CN113251304A - 一种用于燃料电池车的加氢系统及方法 - Google Patents

一种用于燃料电池车的加氢系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于燃料电池车的加氢系统，涉及加氢设备技术领域；加氢系统包括：氢气集束拖车高压储氢瓶、第一电磁阀、三通阀、第二电磁阀、加氢站储氢罐、第三电磁阀、单向阀、加氢枪和控制器；氢气集束拖车高压储氢瓶通过第一电磁阀与三通阀连通；第一电磁阀与氢气集束拖车高压储氢瓶之间设置有第一压力传感器；加氢站储氢罐通过第二电磁阀与三通阀连通；三通阀通过第三电磁阀和单向阀与加氢枪连通；单向阀与加氢枪之间设置有第二压力传感器；控制器与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第一压力传感器和第二压力传感器电性连接；本发明还提出用于燃料电池车的加氢方法，能够充分有效地利用氢气集束拖车高压储氢瓶中氢气的压力势能。

Description

一种用于燃料电池车的加氢系统及方法
技术领域
本发明涉及加氢设备技术领域，尤其涉及一种用于燃料电池车的加氢系统及方法。
背景技术
加氢站是给燃料电池汽车提供氢气的燃气站，主要包括氢气压缩机、储氢罐等设备。目前，加氢站的加氢流程包括如下环节：在制备氢气的源头将氢气存储于氢气集束拖车的高压储氢瓶中，并运输至加氢站；然后将高压储氢瓶中的氢气通过氢气压缩机转移至加氢站的储氢罐中进行存储；最后将加氢站的储氢罐中的氢气加注至燃料电池车的储氢瓶组中；上述加氢过程，将氢气集束拖车高压储氢瓶中的高压氢气通过氢气压缩机全部转移至加氢站的储氢罐中，再将加氢站储氢罐中的氢气加注至燃料电池车的储氢瓶组中，导致氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气压力势能没有得到有效利用，且增加了氢气压缩机的功耗。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中将氢气集束拖车高压储氢瓶中的高压氢气先全部通过氢气压缩机转移至加氢站的储氢罐中，再将加氢站储氢罐中的氢气加注至燃料电池车的储氢瓶组中，导致氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气压力势能没有得到有效利用，且增加氢气压缩机功耗的技术问题。
本发明提供一种用于燃料电池车的加氢系统，包括：氢气集束拖车高压储氢瓶、第一电磁阀、三通阀、第二电磁阀、加氢站储氢罐、第三电磁阀、单向阀、加氢枪和控制器；
所述氢气集束拖车高压储氢瓶通过所述第一电磁阀与所述三通阀连通；所述第一电磁阀与所述氢气集束拖车高压储氢瓶之间设置有第一压力传感器，用于检测所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的第一氢气压力值；
所述加氢站储氢罐通过所述第二电磁阀与所述三通阀连通；
所述三通阀依次通过所述第三电磁阀和所述单向阀与所述加氢枪的一端连通；所述单向阀与所述加氢枪之间设置有第二压力传感器，用于检测燃料电池车储氢瓶组中的第二氢气压力值；
所述控制器分别与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器电性连接；所述控制器用于接收并比较所述第一氢气压力值与所述第二氢气压力值的大小；当所述第一氢气压力值大于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀打开，将所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气直接加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；当所述第一氢气压力值小于或者等于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀打开，使得所述加氢站储氢罐中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中。
现有用于燃料电池车的加氢站中，往往先通过所述氢气集束拖车在氢气起源地将氢气加压至所述氢气集束拖车高压储氢瓶中，并运输至加氢站；然后将所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的全部氢气通过氢气压缩机转移至所述加氢站储氢罐中，备用；当所述燃料电池车需要加注氢气时，再将所述加氢站储氢罐中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；在此过程中，存在如下问题：（1）没有有效地利用所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气压力势能，造成压力势能的浪费；事实上，所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气压力值通常在20Mpa左右，完全可以燃料电池车中、低压氢气加注的需要；（2）将所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气全部通过氢气压缩机转移至所述加氢站储氢罐后，再将所述加氢站储氢罐中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中，造成了所述氢气压缩机的功耗增加；（3）需要增加所述加氢站储氢罐的数量来容纳所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的全部氢气；基于上述问题，本申请的发明人创造性的提出所述用于燃料电池车的加氢系统，能够充分有效地利用所述氢气集束拖车高压储氢瓶中氢气的压力势能，将部分氢气直接加注至所述燃料电池车中，所述燃料电池车储氢瓶组中剩余部分待加注的氢气，通过所述加氢站储氢罐中的氢气进行加注，有效地避免了所述氢气压缩机功耗的浪费；同时，可以减少用于容纳所述氢气集束拖车高压储氢瓶中氢气的所述加氢站储氢罐的数量。
