车用lng气罐控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了车用LNG气罐控制系统及方法，属于液化天然气燃料供给领域，该系统包括装有LNG的气罐，还包括用于测量所述气罐相对参考面倾斜角度的倾角传感器，以及根据所述倾角传感器的倾角信号进行阀门启闭的电磁阀，所述倾角信号在倾斜角度超过预警角度时控制电磁阀打开阀门释放天然气。本发明能够在车辆发生倾斜或者倾倒时及时释放天然气使气罐减压以降低气罐爆炸的可能。
【专利说明】车用LNG气罐控制系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及液化天然气燃料供给装置，具体的是车用LNG气罐控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 液化天然气燃料成本低，成分中大部分为甲烷，燃烧后有害成分较少，在大型汽车 中使用已较为广泛。液化天然气是通过压缩和冷却工序将气态状天然气转变为液态后进行 储运和使用的，一般在汽车用的燃料装置中压缩体积比为625 :1。天然气作为燃料具有一 定危险性，特别是以低温高压压缩存储在气罐中的液态天然气，当承载该气罐的车辆发生 交通事故而倾倒，周围环境温度可能瞬间急剧上升或者气罐可能发生泄漏，这种可能性都 会引发气罐爆炸，造成人员伤亡或者交通瘫痪，应当在车辆发生倾倒后及时采取防范措施。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种车用LNG气罐控制系统及方法，能够在车辆发生倾斜或 者倾倒时及时释放天然气使气罐减压以降低气罐爆炸的可能。
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用技术方案1 :一种车用LNG气罐控制系统，包 括装有LNG的气罐，还包括用于测量所述气罐相对参考面倾斜角度的倾角传感器，以及根 据所述倾角传感器的倾角信号进行阀门启闭的电磁阀，所述倾角信号在倾斜角度超过预警 角度时控制电磁阀打开阀门释放天然气。
[0005] 优选的，由处理器接收所述倾角传感器所测定的倾斜角度并将其与预警角度比较 分析后输出所述倾角信号。
[0006] 优选的，所述倾角传感器包括常态的第一倾角传感器和受控的第二倾角传感器， 所述第一倾角传感器测量气罐的第一倾斜角度并将其传输至处理器，第一倾斜角度显示倾 斜则处理器唤醒第二倾角传感器，第二倾角传感器测定气罐的第二倾斜角度并将其传输至 处理器，第二倾斜角度显示倾斜则处理器输出倾角信号控制电磁阀打开阀门。
[0007] 优选的，还包括一用于定位并输出地理位置至处理器的定位设备，一与处理器连 接的自动接入小区网络并根据倾角信号拨打报警电话的自动报警装置，以及一电话建立数 据连接后自动播报包含地理位置信息的语音播报装置。
[0008] 优选的，所述处理器中包括无线收发模块和/或有线连接接口，该系统还包括与 所述处理器无线和/或有线通信的车载显示装置。
[0009] 优选的，所述倾角传感器集成在变送器中，所述变送器上设有CAN0PEN接口作为 倾角传感器通信端子，该系统还包括与所述倾角传感器通过CAN0PEN接口通信的车载显示 装直。
[0010] 优选的，所述倾角传感器在初始状态下相对参考面的倾斜角度数值为零，倾斜状 态下相对参考面的倾斜角度数值为均以角度绝对值计算的正数，所述参考面为水平面。 [0011] 为了解决上述技术问题，本发明还采用技术方案2 :-种车用LNG气罐控制方法， 包括以下步骤：
[0012] A.第一倾角传感器测得气罐的倾斜角度A1，处理器将其与预警角度SO比较后获 得比较值C1，其中Cl = A1-S0 ;
[0013] B.当C1大于0时，获取第二倾角传感器测得气罐的倾斜角度B1，处理器将其与预 警角度S0比较后获得比较值C2,其中C2 = B1-S0 ;
