車用lng氣瓶控制系統的製作方法
2023-05-05 12:45:36 1
車用lng氣瓶控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種車用LNG氣瓶控制系統，包括氣瓶，測量所述氣瓶內壓力的壓力傳感器，採集所述壓力傳感器壓力信號的變送器；在氣瓶底部液相空間和頂部氣相空間之間連接對氣瓶內進行系統壓力調節的增壓電磁閥，在氣瓶出液管道上設出液電磁閥；所述變送器包括對所述壓力信號進行採集並預處理的信號採集處理模塊，與駕駛艙顯示操作裝置連接的CANOPEN接口，通過接口輸出信號控制所述增壓電磁閥及出液電磁閥啟閉的繼電器模塊；在所述駕駛艙顯示操作裝置上人工控制繼電器模塊相應接觸點的開關輸出從而控制增壓電磁閥及出液電磁閥啟閉。本發明對氣瓶的控制更智能化，減少增壓不準確導致的放氣頻率，在氣瓶端的電路設計不用複雜，遠端復用性高。
【專利說明】車用LNG氣瓶控制系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及車用LNG (液化天然氣)氣瓶的控制領域，更具體的是一種車用LNG氣瓶控制系統。
【背景技術】
[0002]液化天然氣燃料成本低，其中主要成分為甲烷，燃燒後有害成分較少，在大型重型車中作為發動機的燃料使用已較為廣泛。在灌有LNG的車用LNG氣瓶內，包含氣相空間和液相空間，在LNG暫時不被使用時，兩空間的壓力達到一個平衡值，因此在需要輸出LNG時，必須增大氣瓶內壓力才可以出液，現有的增壓系統及出液管道中，一般都使用機械的增壓閥和出液閥控制增壓的開始及出液供氣，每次車輛啟動或停下，駕駛員都要對閥門進行開關，不僅操作不便，而且容易造成失誤。
[0003]此外，現有增壓系統中一般僅將氣瓶增壓到固定的系統壓力，而實際中，氣瓶內所需增壓的值隨氣瓶內的狀態變化是有少量的變化的，對少量的變化不進行調整，最後只能在壓力達到過高時進行放氣，增加的放氣頻率，造成浪費。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種車用LNG氣瓶控制系統，對氣瓶的控制更智能化，減少增壓不準確導致的放氣頻率，在氣瓶端的電路設計不用複雜，遠端復用性高。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明採用技術方案:一種車用LNG氣瓶控制系統，包括氣瓶，測量所述氣瓶內壓力的壓力傳感器，採集所述壓力傳感器壓力信號的變送器；在氣瓶底部液相空間和頂部氣相空間之間連接對氣瓶內進行系統壓力調節的增壓電磁閥，在氣瓶出液管道上設出液電磁閥；所述變送器包括對所述壓力信號進行採集並預處理的信號採集處理模塊，與駕駛艙顯示操作裝置連接的CANOPEN接口，通過接口輸出信號控制所述增壓電磁閥及出液電磁閥啟閉的繼電器模塊；
[0006]在所述駕駛艙顯示操作裝置上人工控制繼電器模塊相應接觸點的開關輸出從而控制增壓電磁閥及出液電磁閥啟閉。
[0007]根據本發明的一個實施例，所述變送器還包括與遠端管理系統通信並發送壓力信號的無線模塊，所述遠端管理系統包括壓力管理模塊，其根據接收的壓力信號反饋壓調信號給變送器以控制增壓電磁閥所調節的系統壓力。
[0008]根據本發明的一個實施例，所述無線模塊為GPRS通信模塊，其接入GPRS公網與遠端控制裝置進行通信。
[0009]根據本發明的一個實施例，所述遠端管理系統建立維護包含歷史的壓力信號及相應的壓調信號的壓力趨勢列表，遠端管理系統根據接收的壓力信號選擇相應的壓調信號發送至所述氣瓶變送器，由信號採集處理模塊根據壓調信號控制繼電器模塊的輸出控制增壓電磁閥的啟閉以調節系統壓力。
