技术特征:
1.一种车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:包括两个金属隔膜式压缩机、一个高压储气罐、一个低压储气罐、两个流量控制阀、蒸汽压缩式制冷系统、一个加氢机、一个车载储氢气瓶;蒸汽压缩式制冷系统由蒸发换热器,压缩机,冷凝器,节流阀组成的一个制冷系统,作用是降低高低压储氢气罐的温度;所述两个金属隔膜式压缩机分别连接高压储气罐和低压储气罐,高压储气罐和低压储气罐的出口分别通过流量控制阀连接加氢机,连接管路上设有压力表和温度表;加氢机另一端连接车载储氢气瓶;蒸发换热器分别与高压储气罐和低压储气罐连接,为储气罐提供换热或制冷的功能。2.根据权利要求1所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:分级充注过程包括:氢气气源经金属隔膜式压缩机加压形成高压氢气后,分别进入高、低压储氢气罐中进行储存,形成高-低压供氢体系,蒸汽压缩式制冷系统开始工作;低温低压的制冷剂液体在蒸发换热器处吸收热量变为蒸汽,使储氢系统温度下降;低温低压制冷剂蒸汽被压缩机吸入,成为高温高压的气体后排出;而冷凝器将高温高压制冷剂蒸汽冷凝液化为高压液体;最后通过节流阀,使高压液体压力变小变为低压液体;如此反复完成制冷循环使得储氢系统温度冷却;然后利用高-低压储氢气罐与车载储氢气瓶的不平衡压差,在加氢机的控制下,依次打开流量控制阀,并且同时保持压力传感器与温度传感器的监测功能,将氢气由低-高压储氢气罐分级梯度加注到车载储氢气瓶内,当达到目标压力,结束充气。3.根据权利要求1所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:高压储气罐的气源压力为90 mpa;低压储氢气罐的气源压力与车载储氢气瓶的目标中间压力差值为15 mpa。4.根据权利要求1所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:设定氢气初始压力分别为1、5、10、20mpa,其目标中间压力分别为35.13、36.20、37.50、47.30 mpa;因此低压储气罐的气源压力为50.13、51.20、52.50、62.30 mpa。5.根据权利要求1所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:制冷循环冷却温度为-40℃;结束充气的目标压力为70 mpa。6.根据权利要求1所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:所述的高压氢气分级充注系统包括三个金属隔膜式压缩机、一个高压储气罐、一个中压储气罐、一个低压储气罐、三个流量控制阀、蒸汽压缩式制冷系统、一个加氢机、一个车载储氢气瓶;蒸汽压缩式制冷系统由蒸发换热器,压缩机,冷凝器,节流阀组成的一个制冷系统,作用是降低高低压储氢气罐的温度;所述三个金属隔膜式压缩机分别连接高压储气罐、中压储气罐和低压储气罐,高压储气罐、中压储气罐和低压储气罐的出口分别通过流量控制阀连接加氢机,连接管路上设有压力表和温度表;加氢机另一端连接车载储氢气瓶;蒸发换热器分别与高压储气罐、中压储气罐和低压储气罐连接,为储气罐提供换热或制冷的功能。7.根据权利要求6所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:分级充注过程为:氢气气源经过金属隔膜式压缩机加压后分别进入高、中、低压储氢气罐进行储存;此时采用蒸汽压缩式制冷系统开始工作,低温低压的制冷剂液体在蒸发换热器处吸收热量变为蒸汽,使储氢系统温度下降;制冷剂蒸汽被压缩机压缩成为高温高压的气体进入冷凝器,冷凝器将高温高压制冷剂蒸汽冷凝液化为高压液体;最后通过节流阀,使高压液体压力变小变为低压液体后再次进入蒸发器;如此反复完成制冷循环,将储氢系统温度冷却;然后利用
高-低压储氢气罐与车载储氢气瓶的不平衡压差,在加氢机的控制下,依次打开流量控制阀,同时保持压力传感器与温度传感器的监测功能,将氢气分级梯度加注到车载储氢气瓶内,当达到目标压力时,结束充气。8.根据权利要求6所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:高压储气罐的气源压力为90 mpa;中、低压储氢气罐的气源压力与车载储氢气瓶的目标中间压力差值为15 mpa。9.根据权利要求8所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:第一级与第二级的目标中间压力的范围波动较小,分别集中在25.09—28.07 mpa和35.24—38.15 mpa之间,对应的低压氢气储罐的压力范围为40.09—43.07mpa,中压氢气储罐的压力范围为50.24—53.15 mpa。10.根据权利要求6所述的车载高压氢气分级充注系统,其特征在于:制冷循环冷却温度为-40℃;结束充气的目标压力为70 mpa。