CN114623374A - 一种车载氢气瓶的加氢方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载氢气瓶的加氢方法及系统，属于新能源技术领域。加氢方法包括：准备加氢；车载氢系统控制器向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X；加氢机控制器根据加氢次数X判断是否进行加氢操作，若所述加氢次数X超出设定阈值；则控制加氢机不进行加氢操作；若加氢次数X未超出设定阈值；则控制加氢机进行加氢操作；加氢结束时，判断加氢质量，若加氢质量超出质量低值，则更新加氢次数为X+1；若加氢质量未超出质量低值，则加氢次数不变。本发明通过车载氢系统控制器对加氢次数进行计数，避免了车载氢气瓶加氢次数过多而进行加氢后的安全隐患，并且是通过加氢质量进行加氢次数的计数的，对车载氢气瓶是否报废的判断更加可靠和准确。

Description

一种车载氢气瓶的加氢方法及系统
技术领域
本发明涉及一种车载氢气瓶的加氢方法及系统，属于新能源技术领域。
背景技术
燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置，只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能，具有能量转换率高、清洁环保的优点。燃料电池汽车因其高效率，零排放等优势，已成为新能源汽车发展的重要方向。
燃料电池汽车由于其加氢时间短、排放污染低等优点得到广泛认可。随着燃料电池汽车的逐步推广，其安全性显得尤为重要。燃料电池汽车中氢气瓶为储存高压氢气的装置，氢气瓶的安全对于燃料电池汽车至关重要。目前市场上燃料电池车辆通常采用的为A类气瓶，根据《GB-T 35544-2017车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》中规定A类气瓶设计循环使用次数不超过11000次,B类气瓶的设计循环次数不超过7500次。氢气瓶的一次循环下限压力应为(2±1)Mpa，上限应不低于1.25倍的设计压力。
实际运行的车辆很难满足一次完整的氢气瓶压力循环，且目前没有相关的车载氢气瓶循环次数的检测标准。以A类气瓶为例：燃料电池汽车前往加氢站充装氢气时，由于氢气瓶的循环次数无法得到监测，对于载有超过11000使用次数气瓶的车辆，进行加氢时存在氢气泄漏、爆炸等极大的安全隐患，并且对于氢气瓶是否报废的检测一般是经过人工进行的，不仅检测效率低，还成本高。
发明内容
本申请的目的在于提供一种车载氢气瓶的加氢方法及系统，用以解决现有车载氢气瓶的加氢过程安全性差、不可靠的问题。
为实现上述目的，本申请提出了一种车载氢气瓶的加氢方法的技术方案，包括以下步骤：
1)准备加氢；
2)车载氢系统控制器向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X；
3)加氢机控制器根据加氢次数X判断是否进行加氢操作，若所述加氢次数X超出设定阈值；则控制加氢机不进行加氢操作；若所述加氢次数X未超出设定阈值；则控制加氢机进行加氢操作，进入步骤4)；
4)加氢结束时，判断加氢质量，若加氢质量超出质量低值，则更新加氢次数为X+1；若加氢质量未超出质量低值，则加氢次数不变；所述质量低值根据车载储气瓶的属性确定。
本发明的车载氢气瓶的加氢方法的技术方案的有益效果是：本发明通过车载氢系统控制器对加氢次数进行计数，并将加氢次数上传至加氢机控制器，进而加氢机控制器通过加氢次数判断是否控制加氢机进行加氢操作，避免了车载氢气瓶加氢次数过多而进行加氢后的安全隐患，并且是通过加氢质量进行加氢次数的计数的，在加氢质量未超出质量低值时不会对车载氢气瓶产生损耗，因此加氢质量超出质量低值才可以作为一次加氢，对车载氢气瓶是否报废的判断更加可靠和准确。
进一步的，为了提高加氢质量计算的准确性，所述加氢质量根据加氢前车载储气瓶的压力数据和温度数据、加氢后车载储气瓶的压力数据和温度数据、以及气态平衡方程计算得出。
进一步的，为了保证加氢过程的可靠性，加氢过程中，车载氢系统控制器实时向加氢机控制器上传车载储气瓶的压力信息和温度信息，加氢机控制器根据压力信息和温度信息控制加氢机的加氢速度。
