[发明专利]气瓶充气控制装置

说明书

本发明公开了一种气瓶充气控制装置，包括作为气源用以供气的气罐和气瓶，气罐的输出端充气管经过气泵增压后，再经过充气接头连接气瓶，还包括冷却机构，从所述充气管引出供压总管用以对冷却机构做功，冷却机构输出端蒸发器通过导热部件连接所述气瓶，由控制器根据气瓶内充气进度控制气泵功率提升直至充满气瓶后停止。本发明能够随着气瓶因充气压力增大升温而自动增大制冷功率，在充气初期制冷系统几乎不参与制冷做功，而在充气后期因气瓶内温度升高又能自动进行制冷降温，能随着气瓶温度变化而自动改变制冷程度。

技术领域

本发明属于气瓶充气控制设备技术领域，具体涉及一种应用于压缩气体充气设备为气瓶充气的控制技术。

背景技术

气瓶是指在正常环境温度（-40～60℃）下可重复充气使用的，公称工作压力为1.0~30MPa（表压），且压力与容积的乘积大于或等于1.0 MPa·L的盛装气体、液化气体和标准沸点等于或低于60℃的液体的移动式压力容器。气瓶应用非常广泛，无论是在生产领域，还是在生活领域，几乎都离不开气瓶。作为承压设备其承装介质一般具有易燃、易爆、有毒、强腐蚀等性质，使用环境又因其移动、重复充装、操作使用人员不固定和使用环境变化的特点，比其他压力容器更为复杂、恶劣。

对于盛装永久气体的气瓶，公称工作压力是指在基准温度时（一般为20℃）所盛装气体的限定充装压力。对于盛装液化气体的气瓶，公称工作压力是指温度为60℃时瓶内气体压力的上限值。气瓶许用压力是允许气瓶承受的最高压力，它应不小于瓶内介质60℃时的介质压力。气瓶的正确充装是保证气瓶安全使用的关键之一，充装不当是危险的。充装过量的气瓶受到内压影响和周围环境温度的影响，尤其是在夏天，气瓶内的液化气体因升温体积迅速膨胀，使瓶内压力急剧增大，造成气瓶破裂爆炸。防止气瓶受热，温度不宜超过40℃，在执行应急救援任务时，野外现场充气对充气效率提出了很高的要求，需要每个气瓶在较短时间内充好、在一段时间内可以充多个气瓶。而当前情况，压缩气体充气设备为每只气瓶的充气时间一般在3-8分钟左右。在充气过程中会产生热量，对充气气瓶有影响，并且长时间工作设备过热，目前采取连续工作1小时后正常停机冷却10-20分钟，这些影响了充气的效率。对于燃料气瓶例如氢燃料电池汽车，高压气态储氢由于具有结构简单、质量储氢密度高、充装和排放速度快等突出优点成为占主导地位的车载储氢方式。为提高燃料电池车的续驶里程（500km），采用70MPa 的高压气态储氢成为一种趋势。此外，为了使氢燃料电池汽车商业可行，通常将燃料加注时间限定为3-5min。然而，对于70MPa 储氢气瓶，快速充装过程中，由于气体压缩效应等因素会使气瓶各部位的温度骤升，如温度超过85℃便很可能造成储氢气瓶外层碳纤维复合材料剥离失效，进而影响车载储氢系统的安全。因此往往需要采用一些方法来控制氢气高压快充的温度升高。对氢气进行预冷，即在加注枪上游设置低温预冷装置是最直接并且最常用的方法，但是预冷系统需要大量的固定设备及额外的能量消耗，这部分投资及能量消耗很大程度上降低了车载高压储氢的经济性。

发明内容

针对目前通过压缩气体充气设备对气瓶充气过程存在温度不宜控制的缺陷和问题，本发明提供一种能够随着气瓶内温度升高而进行自动降温的气瓶充气控制装置。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种气瓶充气控制装置，包括作为气源用以供气的气罐和气瓶，气罐的输出端充气管经过气泵增压后，再经过充气接头连接气瓶，还包括冷却机构，从所述充气管引出供压总管用以对冷却机构做功，冷却机构输出端蒸发器通过导热部件连接所述气瓶，由控制器根据气瓶内充气进度控制气泵功率提升直至充满气瓶后停止。

在供压总管上安装比例电磁阀K0，由控制器控制该比例电磁阀K0的过气量，同时在导热部件与气瓶接触部位安装温度传感器T，温度传感器T信号输入控制器由控制器根据温度升高情况控制比例电磁阀的过气量。