户的储氢瓶中。本实用新型专利技术提高氢气加注速度，缩短汽车的平均加氢时间，还可以适度减少预冷设备的裕量，利于预冷设备的节能，另外在保证车载气罐的使用温度的前提下，实现提高加氢速率、优化系统结构和降低系统成本。优化系统结构和降低系统成本。优化系统结构和降低系统成本。

【技术实现步骤摘要】
基于温升控制的高压氢气加注系统


[0001]本技术涉及氢气加注
，具体涉及一种基于温升控制的高压氢气加注系统。

技术介绍

[0002]氢能以来源广、能效高、可再生、燃烧产物零污染等优点，正成为世界主要发达经济体和国家能源创新与再工业化的焦点。近年来，美国、日本、中国、韩国、欧盟等都制定了氢能发展战略，大力开发氢能汽车，积极推进加氢站等氢能基础设置的建设。
[0003]在氢能产业链的发展进程中，加氢站作为供氢基础设置之一，已得到全世界研究者的关注。根据储氢方式的不同，加氢站可分为气氢加氢站和液氢加氢站两种。由于气氢加氢站具有能耗低、加氢速度快、可靠性高等优点，我国现有的加氢站大多采用这一种。为提高氢能在能源、交通行业的市场竞争力，必须保证加氢如同加油一般便捷、安全、高效、经济。为此，要利用技术手段，在保证氢气加注速率、压力的前提下，严格控制加氢过程中车载储氢容器内的温升，消除温升所带来的安全隐患。
[0004]中国专利CN101418908A给出了一种可用于高压氢气加气站的加气系统，其包括控制系统、采样系统、加注系统、报警系统、氮气吹扫系统及加氢站。具有加注计量的温度自动补偿、顺序取气、加注速率控制、氢泄漏报警、自动断电、加注过程防拉脱、静电自动释放及系统过压保护等功能。加氢站设置了三级压力储气瓶，以实现不同取气速率的切换，并通过加注速率来控制温升。但其加注速率控制程序，必需测量车载储氢容器中温度，温度超限时系统停止加注，等温度降回可行范围才能继续加注，而实际车载储氢容器自然冷却降温很慢，因此该系统极大地限制了加氢效率。中国专利CN209943985U公开了一种撬装式加氢站，其包括卸气柱、压缩机、多个压力级别的储氢罐、冷却器和加氢机。该系统设置多个压力级别的储氢罐，根据氢燃料电池车辆内的压力自动选择相应级别压力下的储氢罐，以实现加氢枪多压加氢的功能。但加氢枪未设置相应温度传感器，无法确保加氢枪出口温度满足设计要求，给氢燃料电池车带来安全隐患，且多个压力级别的储氢罐设置使得整个系统结构复杂，成本较高。
[0005]现有的氢气加注系统通常设置一个或多个储氢罐以控制温升的影响，结构较为复杂，占用空间大，且成本较高；另外，预冷设备仅对氢气充注系统减压阀前温度进行控制。整个加氢系统中氢气温度、压力均要满足一定要求，且在该要求下氢气的焦耳
‑
汤姆逊系数为负，使得氢气通过减压阀后温度升高，目前工艺中，无法对加氢系统减压阀后的温度实现有效预测和控制。加氢温度过高，可能导致车载气罐温度超限，存在一定的安全隐患。
[0006]因此，需要对现有技术进行改进。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题是提供一种可以消除氢气节流升温对氢燃料电池汽车所带来的安全隐患的基于温升控制的高压氢气加注系统。
[0008]为解决上述技术问题，本技术提供一种基于温升控制的高压氢气加注系统，包括氢气压缩机、减压阀、预冷器、加氢机、加氢枪、储氢气瓶、温度控制系统和压力控制系统；
[0009]所述氢气压缩机、所述储氢气瓶、减压阀、预冷器、加氢机和加氢枪依次连接；
[0010]所述加氢机包括气动截止阀b、单向阀b、流量计、压力传感器b、压力传感器c、温度传感器a、拉断阀和高压软管；
[0011]所述气动截止阀b、单向阀b、流量计、拉断阀和高压软管依次连接，
[0012]所述流量计的输入端通过安全阀与泄压管路连接；
[0013]所述流量计的输出端依次通过气动截止阀a和单向阀a后与泄压管路连接；
[0014]所述氢气压缩机用于压缩氢气；
[0015]所述储氢气瓶用于储存氢气压缩机输出的压缩氢气；
[0016]所述减压阀用于对压缩氢气进行减压处理；
[0017]所述预冷器用于调节压缩氢气的温度；
[0018]所述加氢机用于将压缩氢气通过加氢枪加入到所需用户的储氢瓶中；
[0019]所述气动截止阀b用于控制加氢机的连通情况；
[0020]所述单向阀b用于确保压缩氢气的流向；
[0021]所述流量计用于测量充氢量；
[0022]所述拉断阀用于保证在拉力作用下优先断开，并自动关闭两端气路；
[0023]所述高压软管用于输送压缩氢气。
[0024]作为对本技术基于温升控制的高压氢气加注系统的改进：所述预冷器包括相连的冷冻机组和高压换热器；
[0025]所述高压换热器两端分别与减压阀和加氢机连接；