进一步的，为了实现加氢次数的上传，车载氢系统控制器通过红外通信的方式向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X。
进一步的，所述步骤3)中，在加氢机控制器控制加氢机不进行加氢操作的同时还包括进行提示的步骤。
另外，本申请还提出一种车载氢气瓶的加氢系统的技术方案，包括车载氢系统控制器、加氢机控制器以及加氢机：
车载氢系统控制器检测加氢口是否连接加氢枪，当连接时，判断准备加氢；
准备加氢后，车载氢系统控制器向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X；
加氢机控制器根据加氢次数X判断是否进行加氢操作，若所述加氢次数X超出设定阈值；则控制加氢机不进行加氢操作；若所述加氢次数X未超出设定阈值；则控制加氢机进行加氢操作；
若进行加氢操作，在加氢结束时，判断加氢质量，若加氢质量超出质量低值，则更新加氢次数为X+1；若加氢质量未超出质量低值，则加氢次数不变；所述质量低值根据车载储气瓶的属性确定。
本发明的车载氢气瓶的加氢系统的技术方案的有益效果是：本发明通过车载氢系统控制器对加氢次数进行计数，并将加氢次数上传至加氢机控制器，进而加氢机控制器通过加氢次数判断是否控制加氢机进行加氢操作，避免了车载氢气瓶加氢次数过多而进行加氢后的安全隐患，并且是通过加氢质量进行加氢次数的计数的，在加氢质量未超出质量低值时不会对车载氢气瓶产生损耗，因此加氢质量超出质量低值才可以作为一次加氢，对车载氢气瓶是否报废的判断更加可靠和准确。
进一步的，为了提高加氢质量计算的准确性，还包括用于检测氢气瓶的压力信息的压力传感器、用于检测氢气瓶的温度信息的温度传感器；压力传感器和温度传感器均与车载氢系统控制器连接，车载氢系统控制器根据加氢前车载储气瓶的压力数据和温度数据、加氢后车载储气瓶的压力数据和温度数据、以及气态平衡方程计算加氢质量。
进一步的，为了保证加氢过程的可靠性，还包括用于检测氢气瓶的压力信息的压力传感器、用于检测氢气瓶的温度信息的温度传感器；压力传感器和温度传感器均与车载氢系统控制器连接，加氢过程中，车载氢系统控制器实时向加氢机控制器上传车载储气瓶的压力信息和温度信息，加氢机控制器根据压力信息和温度信息控制加氢机的加氢速度。
进一步的，为了实现加氢次数的上传，还包括红外发射头和红外接收头，红外发射头与车载氢系统控制器连接，红外接收头与加氢机控制器连接，车载氢系统控制器通过红外通信的方式向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X。
进一步的，还包括报警装置，报警装置与加氢机控制器连接，在加氢机控制器控制加氢机不进行加氢操作的同时还控制报警装置进行报警提示。
附图说明
图1是本发明车载氢气瓶的加氢系统的结构示意图；
图2是本发明车载氢气瓶的加氢方法的流程图；
图中：1为车载氢气瓶、2为压力传感器、3为温度传感器、4为加氢口、5为加氢枪、6为红外发射头、7为红外接收头、8为加氢机控制器、9为加氢机、10为车载氢系统控制器。
具体实施方式
车载氢气瓶的加氢系统实施例：
车载氢气瓶的加氢系统的主要构思在于，车载氢系统控制器通过加氢质量准确的对加氢次数进行计数，并在每次加氢前将加氢次数上传至加氢机控制器中，加氢机控制器通过逻辑判断加氢次数是否超过设定阈值，在超过设定阈值后控制加氢机不进行加氢操作，避免了盲目给车载氢气瓶充气而造成的安全隐患。
具体的，车载氢气瓶的加氢系统如图1所示，包括：车载氢气瓶1、压力传感器2、温度传感器3、红外发射头6、红外接收头7、加氢口4、车载氢系统控制器10、加氢机控制器8、加氢机9、加氢枪5、以及报警装置。
车载氢气瓶1和车载氢系统控制器10设置在燃料汽车内部，车载氢气瓶1通过管路与加氢口4连接，加氢口4在燃料汽车表面，与外界连通，燃料汽车通过加氢口4为车载氢气瓶1进行加氢。
车载氢气瓶1设置有压力传感器2和温度传感器3，压力传感器2和温度传感器3均与车载氢系统控制器10连接，用于采集车载氢气瓶1的压力信息和温度信息，并将采集的信息发送至车载氢系统控制器10。
燃料汽车还设置有红外发射头6，红外发射头6安装在加氢口4处，红外发射头6与车载氢系统控制器10连接，用于实现车载氢系统控制器10的红外通信。
