CN213177660U - 一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，在氢气加注时，将氢燃料电池汽车储氢瓶内的温度信号与压力信号实时传输到加氢机，能够实时监测储氢瓶的各项参数，便于加氢机对氢气流量进行控制，保证加氢过程的安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型属于新能源汽车技术领域，尤其涉及一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统。
背景技术
近年来，氢燃料电池技术及燃料电池汽车飞速发展。为实现燃料电池汽车的商业化，一般要求其必须具备与传统燃油车一样的快速充装燃料的能力。由于氢气在加注过程中会对燃料电池汽车储氢瓶组内氢气做功，以及氢气的负焦耳-汤姆逊效应的作用，如果加注速度过快会导致加注结束时，氢气在车载储氢瓶内温度过高，造成安全隐患。为了使加氢机实现安全快速加氢功能，就需要对氢气的加注流量进行控制，而得到车载储气瓶内氢气的实时温度和压力值，是对氢气流量进行控制的必要条件。而目前国内的加氢站上缺少加注机与加注车辆进行数据交换的相应设备。
针对上述问题，现有的车载供氢系统采用红外收发模块进行被加注车辆与加注机的通信来实时反馈车辆气瓶里的温度和压力。同时还在加氢枪和车辆的加注口处设置接近开关来检测加氢枪是否安装到位。但采用红外通长距离信传输数据存在受环境影响大，可靠性不高等缺点，且不能确保两辆相邻的加注车辆发出的红外信号不会对同一台加氢机产生干扰。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，能够实时监测储氢瓶的各项参数，便于加氢机对氢气流量进行控制，保证加氢过程的安全可靠。
一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，包括安装在氢燃料电池汽车上的数据采集发送子系统和安装在加氢机6上的数据接收子系统，其中，所述数据采集发送子系统包括温度传感器11、压力传感器2、车载氢系统控制器31以及加注口无源射频通信模块41，所述数据接收子系统包括加氢机控制器62与加氢枪射频通讯模块51；所述加氢枪射频通讯模块51安装在加氢枪5的端部，所述加注口无源射频通信模块41安装在加注口中；
所述温度传感器11与压力传感器2分别用于实时测量储氢瓶1内的氢气温度和氢气压力；
所述加氢枪射频通讯模块51包括射频收发线圈和无线供电线圈；所述无线供电线圈用于当加氢机6发出加注请求时，为加注口无源射频通信模块41供电；所述加注口无源射频通信模块41用于被供电后，将自身存储的车载氢系统的基本信息通过射频收发线圈发送给加氢机控制器62，其中，所述基本信息包括车辆ID号、储氢瓶容量、储氢瓶工作压力以及储氢瓶最高工作温度；
所述加氢机控制器62用于向车载氢系统控制器31发送带有车辆ID号的加注开始指令；所述车载氢系统控制器31用于在接收到加注开始指令后向加氢机控制器62实时发送氢气温度和氢气压力；所述加氢机控制器62用于根据氢气温度和氢气压力控制加注速率，其中，氢气温度越高、氢气压力越大，加注速率越低，还用于在接收到所述安全警报后停止加注程序。
进一步地，所述温度传感器11集成在储氢瓶1的瓶口组合阀中。
进一步地，所述加注口无源射频通信模块41安装于氢燃料电池汽车的加注口4处。
进一步地，所述加氢枪射频通讯模块51集成于加氢枪5最前端的橡胶保护套中。
进一步地，所述车载氢系统控制器31还用于修改加注口无源射频通信模块41中存储的车载氢系统的基本信息。
进一步地，所述车载氢系统控制器31上设有第一有源射频天线3，加氢机控制器62上设有第二有源射频天线61；
所述第一有源射频天线3用于发射氢气温度、氢气压力以及安全警报，接收加注开始指令。
所述第二有源射频天线61用于发射加注开始指令、接收氢气温度、氢气压力以及安全警报。
进一步地，所述加氢枪射频通信模块为圆环形，与加氢枪5的枪口同轴，且圆环上对称排布六组通信线圈，其中，每组通信线圈包括一个射频收发线圈和一个无线供电线圈；
所述加注口无源射频通信模块41为方形，且方形的面积大于一组通信线圈的面积，且小于两组通信线圈的面积。
进一步地，所述车载氢系统控制器31还用于当氢气温度或氢气压力超过储氢瓶最高工作温度和储氢瓶工作压力时，向加氢机控制器62发送安全警报。
进一步地，所述加氢机控制器62用于在验证所述基本信息的格式无误后启动加注程序，还用于在启动加注程序后，再向车载氢系统控制器31发送带有车辆ID号的加注开始指令。