在一些优选地实施例中，所述用于燃料电池车的加氢系统还包括第一手动阀门；所述第一手动阀门设置在所述氢气集束拖车高压储氢瓶与所述第一压力传感器之间，用于断开或者连通所述氢气集束拖车高压储氢瓶与所述第一压力传感器。
在一些优选地实施例中，所述用于燃料电池车的加氢系统还包括第二手动阀门；所述第二手动阀门设置在所述加氢站储氢罐与所述第二电磁阀之间，用于断开或者连通所述加氢站储氢罐与所述第二电磁阀。
本发明还提出一种采用上述用于燃料电池车的加氢系统的加氢方法，包括如下步骤：
S1、将加氢枪与燃料电池车储氢瓶组连接；
S2、分别采集所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的所述第一氢气压力值和所述燃料电池车储氢瓶组中的所述第二氢气压力值；
S3、接收并比较所述第一氢气压力值与所述第二氢气压力值的大小；当所述第一氢气压力值大于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀打开，将所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气直接加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；当所述第一氢气压力值小于或者等于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀打开，使得所述加氢站储氢罐中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中。
在一些优选地实施例中，在步骤S3之后，还包括如下步骤：
S4、接收并比较所述第二氢气压力值与氢气压力阈值的大小；当所述第二氢气压力值等于所述氢气压力阈值时，控制所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明中用于燃料电池车的加氢系统能够充分有效地利用所述氢气集束拖车高压储氢瓶中氢气的压力势能，将部分氢气直接加注至所述燃料电池车中，所述燃料电池车储氢瓶组中剩余部分待加注的氢气，通过所述加氢站储氢罐中的高压氢气进行加注，有效地避免了所述氢气压缩机功耗的浪费；同时，可以减少用于容纳所述氢气集束拖车高压储氢瓶中氢气的所述加氢站储氢罐的数量。
附图说明
图１为本发明某一实施例中用于燃料电池车的加氢系统的结构示意图；
图2为图1中用于燃料电池车的加氢系统的电路连接示意图；
图3为采用图1中用于燃料电池车的加氢系统进行加氢的流程图；
其中，1、氢气集束拖车高压储氢瓶；2、第一手动阀门；3、第一压力传感器；4、第一电磁阀；5、三通阀；6、第二电磁阀；7、第二手动阀门；8、加氢站储氢罐；9、第三电磁阀；10、单向阀；11、第二压力传感器；12、加氢枪；13、控制器。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种用于燃料电池车的加氢系统，包括：氢气集束拖车高压储氢瓶1、第一电磁阀4、三通阀5、第二电磁阀6、加氢站储氢罐8、第三电磁阀9、单向阀10、第一手动阀门2、第二手动阀门7、加氢枪12和控制器13；
氢气集束拖车高压储氢瓶1依次通过第一手动阀门2和第一电磁阀4与三通阀5连通；第一电磁阀4与第一手动阀门2之间设置有第一压力传感器3，用于检测氢气集束拖车高压储氢瓶1中的第一氢气压力值；
加氢站储氢罐8依次通过第二手动阀门7和第二电磁阀6与三通阀5连通；
三通阀5依次通过第三电磁阀9和单向阀10与加氢枪12的一端连通；单向阀10与加氢枪12之间设置有第二压力传感器11，用于检测燃料电池车储氢瓶组中的第二氢气压力值；
控制器13分别与第一电磁阀4、第二电磁阀6、第三电磁阀9、第一压力传感器3和第二压力传感器11电性连接；控制器13用于接收并比较所述第一氢气压力值与所述第二氢气压力值的大小；当所述第一氢气压力值大于所述第二氢气压力值时，控制第一电磁阀4和第三电磁阀9打开，将氢气集束拖车高压储氢瓶1中的氢气直接加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；当所述第一氢气压力值小于或者等于所述第二氢气压力值时，控制第一电磁阀4关闭，并控制第二电磁阀6打开，使得所述加氢站储氢罐8中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；控制器13还用于接收并比较所述第二氢气压力值与氢气压力阈值的大小；当所述第二氢气压力值等于所述氢气压力阈值时，控制第二电磁阀6和第三电磁阀9关闭。
参考图3，采用本实施例中用于燃料电池车的加氢系统的加氢方法，包括如下步骤：
S1、将加氢枪12与燃料电池车储氢瓶组连接，开启第一手动阀门2，使得氢气集束拖车高压储氢瓶1与第一电磁阀4连通；开启第二手动阀门7，使得加氢站储氢罐8与第二电磁阀6连通；此时，第一压力传感器3能够检测氢气集束拖车高压储氢瓶1中的第一氢气压力值；第二压力传感器11能够检测所述燃料电池车储氢瓶组中的第二氢气压力值；
