CN110159918A - 一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法 - Google Patents

一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，所述储氢气瓶开启控制方法包括多个步骤：获取燃料电池氢系统上次停机时的状态；判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“是”，获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值；按照氢气压力值从低到高的顺序，依次开启氢系统中的储氢气瓶；提示燃料电池氢系统正常开始。这种方法的优点在于:降低了每次氢系统开机时氢瓶压力对氢系统的压力冲击，延长氢系统使用寿命。

Description

一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制方法，具体而言，涉及一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法。
背景技术
氢燃料电池汽车技术日趋发展成熟，作为一种零污染、零排放的新能源汽车，氢燃料电池汽车已经越来越多的进入到了交通系统，得到公众的广泛认可。燃料电池车以氢气为燃料，通过燃料发动机，将化学能高效转化为电能从而驱动汽车，整个过程仅排出纯净的水，因而是不久的将来取代传统化石燃料汽车的最理想的节能环保型零排放交通工具。
氢燃料电池的氢系统一般包含多个用于存储氢气的氢瓶，氢燃料电池的氢系统和氢瓶通常工作在内部氢气高压力的环境中，受外界环境冷热冲击、振动冲击等更方面因素影响，氢燃料电池氢系统可靠性逐渐降低，影响氢燃料电池氢系统安全。而由于每次氢系统启动时氢瓶的状态与上次氢系统关机时氢瓶状态一般会有所不同，比如压力和温度等。氢瓶开启瞬间，由于氢瓶和供氢管路压力不同，会对供氢管路等产生压力冲击。氢瓶压力越高，对供氢管路、供氢管路与氢瓶连接部件等的压力冲击越大。
在现有的技术中，氢燃料电池氢系统一般按照固定顺序每次开启一个或多个氢瓶，当氢瓶中的气压较大时会对供氢管路、供氢管路与氢瓶连接部件等造成较大的冲击。在氢燃料电池氢系统使用生命周期内，氢瓶开启和关闭可能达到数千次或者更多。随着氢瓶开启对氢燃料电池氢系统压力冲击次数增加，氢瓶逐渐老化，以后每次压力冲击所造成的影响也就越大。
综上所述，需要提供一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其能够克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法,所述储氢气瓶开启控制方法包括多个步骤：
步骤1：获取燃料电池氢系统上次停机时的状态；
步骤2：判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“是”，执行步骤3；
步骤3：获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值；
步骤4：按照氢气压力值从低到高的顺序，依次开启燃料电池氢系统中的储氢气瓶；
步骤5：提示燃料电池氢系统正常开启。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述步骤3获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值包括：
步骤301：获取燃料电池氢系统上次停机时连接储氢组件和供氢组件的管路中的管路压力和各个储氢气瓶的温度；
步骤302：获取当前各个储氢气瓶的温度；
步骤303：根据上次停机时连接储氢组件和供氢组件的管路中的管路压力和各个储氢气瓶的温度以及当前各个储氢气瓶的温度计算当前各个储氢气瓶中的氢气压力值。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述步骤3获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值包括通过在各个储氢气瓶的瓶口安装气压检测装置获得储氢气瓶中的氢气压力值。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述燃料电池氢系统上次停机时的状态包括加氢故障停机、供氢故障停机、加氢正常停机、供氢正常停机，所述加氢故障停机和供氢故障停机为故障停机状态，所述加氢正常停机和供氢正常停机为正常停机状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述步骤2判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“否”，执行步骤6；
步骤6：提示燃料电池氢系统需要维护和检修。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述燃料电池氢系统包括供氢组件、储氢组件、注氢组件、检测组件、第一管路和第二管路，储氢组件包括多个储氢气瓶和多个瓶口阀，检测组件包括气压计和多个温度计，每个储氢气瓶上均设有温度计，每个储氢气瓶的瓶口均设有瓶口阀，注氢组件通过第一管路分别与供氢组件和储氢组件的多个瓶口阀连通，供氢组件通过第二管路和外部燃料电池发动机连通，气压计设置在第一管路上。
该储氢气瓶开启控制方法的优点在于：按照氢气压力从低到高的顺序依次开启氢瓶，降低了每次燃料电池氢系统开机时氢瓶压力对燃料电池氢系统的压力冲击，延长了燃料电池氢系统使用寿命。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池氢系统的框图；
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的储氢气瓶开启控制方法的流程图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池氢系统的框图。如图1所示，所述燃料电池氢系统包括供氢组件A、储氢组件B、注氢组件C、检测组件(未示出)、第一管路E和第二管路F，储氢组件B包括多个储氢气瓶B1和多个瓶口阀B2，检测组件包括气压计(未示出)和多个温度计(未示出)，每个储氢气瓶B1上均设有温度计，每个储氢气瓶B1的瓶口均设有瓶口阀B2，注氢组件C通过第一管路E分别与供氢组件A和储氢组件B的多个瓶口阀B2连通，供氢组件A通过第二管路F和外部燃料电池D发动机连通，气压计设置在第一管路E上。所述第一管路E即为连接储氢组件和供氢组件的管路。
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的储氢气瓶开启控制方法的流程图。如图2所示，所述储氢气瓶开启控制方法包括多个步骤：
步骤1：获取燃料电池氢系统上次停机时的状态；
步骤2：判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“是”，执行步骤3；
步骤3：获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值；
步骤4：按照氢气压力值从低到高的顺序，依次开启燃料电池氢系统中的储氢气瓶；
步骤5：提示燃料电池氢系统正常开启。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述储氢气瓶开启控制方法在氢系统开启所有氢瓶并准备向外界供应氢气时或在氢系统开启所有氢瓶并准备被加注氢气时执行。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述步骤3获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值包括：
步骤301：获取燃料电池氢系统上次停机时连接储氢组件和供氢组件的第一管路中的管路压力P1和各个储氢气瓶的温度t1、t2…tn；
步骤302：获取当前各个储氢气瓶的温度T1、T2…Tn；
步骤303：根据上次停机时连接储氢组件和供氢组件的第一管路中的管路压力和各个储氢气瓶的温度以及当前各个储氢气瓶的温度计算当前各个储氢气瓶中的氢气压力值。所述计算当前各个储氢气瓶中的氢气压力值包括，首先，计算第n个储氢气瓶中的氢气质量mH2，公式为：
mH2＝P1*V*MH2/(R*tn*Cof1)
其中V是储氢气瓶能够储存的氢气的体积，MH2是储氢气瓶能够储存的氢气的摩尔质量，R是通用气体常数，Cof1是预先确定的反映温度和压力对应关系的修正系数，Cof1的值与P1和tn相关，然后，计算第n个储氢气瓶中的氢气压力P2n，公式为：
P2n＝mH2*R*Tn*Cof2÷(V*MH2)
其中Cof2是预先确定的反映温度和压力对应关系的修正系数，Cof2与P2n和Tn相关，通过数学分析方法计算出使上述公式成立的Cof2和P2n。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述步骤3获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值包括通过在各个储氢气瓶的瓶口安装气压检测装置获得储氢气瓶中的氢气压力值。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述燃料电池氢系统上次停机时的状态包括加氢故障停机、供氢故障停机、加氢正常停机、供氢正常停机，所述加氢故障停机和供氢故障停机为故障停机状态，所述加氢正常停机和供氢正常停机为正常停机状态。
根据本发明的上述一个实施方式提供的储氢气瓶开启控制方法，其中所述步骤2判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“否”，执行步骤6；
步骤6：提示燃料电池氢系统需要维护和检修。
该储氢气瓶开启控制方法的优点在于：按照氢气压力从低到高的顺序依次开启氢瓶，降低了每次燃料电池氢系统开机时氢瓶压力对燃料电池氢系统的压力冲击，延长了燃料电池氢系统使用寿命。
当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。