[0014] C.当C2大于0时，处理器输出倾角信号控制电磁阀打开阀门释放天然气。
[0015] 优选的，还包括以下步骤：
[0016] D.定位设备获取所处地理位置，并将其传输至处理器暂存；
[0017] E.处理器触发自动报警装置拨打报警电话，其中，所述自动报警装置已自动接入 所在小区网络；
[0018] F.语音播报装置在电话建立数据连接后自动获取处理器中的地理位置并播报包 含地理位置的信息。
[0019] 优选的，在步骤C中，处理器将倾角信号通过有线和/或无线方式传输给车载显示 装直。
[0020] 采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有如下突出优点：本发明采用倾 斜传感器与电磁阀结合，通过测量LNG气罐的倾斜角度，并在倾斜角度超过预警角度时，通 过相应的倾角信号控制电磁阀打开阀门以释放天然气，放气后的气罐疏散了天然气，排解 了气罐内部高压，避免了可能的发生车祸造成现场爆炸的危险。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例一的车用LNG气罐控制系统的示意图；
[0022] 图2为本发明实施例二的车用LNG气罐控制系统的示意图；
[0023] 图3为本发明实施例的车用LNG气罐控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明 的【具体实施方式】做详细的说明。
[0025] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以 很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况 下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施以及具体附图的限制。
[0026] 本发明并非限制于为汽车发动机的发动提供天然气燃料的气罐，同样适用于运送 液体天然气的大储气罐，所述的汽车例如为重型大卡、巴士、工程车、装载机等，但并非限制 性条件，可以理解，本发明也适用于其他使用LNG气罐作为燃料供给或者运输LNG的移动设 施，在此仅通过使用范围最广的汽车作为示例。
[0027] 实施例一
[0028] 图1示出了本实施例的车用LNG气罐控制系统，包括装有LNG的气罐1、倾角传感 器2以及电磁阀3。其中，倾角传感器3固定连接于气罐1，示例性的，气罐1用于向发动机 Pw供天然气以使移动设施例如汽车发动行驶，本实施例中，采用一个倾角传感器2测量所 述气罐1相对参考面倾斜角度，电磁阀3根据所述倾角传感器1的倾角信号进行阀门启闭 从而控制天然气的释放。
[0029] 本实施例中，所述倾角传感器2集成在变送器4中，变送器4对倾角传感器2测定 的倾斜角度进行变送输出倾角信号，具体的，变送器4中预先设置一预警角度，变送器4中 将倾角传感器2的倾斜角度与预警角度比较，当倾斜角度显示车辆已发生一定程度的倾斜 时，例如当倾斜角度大于80°时，所述倾角信号控制电磁阀3打开阀门释放天然气，避免可 能的危险事故发生。电磁阀3是通过电磁线圈在通电后产生的电磁力作用在关闭件上以 使电磁阀3的阀门打开，断电后电磁力消失关闭件又将阀门关闭，其电的通断由倾角传感 器的倾角信号控制，当倾角信号显示倾斜角度大于预警温度时，电磁阀3打开阀门放气。进 一步的，如果电磁阀3送出的天然气到空气中后没有被燃烧掉或者没有被及时吹散，天然 气在空气中累积到一定密度后有被引爆的危险，为防止天然气未被及时燃烧或者聚积密度 过大，所述电磁阀3的出气嘴处设一喷燃装置5,喷燃装置5可使出气嘴的燃料气体化学燃 烧，天然气在被释放后及时被氧化，便可防止大密度的天然气被引燃爆炸，为使天然气燃烧 更充分，电磁阀3出气嘴的延长线与喷燃装置5喷口的延长线垂直相交（图中未示意）。
