CN112550081A - 一种气瓶形变监测控制装置及方法、电池汽车 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种气瓶形变监测控制装置及方法、电池汽车,属于车辆安全控制技术领域,该装置包括气瓶,气瓶的瓶口处设有瓶口组合阀,瓶口组合阀上设有气瓶内部的温度传感器和压力传感器,气瓶的外表面设有检测气瓶形变的形变传感器,温度传感器、压力传感器以及形变传感器与设置在瓶外的气瓶安全控制器相连接。
Description
技术领域
本公开属于车辆安全控制技术领域,具体是涉及一种气瓶形变监测控制装置及方法、电池汽车。
背景技术
这里的陈述仅提供与本公开相关的背景技术,而不必然地构成现有技术。
氢燃料电池是21世纪最有希望的新一代绿色能源动力系统,有助于解决能源危机和环境污染等问题。随着技术的进步和国家政策的驱动,氢燃料电池汽车已逐步实现批量化生产。氢燃料电池汽车的氢气存储多采用350bar或700bar的高压气瓶,属于高压、易爆产品,如果出现气瓶的疲劳失效会对驾乘人员的生命财产安全带来隐患。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本公开公开了一种气瓶形变监测控制装置及方法、电池汽车。该安全控制系统结构简单、合理,可对气瓶形变状态进行全面监控,监测气瓶结构疲劳情况,及时处理安全隐患,避免安全事故的发生。
本公开至少一实施例提供了一种气瓶形变监测控制装置,该装置包括气瓶,气瓶的瓶口处设有瓶口组合阀,瓶口组合阀上设有气瓶内部的温度传感器和压力传感器,气瓶的外表面设有检测气瓶形变的形变传感器,温度传感器、压力传感器以及形变传感器与设置在瓶外的气瓶安全控制器相连接。
进一步地,气瓶的瓶尾处设有瓶尾组合阀,瓶口组合阀和瓶尾组合阀上设有泄气组合阀,泄气组合阀与气瓶安全控制器相连接。
进一步地,气瓶的瓶口组合阀上设有加气电磁阀,所述加气电磁阀与所述气瓶安全控制器相连接。
进一步地,形变传感器上带有信号变送器和连接线,信号变送器将检测的形变信息转变为电压信号并通过连接线反馈给气瓶安全控制器。
进一步地,所述形变传感器还包括拉线,拉线的一端固定在气瓶的瓶尾处,另一端与信号变送器相连接;拉线为多根,均匀设置在气瓶的外表面上。
进一步地,气瓶安全控制器与远程监控平台相通信。
本公开至少一实施例提供了基于上述任一项所述一种气瓶形变监测控制装置的控制方法,该方法包括如下过程:
通过所述气瓶安全控制器接收的形变传感器检测的形变信号、压力传感器发出压力变化信号以及温度传感器发出的温度变化信号,进行计算判断是否超出预设值,如果超出预设值,则认为气瓶出现疲劳损伤状态,确定是否发起应急预警或紧急反应。
进一步地,如果气瓶出现疲劳损伤状态,气瓶安全控制器启动多级联动安全保障措施:第一级提示驾驶员、车辆运营单位、生产单位、监管单位启动应急响应;第二级通过气瓶安全控制器断开瓶口组合阀上的加氢电磁阀,气瓶不可进行加注;第三级判断车辆是否处于安全区域,如果处于安全区域,通过气瓶安全控制器打开瓶口和瓶尾组合阀上的泄放电磁阀,快速泄放气瓶内气体。
本公开至少一实施例还提供了一种电池汽车,该汽车包括上述任一项所述一种气瓶形变监测控制装置。
进一步地,气瓶形变监测安全控制装置中的气瓶安全控制器与汽车上的CAN控制系统相连接。
本公开的有益效果:
(1)、本公开气瓶形变监测控制装置通过采集瓶内的温度、压力以及瓶体的形变,可以实时监测气瓶结构状态,判断气瓶是否处于疲劳状态,提前预测气瓶的损伤,避免事故的发生。
(2)、本公开的气瓶形变监测控制装置中气瓶的瓶口处设有集成加气电磁阀,加气电磁阀通过气瓶安全控制器控制,可以实现系统加气过程中的安全控制,避免事故加剧;同时瓶口和瓶尾处的组合阀集成泄放电磁阀可以实现系统快速泄放的控制,实现自动安全处理。