Claims (6)

1.一种燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其特征在于，所述储氢气瓶开启控制方法包括多个步骤：
步骤1：获取燃料电池氢系统上次停机时的状态；
步骤2：判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“是”，执行步骤3；
步骤3：获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值；
步骤4：按照氢气压力值从低到高的顺序，依次开启燃料电池氢系统中的储氢气瓶；
步骤5：提示燃料电池氢系统正常开启。
2.如权利要求1所述的燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其特征在于，所述步骤3获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值包括：
步骤301：获取燃料电池氢系统上次停机时连接储氢组件和供氢组件的管路中的管路压力和各个储氢气瓶的温度；
步骤302：获取当前各个储氢气瓶的温度；
步骤303：根据上次停机时连接储氢组件和供氢组件的管路中的管路压力和各个储氢气瓶的温度以及当前各个储氢气瓶的温度计算当前各个储氢气瓶中的氢气压力值。
3.如权利要求1所述的燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其特征在于，所述步骤3获取燃料电池氢系统中各个储氢气瓶中的氢气压力值包括通过在各个储氢气瓶的瓶口安装气压检测装置获得储氢气瓶中的氢气压力值。
4.如权利要求1所述的燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其特征在于，所述燃料电池氢系统上次停机时的状态包括加氢故障停机、供氢故障停机、加氢正常停机、供氢正常停机，所述加氢故障停机和供氢故障停机为故障停机状态，所述加氢正常停机和供氢正常停机为正常停机状态。
5.如权利要求1所述的燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其特征在于，所述步骤2判断燃料电池氢系统上次停机时的状态是否为正常停机状态，若“否”，执行步骤6；
步骤6：提示燃料电池氢系统需要维护和检修。
6.如权利要求1中任一权利要求所述的燃料电池氢系统的储氢气瓶开启控制方法，其特征在于，所述燃料电池氢系统包括供氢组件、储氢组件、注氢组件、检测组件、第一管路和第二管路，储氢组件包括多个储氢气瓶和多个瓶口阀，检测组件包括气压计和多个温度计，每个储氢气瓶上均设有温度计，每个储氢气瓶的瓶口均设有瓶口阀，注氢组件通过第一管路分别与供氢组件和储氢组件的多个瓶口阀连通，供氢组件通过第二管路和外部燃料电池发动机连通，气压计设置在第一管路上。
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