[0030] 变送器4可以使倾角传感器2的倾角信号规范化，同样可以集合用于测量气罐1 液位和压力的液位计、压力计（图中未示出）等的信号并将它们变送输出，起到将信号集成 输出的作用。
[0031] 继续参看图1，本实施例中，车用LNG气罐控制系统还包括车载显示装置（图中未 示出），所述变送器4上设有CAN0PEN( -种架构在控制局域网路（Control Area Network, CAN)上的高层通讯协定）接口作为倾角传感器2通信端子，车载显示装置与所述倾角传感 器2通过CAN0PEN接口通信。
[0032] 不同于现有技术中仅对气罐1内压力以及液位进行测量的无安防措施方式，本实 施例通过倾角传感器2测定气罐1的倾斜角度，以预测车辆是否遭遇车祸而倾倒，根据倾斜 角度测量值控制电磁阀3的阀门开关，在事故酿成前将天然气从电磁阀3的出气嘴放出，具 体是在气罐1上部位置（气相空间所在的气罐1位置）单独、特地开设一出气口 11，出气口 11与电磁阀3通过输送管道6相连。
[0033] 在以下实施例中，同一部件、装置、模块等将以相同于图1中标记予以示出。
[0034] 实施例二
[0035] 图2示出了本实施例的车用LNG气罐控制系统，包括装有LNG的气罐1、倾角传感 器、电磁阀3以及处理器4,由处理器4接收倾角传感器所测定的倾斜角度并将其与预警 角度比较分析后输出所述倾角信号，其中，倾角传感器固定连接于气罐1，倾角传感器包括 常态的第一倾角传感器21和受控的第二倾角传感器22,此处，"常态"意指处于正常工作、 可实时测量倾角并输出倾斜角度的状态，"受控"意指处于待机工作、根据处理器的通知进 行测量倾角并输出倾斜角度的状态，或者处于正常工作、可实时测量倾角但处理器并未主 动获取其倾斜角度的状态，出于能耗节约考虑，可使第二倾角传感器22待机（等待时机工 作）。
[0036] 本实施例中，所述第一倾角传感器21首先测量气罐1的倾斜角度，并将倾斜角度 传输至处理器4,处理器4将其与预警角度比较分析，若倾斜角度显示倾斜，例如倾斜角度 大于80°时，则处理器4唤醒第二倾角传感器22,需要注意的是，此处的"唤醒"相对应于 第二倾角传感器22的"受控"，意指处理器4通知处于待机状态的第二倾角传感器22工作 测量倾斜角度，或者，第二倾角传感器22已处于工作状态并已测得倾斜角度而处理器4此 时去获取该倾斜角度的数值，第二倾角传感器22将测定的气罐1的倾斜角度传输至处理器 4,当第二倾角传感器22所测的倾斜角度显示倾斜时，则处理器4输出相应倾角信号控制电 磁阀3打开阀门。第二倾角传感器22再次测量倾斜角度并通过处理器4分析的方式在此 处作为校验，防止第一倾角传感器21传来误信息（包括传感器自身故障或者外部条件干扰 等），本实施例中，仅在第一倾角传感器21所测数据显示已倾斜的情况下才需第二倾角传 感器22的数据，应当理解，也可以采用第二倾角传感器22同样处于常态。
[0037] 为进一步排除事故安全隐患，需要对事故现场及时处理，为避免事故现场无人报 警或者事故现场为偏僻无人地的情况，本实施例还提供了自动拨打报警电话的装置。具体 的，继续参看图2,车用LNG气罐控制系统还包括一用于定位并输出地理位置至处理器的定 位设备7,例如GPS卫星定位设备，一与处理器4连接的自动接入小区网络并根据倾角信号 拨打报警电话的自动报警装置8,小区网络为移动通信系统中的概念，由于汽车在移动过程 中会经过不同的小区，经过两个小区之间需越区切换，自动报警装置8在进入移动网的小 区时自动接入小区中的网络，从而能根据倾角信号拨打报警电话，以及一电话建立数据连 接后自动播报包含地理位置信息的语音播报装置9,语音播报装置9的语音信息可预先设 置，其中地理位置信息由定位设备7提供后嵌入。