S2、第一压力传感器3和第二压力传感器11分别采集氢气集束拖车高压储氢瓶1中的所述第一氢气压力值和所述燃料电池车储氢瓶组中的所述第二氢气压力值，并将所述第一氢气压力值和所述第二氢气压力值发送至控制器13；
S3、控制器13接收并比较所述第一氢气压力值与所述第二氢气压力值的大小；当所述第一氢气压力值大于所述第二氢气压力值时，控制器13控制第一电磁阀4和第三电磁阀9打开，将氢气集束拖车高压储氢瓶1中的氢气直接加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；当所述第一氢气压力值小于或者等于所述第二氢气压力值时，控制器13控制第一电磁阀4关闭，并控制第二电磁阀6打开，使得加氢站储氢罐8中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中，实现对所述燃料电池车储氢瓶组中氢气的加注；
为了避免因所述燃料电池车储氢瓶组中的氢气压力值过大，而损害所述燃料电池车储氢瓶组，步骤S3之后，还包括如下步骤：
S4、控制器13接收并比较所述第二氢气压力值与氢气压力阈值的大小；当所述第二氢气压力值等于所述氢气压力阈值时，控制第二电磁阀6和第三电磁阀9关闭。
可以理解的是，所述氢气压力阈值是根据燃料电池车储氢瓶组的承压能力而设定的。
本实施例中用于燃料电池车的加氢系统能够充分有效地利用氢气集束拖车高压储氢瓶1中氢气的压力势能，将部分氢气直接加注至所述燃料电池车中，所述燃料电池车储氢瓶组中剩余部分待加注的氢气，通过加氢站储氢罐8中的高压氢气进行加注，有效地避免了因将氢气集束拖车高压储氢瓶1中氢气全部通过氢气压缩机转移至加氢站储氢罐8而导致的所述氢气压缩机功耗的浪费；同时，可以减少用于容纳氢气集束拖车高压储氢瓶1中氢气的加氢站储氢罐8的数量。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于燃料电池车的加氢系统，其特征在于，包括：氢气集束拖车高压储氢瓶、第一电磁阀、三通阀、第二电磁阀、加氢站储氢罐、第三电磁阀、单向阀、加氢枪和控制器；
所述氢气集束拖车高压储氢瓶通过所述第一电磁阀与所述三通阀连通；所述第一电磁阀与所述氢气集束拖车高压储氢瓶之间设置有第一压力传感器，用于检测所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的第一氢气压力值；
所述加氢站储氢罐通过所述第二电磁阀与所述三通阀连通；
所述三通阀依次通过所述第三电磁阀和所述单向阀与所述加氢枪的一端连通；所述单向阀与所述加氢枪之间设置有第二压力传感器，用于检测燃料电池车储氢瓶组中的第二氢气压力值；
所述控制器分别与所述第一电磁阀、所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第一压力传感器和所述第二压力传感器电性连接；所述控制器用于接收并比较所述第一氢气压力值与所述第二氢气压力值的大小；当所述第一氢气压力值大于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀打开，将所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气直接加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；当所述第一氢气压力值小于或者等于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀打开，使得所述加氢站储氢罐中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池车的加氢系统，其特征在于，还包括第一手动阀门；所述第一手动阀门设置在所述氢气集束拖车高压储氢瓶与所述第一压力传感器之间，用于断开或者连通所述氢气集束拖车高压储氢瓶与所述第一压力传感器。
3.根据权利要求1所述的用于燃料电池车的加氢系统，其特征在于，还包括第二手动阀门；所述第二手动阀门设置在所述加氢站储氢罐与所述第二电磁阀之间，用于断开或者连通所述加氢站储氢罐与所述第二电磁阀。
4.一种采用如权利要求1所述的用于燃料电池车的加氢系统的加氢方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将加氢枪与燃料电池车储氢瓶组连接；
S2、分别采集所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的所述第一氢气压力值和所述燃料电池车储氢瓶组中的所述第二氢气压力值；
S3、接收并比较所述第一氢气压力值与所述第二氢气压力值的大小；当所述第一氢气压力值大于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀和所述第三电磁阀打开，将所述氢气集束拖车高压储氢瓶中的氢气直接加注至所述燃料电池车储氢瓶组中；当所述第一氢气压力值小于或者等于所述第二氢气压力值时，控制所述第一电磁阀关闭，并控制所述第二电磁阀打开，使得所述加氢站储氢罐中的氢气加注至所述燃料电池车储氢瓶组中。
5.根据权利要求4所述的用于燃料电池车的加氢方法，其特征在于，在步骤S3之后，还包括如下步骤：
S4、接收并比较所述第二氢气压力值与氢气压力阈值的大小；当所述第二氢气压力值等于所述氢气压力阈值时，控制所述第二电磁阀和所述第三电磁阀关闭。
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