有益效果：
本实用新型提供一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，在氢气加注时，将氢燃料电池汽车储氢瓶内的温度信号与压力信号实时传输到加氢机，能够实时监测储氢瓶的各项参数，便于加氢机对氢气流量进行控制，保证加氢过程的安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型提供的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统的原理图；
图2为本实用新型提供的带无源射频通讯加氢枪结构示意图；
1-储氢瓶、11-温度传感器、2-压力传感器、3-第一有源射频天线、31-车载氢系统控制器、4-加注口、41-加注口无源射频通信模块、5-加氢枪、51-加氢枪射频通讯模块、52-加氢枪口、53-加氢枪手柄、54-电缆、6-加氢机、61-第二有源射频天线、62-加氢机控制器。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，包括安装在氢燃料电池汽车上的数据采集发送子系统和安装在加氢机6上的数据接收子系统，其中，所述数据采集发送子系统包括温度传感器11、压力传感器2、车载氢系统控制器31以及加注口无源射频通信模块41，所述数据接收子系统包括加氢机控制器62与加氢枪射频通讯模块51；所述加氢枪射频通讯模块51安装在加氢枪5的端部，所述加注口无源射频通信模块41安装在加注口中，使得加氢枪5与氢燃料电池汽车的加注口4安装到位时，加氢枪射频通讯模块51正对加注口无源射频通信模块41，且两者之间的距离小于设定值；
所述温度传感器11与压力传感器2分别用于实时测量储氢瓶1内的氢气温度和氢气压力；其中，温度传感器11集成在储氢瓶的瓶口组合阀中，深入到储氢瓶内测量瓶内氢气温度。
所述加氢枪射频通讯模块51集成于加氢枪最前端的橡胶保护套中，包括射频收发线圈和无线供电线圈，通过电缆54将数据信号传输到加氢机；所述无线供电线圈用于当加氢机6发出加注请求时，为安装于氢燃料电池汽车的加注口4处的加注口无源射频通信模块41供电；所述加注口无源射频通信模块41用于被供电后，将自身存储的车载氢系统的基本信息通过射频收发线圈发送给加氢机控制器62，其中，所述基本信息包括车辆ID号、储氢瓶容量、储氢瓶工作压力以及储氢瓶最高工作温度；同时，车载氢系统控制器31还用于与加注口无源射频通信模块41进行通信，修改加注口无源射频通信模块41中存储的车载氢系统的基本信息。
所述加氢机控制器62用于在验证所述基本信息的格式无误后启动加注程序，还用于在启动加注程序后，向车载氢系统控制器31发送带有车辆ID号的加注开始指令；所述车载氢系统控制器31用于在接收到加注开始指令后向加氢机控制器62实时发送氢气温度和氢气压力，还用于当氢气温度或氢气压力超过储氢瓶最高工作温度和储氢瓶工作压力时，向加氢机6控制器62发送安全警报；所述加氢机控制器62用于根据氢气温度和氢气压力控制加注速率，其中，氢气温度越高、氢气压力越大，加注速率越低，还用于在接收到所述安全警报后停止加注程序。
如图2所示，所述加氢枪射频通信模块为圆环形，与加氢枪5的枪口同轴，且圆环上对称排布六组通信线圈，其中，每组通信线圈包括一个射频收发线圈和一个无线供电线圈；所述加注口无源射频通信模块41为方形，且方形的面积大于一组通信线圈的面积，且小于两组通信线圈的面积，使得无论加氢枪3以何种角度插入加注口，均能有一组通信线圈与加注口无源射频通信模块相对，以保证通信的可靠性。
所述车载氢系统控制器31上设有第一有源射频天线3，加氢机控制器62上设有第二有源射频天线61；所述第一有源射频天线3用于发射氢气温度、氢气压力以及安全警报，接收加注开始指令；所述第二有源射频天线61用于发射加注开始指令、接收氢气温度、氢气压力以及安全警报。
进一步地，车载氢系统控制器还内置有不间断电源，可以在车辆熄火断电后的一段时间内维持车载氢系统的工作，可以使得加注过程在车辆完全熄火的情况下安全有效的进行。
本实用新型的工作原理为：
加注时，将加氢枪5与车辆的加注口4安装到位后，加氢枪射频通讯模块51与加注口无源射频通信模块41位置正对且有较近的距离。从加氢机6上启动加注过程后，加氢枪射频通讯模块51通电，其正对的加注口无源射频通信模块41被无线供电，加注口无源射频通信模块41向加氢机控制器62发送车辆的基本信息数据。加氢机6通过加氢机控制器62确认接收且验证信息格式无误后启动加注程序。