[0038] 进一步的，所述处理器4中包括无线收发模块和/或有线连接接口，车用LNG气罐 控制系统还包括与所述处理器无线和/或有线通信的车载显示装置（图中未示出），无线通 信方式可采用蓝牙短距离高速数据通信。
[0039] 不同于现有技术中仅对气罐1内压力以及液位进行测量的无安防措施方式，本实 施例通过两个倾角传感器先后测定气罐的倾斜角度，以预测车辆是否遭遇车祸而倾倒，根 据处理器4处理后输出的倾角信号控制电磁阀3的阀门开关，在事故酿成前将天然气从电 磁阀3的出气嘴放出，具体是在气罐上部位置（气相空间所在的气罐位置）单独、特地开设 一出气口 11，出气口 11与电磁阀3通过输送管道6相连。本实施例中的自动报警装置8 运用了移动通信部件进行报警，及时便捷，移动通信是通信领域的发展趋势，并在不断的换 代，运用到各行各业是其当然的趋势。
[0040] 在本发明的实施例中，所述倾角传感器在初始状态下相对参考面的倾斜角度数值 为零，倾斜状态下相对参考面的倾斜角度数值为均以角度绝对值计算的正数，所述参考面 为水平面。
[0041] 在图1、图2中，车用LNG气罐控制系统还包括将液化天然气输送至气罐1的进液 阀C1，依次连接的控制气体进入量的节气阀E1、控制液体输出的出液阀V2,可被关断从而 阻止液化天然气进入气化管的液体过流阀E2,以及位于气化管上并连接液体过流阀E2的 汽化器Pr，其中节气阀E1的输入端连接至气罐1的气相空间中，为了防止气罐1内压力过 高，气相空间同时还连接了主安全阀SV1，当压力超过安全值时，启动主安全阀SV1，防止主 安全阀SV1失灵，同时设副安全阀SV2,在主安全阀SV1无法工作并压力超过安全值时，启动 副安全阀SV2,此外还设维持气罐1的压力平衡的放空阀VI ;为了防止液化天然气回流，在 节气阀E1的输出端和气罐1的液相空间之间还连接一止回阀C2。
[0042] 图3示出了本发明实施例的车用LNG气罐控制方法，其步骤包括：
[0043] A.第一倾角传感器测得气罐的倾斜角度A1，处理器将其与预警角度S0比较后获 得比较值C1，其中Cl = A1-S0 ;
[0044] B.当Cl大于0时，获取第二倾角传感器测得气罐的倾斜角度B1，处理器将其与预 警角度S0比较后获得比较值C2,其中C2 = B1-S0 ;
[0045] C.当C2大于0时，处理器输出倾角信号控制电磁阀打开阀门释放天然气。
[0046] 在步骤A至C中，第一倾角传感器保持测量常态，处理器可实时获取其所测倾斜 角度数据，并将数据与预警角度比较，预警角度为已设置的数据，当倾斜角度大于预警角度 时，处理器通知第二倾角传感器并获取其所测的倾斜角度作为验证第一倾角传感器所测数 据是否真实，当第二倾角传感器所测的倾斜角度同样大于预警角度时，则车辆已发生倾倒， 处理器输出相应倾角信号从而控制电磁阀打开阀门放出天然气，及时防止气罐内液态天然 气气化膨胀高压使气罐发生爆炸的危险。
[0047] 为了使现场得到尽快处理维持秩序，本发明实施例的车用LNG气罐控制方法还包 括以下步骤：
[0048] D.定位设备获取所处地理位置，并将其传输至处理器暂存；
[0049] E.处理器触发自动报警装置拨打报警电话，其中，所述自动报警装置已自动接入 所在小区网络；
[0050] F.语音播报装置在电话建立数据连接后自动获取处理器中的地理位置并播报包 含地理位置的信息。
[0051] 在步骤D至E中，定位设备提供地理位置，自动报警装置接入通信网络并自动拨打 报警电话，语音播报装置获取地理位置在电话接通后进行播报，例如，除一般问候语，地理 位置可循环播报。
[0052] 可选的，在步骤C中，处理器将倾角信号通过有线和/或无线方式传输给车载显示 装直。