[0010]根據本發明的一個實施例，多氣瓶共享所述壓力管理模塊和壓力趨勢列表，所述壓力趨勢列表中壓力信號及壓調信號的對應關係由經驗值確定，在壓力信號偏高時，壓調信號控制調低一定量，在壓力信號偏低時，壓調信號控制調高一定量。
[0011]根據本發明的一個實施例，所述壓力管理模塊接收壓力信號後，根據壓力信號的偏移量確定相應的壓調信號，所述偏移量根據對LNG氣瓶的壓力測量得出的經驗值確定。
[0012]根據本發明的一個實施例，還包括壓力信號過高時對氣瓶進行放空的放空電磁閥，由繼電器模塊控制啟閉。
[0013]根據本發明的一個實施例，由駕駛艙顯示操作裝置人工控制繼電器模塊相應接觸點的開關輸出從而控制放空電磁閥啟閉。
[0014]根據本發明的一個實施例，由遠端管理系統控制放空電磁閥啟閉，遠端管理系統判斷接收的壓力信號是否高於預警壓力，若高於預警壓力時，遠端管理系統輸出放空信號，所述放空信號控制繼電器相應觸點使得放空電磁閥開啟、增壓電磁閥關閉。
[0015]採用上述技術方案後，本發明與現有技術相比具有如下突出優點:在增壓系統上設增壓電磁閥、出液管道上設出液電磁閥，由駕駛艙顯示操作裝置控制啟閉，避免手動機械轉動閥門帶來的不便與失誤，同時，增壓電磁閥和出液電磁閥還可由遠端進行控制，通過遠端管理系統根據壓力信號得出對控制系統壓力少量變化調整的增壓電磁閥的啟閉進行控制的壓調信號，通過遠端管理系統對信號處理，有利於對信息的集中監控，遠端的控制的可由多個氣瓶共享使用，簡化了氣瓶端的控制電路的結構。
[0016]此外，為氣瓶設放空電磁閥，在壓力過高(不再是微量變化)時，由遠端管理系統控制放空電磁閥開啟，駕駛艙內也可控制其啟閉，可及時對過壓進行控制。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明一實施例的一種車用LNG氣瓶控制系統的結構不意圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0019]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施以及具體附圖的限制。
[0020]圖1示出了一種車用LNG氣瓶控制系統，包括氣瓶1，壓力傳感器2，變送器3，增壓電磁閥4，出液電磁閥5，遠端管理系統6。可以理解，氣瓶I上還可以包括其他閥門(圖上未示出)，例如將液化天然氣輸入至氣瓶I的進液閥、依次連接的控制氣體進入量的節氣閥，可被關斷從而阻止液化天然氣進入氣化管的液體過流閥。為了防止氣瓶I內壓力過高，氣相空間同時還可連接主安全閥，當壓力超過安全值時，啟動主安全閥，防止主安全閥失靈，同時設副安全閥，在主安全閥無法工作並壓力超過安全值時，啟動副安全閥；為了防止液化天然氣回流，在節氣閥的輸出端和氣瓶I的液相空間之間還可連接一止回閥。
[0021]圖1中還示出位於出液管道上的汽化器8，以及連接汽化器8並為車輛提供動力的發動機9。
[0022]繼續參看圖1，壓力傳感器2用來測量氣瓶I內部氣相空間的壓力，壓力傳感器2的壓力信號傳輸至變送器3 ;增壓電磁閥4設在氣瓶I底部液相空間和頂部氣相空間之間的管道上，用於對氣瓶I內進行系統壓力調節，在氣瓶I內需要增壓時增壓電磁閥4開啟將氣瓶I內增壓穩定在系統壓力上，在氣瓶I出液管道上設出液電磁閥5，增壓電磁閥4開啟的同時出液電磁閥5也開啟，氣瓶I增壓出液至汽化器8中氣化供氣給發動機9發動。其中，所述變送器3包括對所述壓力信號進行採集並預處理(包括對信號的濾波或模數轉換等現有的預處理技術)的信號採集處理模塊31，與駕駛艙顯示操作裝置(圖上未示出)連接的CANOPEN( 一種架構在控制區域網路(Control Area Network, CAN)上的高層通訊協定)接口，繼電器模塊32，無線模塊33。CANOPEN接口(圖上未示出)在車輛系統中為通用接口，無需擴展便可直接接入使用，節約了成本，繼電器模塊32可以根據接口輸出信號控制所述增壓電磁閥4及出液電磁閥5啟閉，無線模塊33是用來與遠端管理系統6通信，可以收發信號，例如發送壓力信號。