加氢机控制器62及车载氢系统控制器31上均设有有源射频天线，可在一定距离内进行数据的收发。加注程序启动后，加氢机控制器62通过第二有源射频天线61发出具有待加注车辆独特ID编号的加注开始指令。待加注车辆的车载氢系统控制器31通过第一有源射频天线3收到加注开始指令后，开始实时发送车内氢气瓶的温度和压力数据，当温度或压力达到预设的最大安全值时，向加氢机控制器62发送停止加注过程的安全警报。加氢机6通过第二有源射频天线61接收这些数据到加氢机控制器62，并通过温度和压力参数数据合理判断，控制加注速率，使加注安全且快速的完成。
加氢机控制器62及车载氢系统控制器31之间发送的各条通信指令及返回的数据指令均包含有待加注车辆的ID信息，以防止加氢站有多辆待加注车辆时，其数据信号互相干扰。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当然可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，包括安装在氢燃料电池汽车上的数据采集发送子系统和安装在加氢机(6)上的数据接收子系统，其中，所述数据采集发送子系统包括温度传感器(11)、压力传感器(2)、车载氢系统控制器(31)以及加注口无源射频通信模块(41)，所述数据接收子系统包括加氢机控制器(62)与加氢枪射频通讯模块(51)；所述加氢枪射频通讯模块(51)安装在加氢枪(5)的端部，所述加注口无源射频通信模块(41)安装在加注口中；
所述温度传感器(11)与压力传感器(2)分别用于实时测量储氢瓶(1)内的氢气温度和氢气压力；
所述加氢枪射频通讯模块(51)包括射频收发线圈和无线供电线圈；所述无线供电线圈用于当加氢机(6)发出加注请求时，为加注口无源射频通信模块(41)供电；所述加注口无源射频通信模块(41)用于被供电后，将自身存储的车载氢系统的基本信息通过射频收发线圈发送给加氢机控制器(62)，其中，所述基本信息包括车辆ID号、储氢瓶容量、储氢瓶工作压力以及储氢瓶最高工作温度；
所述加氢机控制器(62)用于向车载氢系统控制器(31)发送带有车辆ID号的加注开始指令；所述车载氢系统控制器(31)用于在接收到加注开始指令后向加氢机控制器(62)实时发送氢气温度和氢气压力；所述加氢机控制器(62)用于根据氢气温度和氢气压力控制加注速率，其中，氢气温度越高、氢气压力越大，加注速率越低，还用于在接收到安全警报后停止加注程序。
2.如权利要求1所述的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，所述温度传感器(11)集成在储氢瓶(1)的瓶口组合阀中。
3.如权利要求1所述的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，所述加注口无源射频通信模块(41)安装于氢燃料电池汽车的加注口(4)处。
4.如权利要求1所述的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，所述加氢枪射频通讯模块(51)集成于加氢枪(5)最前端的橡胶保护套中。
5.如权利要求1所述的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，所述车载氢系统控制器(31)上设有第一有源射频天线(3)，加氢机控制器(62)上设有第二有源射频天线(61)；
所述第一有源射频天线(3)用于发射氢气温度、氢气压力以及安全警报，接收加注开始指令；
所述第二有源射频天线(61)用于发射加注开始指令、接收氢气温度、氢气压力以及安全警报。
6.如权利要求1所述的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，所述加氢枪射频通信模块为圆环形，与加氢枪(5)的枪口同轴，且圆环上对称排布六组通信线圈，其中，每组通信线圈包括一个射频收发线圈和一个无线供电线圈；
所述加注口无源射频通信模块(41)为方形，且方形的面积大于一组通信线圈的面积，且小于两组通信线圈的面积。
7.如权利要求1所述的一种基于氢燃料电池汽车加注系统的站车射频通信系统，其特征在于，所述车载氢系统控制器(31)还用于当氢气温度或氢气压力超过储氢瓶最高工作温度和储氢瓶工作压力时，向加氢机控制器(62)发送安全警报。
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