[0026]所述高压换热器与加氢机之间设置手动截止阀a。
[0027]作为对本技术基于温升控制的高压氢气加注系统的进一步改进：所述温度控制系统包括温度传感器a、温度传感器b和温度传感器c；
[0028]所述温度传感器a设置于拉断阀与流量计之间；所述温度传感器b设置于减压阀和高压换热器之间；所述温度传感器c设置于加氢枪内；
[0029]所述温度传感器a用于测量冷冻机组出口温度；
[0030]所述温度传感器b用于测量冷冻机组入口温度；
[0031]所述温度传感器c用于测量加氢枪出口的压缩氢气温度。
[0032]作为对本技术基于温升控制的高压氢气加注系统的进一步改进：所述压力控制系统包括压力传感器a和压力传感器b；
[0033]所述压力传感器a设置于储氢气瓶和减压阀之间，压力传感器b和压力传感器c设置于拉断阀与流量计之间；
[0034]所述压力传感器a用于测量储氢气瓶输出的压缩氢气压力P1；
[0035]所述压力传感器b和压力传感器c均用于测量加氢机输出的氢气充注压力P2。
[0036]本技术基于温升控制的高压氢气加注系统的技术优势为：
[0037]减压阀设置于预冷器与储氢气瓶之间，在实现氢气压力有效调节的前提下，由于与增压系统协同调节，兼顾了调节的快速响应性能，又减少减压阀节流引起的损失，降低增
压系统的能耗；减压阀设置于预冷器与储氢气瓶之间，可以将氢气焦耳
‑
汤姆逊效应带来的节流温升等不确定因素前移，通过后续的预冷设备，准确预期车载气罐的氢气加注温度，便于在保证车载气罐的工作温度不超限前提下，提高氢气加注速度，缩短汽车的平均加氢时间，还可以适度减少预冷设备的裕量，利于预冷设备的节能，另外在保证车载气罐的使用温度的前提下，实现提高加氢速率、优化系统结构和降低系统成本。
附图说明
[0038]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0039]图1是本技术的基于温升控制的高压氢气加注系统的工作原理示意图；
[0040]图中：1
‑
氢气压缩机；2
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储氢气瓶；3
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冷冻机组；4
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高压换热器；5
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压力传感器a；6
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安全阀；7
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单向阀a；8
‑
气动截止阀1；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于温升控制的高压氢气加注系统，其特征在于：包括氢气压缩机(1)、减压阀(18)、预冷器(21)、加氢机(20)、加氢枪(12)、储氢气瓶(2)、温度控制系统和压力控制系统；所述氢气压缩机(1)、所述储氢气瓶(2)、减压阀(18)、预冷器(21)、加氢机(20)和加氢枪(12)依次连接；所述加氢机(20)包括气动截止阀b(17)、单向阀b(16)、流量计(15)、压力传感器b(9)、压力传感器c(10)、温度传感器a(11)、拉断阀(14)和高压软管(13)；所述气动截止阀b(17)、单向阀b(16)、流量计(15)、拉断阀(14)和高压软管(13)依次连接，所述流量计(15)的输入端通过安全阀(6)与泄压管路连接；所述流量计(15)的输出端依次通过气动截止阀a(8)和单向阀a(7)后与泄压管路连接；所述氢气压缩机(1)用于压缩氢气；所述储氢气瓶(2)用于储存氢气压缩机(1)输出的压缩氢气；所述减压阀(18)用于对压缩氢气进行减压处理；所述预冷器(21)用于调节压缩氢气的温度；所述加氢机(20)用于将压缩氢气通过加氢枪(12)加入到所需用户的储氢瓶中；所述气动截止阀b(17)用于控制加氢机(20)的连通情况；所述单向阀b(16)用于确保压缩氢气的流向；所述流量计(15)用于测量充氢量；所述拉断阀(14)用于保证在拉力作用下优先断开，并自动关闭两端气路；所述高压软管(13)用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝加封，朱旺，陈珺珺，陈学奇，周慎学，刘韬，王峰，
申请(专利权)人：浙江浙能航天氢能技术有限公司，
类型：新型
国别省市：