[0023]無線模塊33例如可以是GPRS (General Packet Rad1 Service，通用分組無線業務)通信模塊，通過GPRS通信模塊可以通過移動通信網的數據業務使用網際網路進行無線傳輸數據，GPRS網絡是利用現有的GSM網絡或GPRS公網實現無線數據傳輸業務的網絡，具有隨時隨地(在行動網路遍及處)可接入網的便利性，通過使用GPRS網絡，可以方便的實現與主站間的無線通信，使得移動車輛入網的地域不受局限，可以對移動車輛在任意位置予以監控，避免危險情況在隱蔽之地發生而無人處理的境況。
[0024]為了方便駕駛員的操作，在所述駕駛艙顯示操作裝置上人工操作在變送器3接口輸出相應信號，控制繼電器模塊32相應接觸點的開關輸出，從而控制增壓電磁閥4及出液電磁閥5啟閉。
[0025]在一個實施例中，與無線模塊33通信的所述遠端管理系統6包括壓力管理模塊，其根據接收的壓力信號反饋壓調信號給變送器3以控制增壓電磁閥4所調節的系統壓力；具體的，所述遠端管理系統6建立維護包含歷史的壓力信號及相應的壓調信號的壓力趨勢列表(通過資料庫實現)，遠端管理系統6根據接收的壓力信號選擇相應的壓調信號發送至所述氣瓶I的變送器3，由信號採集處理模塊31根據壓調信號控制繼電器模塊33的輸出，進而控制增壓電磁閥4的啟閉以調節系統壓力，調節後的系統壓力使得增壓電磁閥4控制的壓力更適合氣瓶實時的狀態。
[0026]進一步的，遠程管理系統6可連接多個車用LNG氣瓶端，各氣瓶共享所述壓力管理模塊和壓力趨勢列表，所述壓力趨勢列表建立時壓力信號及壓調信號的對應關係由經驗值確定，並可做適應性修改，在壓力信號偏高時，壓調信號控制調低一定量，在壓力信號偏低時，壓調信號控制調高一定量。
[0027]氣瓶端變送器3發送壓力信號，所述壓力管理模塊接收壓力信號後，根據壓力信號(相對於預警信號)的偏移量確定相應的壓調信號，所述偏移量根據對LNG氣瓶I的壓力測量得出的經驗值確定。
[0028]由於氣瓶I在有過壓危險時，需要對氣瓶I進行放氣，氣瓶I上還設放空電磁閥7，由繼電器模塊32控制啟閉，在氣瓶I內壓力過高時，繼電器模塊32控制放空電磁閥7開啟對氣瓶I進行放氣。對於放空電磁閥7的控制或者說對於繼電器模塊32相應控制，一方面可以由駕駛艙顯示操作裝置人工控制繼電器模塊32相應接觸點的開關輸出完成，另一方面，可以由遠端管理系統6控制放空電磁閥啟閉，遠端管理系統6判斷接收的壓力信號是否高於預警壓力，若高於預警壓力時，遠端管理系統6輸出放空信號，所述放空信號控制繼電器相應觸點使得放空電磁閥7開啟，同時控制增壓電磁閥4關閉。
[0029]本發明在增壓系統上設增壓電磁閥4、出液管道上設出液電磁閥5，由駕駛艙顯示操作裝置控制啟閉，避免手動機械轉動帶來的不便與失誤，同時，增壓電磁閥4和出液電磁閥5還可由遠端進行控制，通過遠端管理系統6根據壓力信號得出對控制系統壓力微量變化調整的增壓電磁閥4的啟閉進行控制的壓調信號，通過遠端管理系統6對信號處理，有利於對信息的集中監控，簡化了氣瓶端的電路結構。
[0030]此外，為氣瓶I設放空電磁閥7，在壓力過高(不再是微量變化)時，由遠端管理系統6控制放空電磁閥7開啟，及時對過壓進行控制。