[0053] 本发明采用倾斜传感器与电磁阀结合，通过测量LNG气罐的倾斜角度，并在倾斜 角度超过预警角度时，通过相应的倾角信号控制电磁阀打开阀门以释放天然气，放气后的 气罐疏散了天然气，排解了气罐内部高压，避免了可能的发生车祸造成现场爆炸的危险。
[0054] 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域 技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的 保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
【权利要求】
1. 一种车用LNG气罐控制系统，包括装有LNG的气罐，其特征在于，还包括用于测量 所述气罐相对参考面倾斜角度的倾角传感器，以及根据所述倾角传感器的倾角信号进行阀 门启闭的电磁阀，所述倾角信号在倾斜角度超过预警角度时控制电磁阀打开阀门释放天然 气。
2. 如权利要求1所述的车用LNG气罐控制系统，其特征在于，由处理器接收所述倾角传 感器所测定的倾斜角度并将其与预警角度比较分析后输出所述倾角信号。
3. 如权利要求2所述的车用LNG气罐控制系统，其特征在于，所述倾角传感器包括常态 的第一倾角传感器和受控的第二倾角传感器，所述第一倾角传感器测量气罐的第一倾斜角 度并将其传输至处理器，第一倾斜角度显示倾斜则处理器唤醒第二倾角传感器，第二倾角 传感器测定气罐的第二倾斜角度并将其传输至处理器，第二倾斜角度显示倾斜则处理器输 出倾角信号控制电磁阀打开阀门。
4. 如权利要求2所述的车用LNG气罐控制系统，其特征在于，还包括一用于定位并输出 地理位置至处理器的定位设备，一与处理器连接的自动接入小区网络并根据倾角信号拨打 报警电话的自动报警装置，以及一电话建立数据连接后自动播报包含地理位置信息的语音 播报装置。
5. 如权利要求2所述的车用LNG气罐控制系统，其特征在于，所述处理器中包括无线收 发模块和/或有线连接接口，该系统还包括与所述处理器无线和/或有线通信的车载显示 装直。
6. 如权利要求1所述的车用LNG气罐控制系统，其特征在于，所述倾角传感器集成在变 送器中，所述变送器上设有CANOPEN接口作为倾角传感器通信端子，该系统还包括与所述 倾角传感器通过CANOPEN接口通信的车载显示装置。
7. 如权利要求1所述的车用LNG气罐控制系统，其特征在于，所述倾角传感器在初始状 态下相对参考面的倾斜角度数值为零，倾斜状态下相对参考面的倾斜角度数值为均以角度 绝对值计算的正数，所述参考面为水平面。
8. -种车用LNG气罐控制方法，其特征在于，包括以下步骤： A. 第一倾角传感器测得气罐的倾斜角度A1，处理器将其与预警角度SO比较后获得比 较值C1，其中Cl = A1-S0 ; B. 当C1大于0时，获取第二倾角传感器测得气罐的倾斜角度B1，处理器将其与预警角 度SO比较后获得比较值C2,其中C2 = B1-S0 ; C. 当C2大于0时，处理器输出倾角信号控制电磁阀打开阀门释放天然气。
9. 如权利要求8所述的车用LNG气罐控制方法，其特征在于，还包括以下步骤： D. 定位设备获取所处地理位置，并将其传输至处理器暂存； E. 处理器触发自动报警装置拨打报警电话，其中，所述自动报警装置已自动接入所在 小区网络； F. 语音播报装置在电话建立数据连接后自动获取处理器中的地理位置并播报包含地 理位置的信息。
10. 如权利要求8所述的车用LNG气罐控制方法，其特征在于，在步骤C中，处理器将倾 角信号通过有线和/或无线方式传输给车载显示装置。
【文档编号】F17C13/12GK104121477SQ201410341376
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】张伟, 张磊 申请人:上海雷尼威尔技术有限公司