(3)、本公开的气瓶形变监测控制方法安全控制器可以通过接收气瓶形变信息、气体压力信息、气体温度信息等综合分析气瓶是否达到疲劳损伤限制,并执行多重控制,避免事故加剧,也可实现远程监控平台信息共享。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1为本公开实施例公开的气瓶形变监测控制系统的结构示意图。
图中:1、气瓶安全控制器,2、形变传感器,3、瓶口组合阀,4、气瓶,5、瓶尾组合阀。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本公开使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所介绍的,高压气瓶属于高压、易爆产品,如果出现疲劳失效会对驾乘人员的生命财产安全带来较大损失。本专利提出来气瓶形变监测安全控制系统,旨在提前预知事故隐患,避免事故发生。
如图1所示,本公开实施例提供了一种气瓶形变监测控制装置,该装置主要包括气瓶4,瓶口组合阀3、瓶尾组合阀5、气瓶安全控制器1以及形变传感器3。
所述瓶口组合阀和瓶尾组合阀分别设置在气瓶的瓶口和瓶尾处,其中瓶口组合阀上集成了温度检测器和压力检测器,这两个传感器用于检测气瓶中气体的温度情况和压力情况,并且这两个传感器与瓶外的气瓶安装控制器相连接,实时将检测的压力和温度传送给气瓶安全控制器。
如图1所述,本实施中形变传感器用于检测气瓶外形的微小形变,并将检测的信息发送给气瓶安装控制器1。所述形变传感器1由信号变送器、拉线以及连接线束构成,用于监测气瓶在各种工况下的微小变形;所述拉线的一端刚性固定在气瓶瓶尾位置,另一端与信号变送器相连,瓶身位置形变传感器拉线平整包覆在气瓶表面,需保留气瓶轴向1个方向的自由移动;信号变送器布置于瓶口位置,这样可以监测到气瓶的受力变形情况,所述拉线与信号变送器相连接,将检测的变形信息发送给信号变送器,所述信号变送器监测的微小形变转变为电压信号,电压信号通过连接线束反馈到气瓶安全控制器进行判断。
所述拉线为多向或者也可以理解成多根,这些拉线均匀分布在气瓶的外表面上,将所述气瓶包围起来。
进一步的,所述气瓶安装控制器会通过接收气瓶压力信息(P)、气体温度信息(T)、气瓶形变信息(△V)等,比较在该压力、温度状态下的允许形变极限值。如超出限值,则系统判定气瓶已产生疲劳损伤,如果出现损伤就发起应急预警或紧急,实现事故隐患预知,故障提前处理。
本实施例中气瓶的瓶口处通过管路连接氢气供给系统,通过氢气供给系统往气瓶中冲入气体,所述瓶口组合阀上设有控制该管路通断的加气电磁阀,所述加气电磁阀与气瓶安全控制器1相连接,这样当气瓶安全控制器1判断气瓶产生疲劳损伤之后,控制加气电磁阀关闭,立即切断加氢工作并反馈给加氢站从而限制给气瓶加气,避免事故加剧。
本实施例中的气瓶上的瓶口组合阀和瓶尾组合阀上均集成泄放电磁阀,这些泄放电磁阀与气瓶安全控制器相连接,接收气瓶安全控制器指令,判断气瓶产生疲劳损伤之后,控制泄放电磁阀开通对气瓶内气体进行快速泄放排空,实现自动安全处理。
实施二:
本实施例提供了一种基于上述气瓶形变监测控制装置的控制方法,该方法包括如下过程:
由形变传感器监测气瓶在各工况状态下的形变信息,由瓶口组合阀集成的压力传感器监测气瓶内部气体的压力信息,由温度传感器监测气体温度信息,并传输至气瓶安全控制器;
由气瓶安全控制器对反馈的形变、压力、温度等信息进行计算分析,并结合气瓶材料疲劳特性,由气瓶安全控制器判定气瓶的疲劳状态;具体的计算方法是通过接收气瓶压力信息(P)、气体温度信息(T)、气瓶形变信息(△V)等,比较在该压力、温度状态下的允许形变极限值,如超出限值,则系统判定气瓶已产生疲劳损伤。