[0031]本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定權利要求，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍為準。
【權利要求】
1.一種車用LNG氣瓶控制系統，包括氣瓶，測量所述氣瓶內壓力的壓力傳感器，採集所述壓力傳感器壓力信號的變送器；其特徵在於，在氣瓶底部液相空間和頂部氣相空間之間連接對氣瓶內進行系統壓力調節的增壓電磁閥，在氣瓶出液管道上設出液電磁閥；所述變送器包括對所述壓力信號進行採集並預處理的信號採集處理模塊，與駕駛艙顯示操作裝置連接的CANOPEN接口，通過接口輸出信號控制所述增壓電磁閥及出液電磁閥啟閉的繼電器豐吳塊； 在所述駕駛艙顯示操作裝置上人工控制繼電器模塊相應接觸點的開關輸出從而控制增壓電磁閥及出液電磁閥啟閉。
2.如權利要求1所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，所述變送器還包括與遠端管理系統通信並發送壓力信號的無線模塊，所述遠端管理系統包括壓力管理模塊，其根據接收的壓力信號反饋壓調信號給變送器以控制增壓電磁閥所調節的系統壓力。
3.如權利要求2所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，所述無線模塊為GPRS通信模塊，其接入GPRS公網與遠端控制裝置進行通信。
4.如權利要求2所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，所述遠端管理系統建立維護包含歷史的壓力信號及相應的壓調信號的壓力趨勢列表，遠端管理系統根據接收的壓力信號選擇相應的壓調信號發送至所述氣瓶變送器，由信號採集處理模塊根據壓調信號控制繼電器模塊的輸出控制增壓電磁閥的啟閉以調節系統壓力。
5.如權利要求4所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，多氣瓶共享所述壓力管理模塊和壓力趨勢列表，所述壓力趨勢列表中壓力信號及壓調信號的對應關係由經驗值確定，在壓力信號偏高時，壓調信號控制調低一定量，在壓力信號偏低時，壓調信號控制調高—定量°
6.如權利要求4所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，所述壓力管理模塊接收壓力信號後，根據壓力信號的偏移量確定相應的壓調信號，所述偏移量根據對LNG氣瓶的壓力測量得出的經驗值確定。
7.如權利要求1所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，還包括壓力信號過高時對氣瓶進行放空的放空電磁閥，由繼電器模塊控制啟閉。
8.如權利要求7所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，由駕駛艙顯示操作裝置人工控制繼電器模塊相應接觸點的開關輸出從而控制放空電磁閥啟閉。
9.如權利要求7所述的車用LNG氣瓶控制系統，其特徵在於，由遠端管理系統控制放空電磁閥啟閉，遠端管理系統判斷接收的壓力信號是否高於預警壓力，若高於預警壓力時，遠端管理系統輸出放空信號，所述放空信號控制繼電器相應觸點使得放空電磁閥開啟、增壓電磁閥關閉。
【文檔編號】F17C13/02GK104456075SQ201410720354
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】張偉, 張磊 申請人:上海雷尼威爾技術有限公司