如果气瓶产生疲劳损伤,气瓶安全控制器会启动多级联动安全保障措施:第一级提示驾驶员、车辆运营单位、生产单位、监管单位等启动应急响应,气瓶编号、疲劳损伤时间等信息上传至远程监控平台,提醒用车单位、车辆生产单位、压力容器安装监检等单位需要更换气瓶,避免问题气瓶重复使用;第二级断开加氢电磁阀,气瓶不可进行加注;第三级,提醒驾驶员关闭气瓶状态并将车辆移至空旷区域,经驾驶员判断车辆已处于安全区域,系统打开泄放电磁阀,快速泄放气瓶内气体。
实施例三:
本实施例还提供了一种电池汽车,该汽车中包括上述一种气瓶形变监测控制装置,该装置中的瓶安全控制器信息通过整车CAN进行传输,信息可通过远程终端上传至国家监控平台,以实现更高层级的安全应急响应与管理。
至此,已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思,没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述,完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种气瓶形变监测控制装置,其特征在于,包括气瓶,气瓶的瓶口处设有瓶口组合阀,瓶口组合阀上设有检测气瓶内部的温度传感器和压力传感器,气瓶的外表面设有检测气瓶形变的形变传感器,温度传感器、压力传感器以及形变传感器与设置在瓶外的气瓶安全控制器相连接。
2.如权利要求1所述的一种气瓶形变监测控制装置,其特征在于,气瓶的瓶尾处设有瓶尾组合阀,瓶口组合阀和瓶尾组合阀上设有泄气组合阀,泄气组合阀与气瓶安全控制器相连接。
3.如权利要求1所述的一种气瓶形变监测控制装置,其特征在于,气瓶的瓶口组合阀上设有加气电磁阀,所述加气电磁阀与所述气瓶安全控制器相连接。
4.如权利要求1所述的一种气瓶形变监测控制装置,其特征在于,形变传感器上带有信号变送器和连接线,信号变送器将检测的形变信息转变为电压信号并通过连接线反馈给气瓶安全控制器。
5.如权利要求4所述的一种气瓶形变监测控制装置,其特征在于,所述形变传感器还包括拉线,拉线的一端固定在气瓶的瓶尾处,另一端与信号变送器相连接;拉线为多根,均匀设置在气瓶的外表面上。
6.如权利要求1所述的一种气瓶形变监测控制装置,其特征在于,气瓶安全控制器与远程监控平台相通信。
7.基于权利要求1-6任一项所述一种气瓶形变监测控制装置的控制方法,其特征在于,
通过所气瓶安全控制器接收的形变传感器检测的形变信号、压力传感器发出压力变化信号以及温度传感器发出的温度变化信号,进行计算判断是否超出预设值,如果超出预设值,则认为气瓶出现疲劳损伤状态,确定是否发起应急预警或紧急反应。
8.如权利要求7所述的控制方法,其特征在于,如果气瓶出现疲劳损伤状态,气瓶安全控制器启动多级联动安全保障措施:第一级提示驾驶员、车辆运营单位、生产单位、监管单位启动应急响应;第二级通过气瓶安全控制器断开瓶口组合阀上的加氢电磁阀,气瓶不可进行加注;第三级判断车辆是否处于安全区域,如果处于安全区域,通过气瓶安全控制器打开瓶口和瓶尾组合阀上的泄放电磁阀,快速泄放气瓶内气体。
9.一种电池汽车,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述一种气瓶形变监测控制装置。
10.如权利要求9所述的电池汽车,其特征在于,气瓶形变监测安全控制装置中的气瓶安全控制器与汽车上的CAN控制系统相连接。
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