加氢站设置有红外接收头7，并且将红外接收头7安装在加氢枪5上，红外接收头7与加氢机控制器8连接，用于实现加氢机控制器8与车载氢系统控制器10的红外通信。
加氢站还设置有报警装置，报警装置与加氢机控制器8连接，用于在加氢机9不进行加氢时进行报警提示，提示车主离开。报警装置可以为语音报警、指示灯报警等多种报警形式，本发明不做限制。
加氢机9用于通过加氢枪5为车载氢气瓶1充氢气，并且加氢机控制器8控制连接加氢机9，用于控制加氢机9的加氢操作。
以A类车载氢气瓶为例对加氢系统的加氢方法进行详细说明，加氢方法如图2所示，包括以下步骤：
1)车载氢系统控制器10检测到加氢口4连接加氢枪5时(由于红外发射头6安装在加氢口4处，红外接收头7安装在加氢枪5上，因此这里加氢口4连接加氢枪5的判断依据是建立红外通讯，也即红外发射头6和红外接收头7建立连接后，车载氢系统控制器10即可检测到加氢口4连接加氢枪5)，判断准备加氢；
2)准备加氢后，车载氢系统控制器10通过红外发射头6发射车载储气瓶的加氢次数X、压力信息、以及温度信息，红外接收头7接收后将信息传输至加氢机控制器8；
3)加氢机控制器8根据加氢次数X判断是否进行加氢操作，若加氢次数X超出11000；则控制加氢机9不进行加氢操作，并控制报警装置进行报警；若所述加氢次数X未超出11000；则控制加氢机9进行加氢操作，进入步骤4)；
4)加氢过程中，加氢机控制器8根据车载氢系统控制器10实时上传的车载储气瓶的压力信息和温度信息控制加氢机9的加氢速度；
5)加氢结束时，车载氢系统控制器10根据加氢前车载储气瓶的压力数据和温度数据、加氢后车载储气瓶的压力数据和温度数据、以及气态平衡方程计算加氢质量M1；
6)车载氢系统控制器10判断加氢质量M1，若加氢质量M1超出质量低值M，则更新加氢次数为X+1；若加氢质量M1未超出质量低值M，则加氢次数X不变。
上述实施例中，质量低值M根据车载储气瓶的属性确定，M是对碳纤维产生损伤的最低加氢质量，因此对于不同的车载储气瓶其质量低值M是不相同的，本发明对此不做限制。
上述实施例中，将11000作为加氢次数的设定阈值，作为其他实施方式，不同的车载储气瓶，加氢次数的设定阈值并不相同。
上述实施例中，加氢质量M1是通过压力数据、温度数据结合气态平衡方程得出的，作为其他实施方式，加氢质量M1也可以通过加氢机9得出，通过加氢机9输出的氢气质量为加氢质量M1。
上述实施例中，为了保证数据传输的准确性，通过红外通讯的方式进行数据的传输，作为其他实施方式，还可以采用蓝牙等其他无线通讯方式，本发明对此不做限制。
本发明通过加氢次数判断是否加氢，可以把达到报废的车载氢气瓶1过滤掉，提高了车辆及加氢站的安全性，而且不需人工检测氢气瓶是否报废，降低检测成本；同时通过加氢质量作为加氢次数的增加依据，提高了判断的可靠性。
车载氢气瓶的加氢方法实施例：
车载氢气瓶的加氢方法的具体实施过程以及效果在上述车载氢气瓶的加氢系统实施例中已经介绍，这里不做赘述。

Claims (10)

1.一种车载氢气瓶的加氢方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)准备加氢；
2)车载氢系统控制器向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X；
3)加氢机控制器根据加氢次数X判断是否进行加氢操作，若所述加氢次数X超出设定阈值；则控制加氢机不进行加氢操作；若所述加氢次数X未超出设定阈值；则控制加氢机进行加氢操作，进入步骤4)；
4)加氢结束时，判断加氢质量，若加氢质量超出质量低值，则更新加氢次数为X+1；若加氢质量未超出质量低值，则加氢次数不变；所述质量低值根据车载储气瓶的属性确定。
2.根据权利要求1所述的车载氢气瓶的加氢方法，其特征在于，所述加氢质量根据加氢前车载储气瓶的压力数据和温度数据、加氢后车载储气瓶的压力数据和温度数据、以及气态平衡方程计算得出。
3.根据权利要求1所述的车载氢气瓶的加氢方法，其特征在于，加氢过程中，车载氢系统控制器实时向加氢机控制器上传车载储气瓶的压力信息和温度信息，加氢机控制器根据压力信息和温度信息控制加氢机的加氢速度。
4.根据权利要求1所述的车载氢气瓶的加氢方法，其特征在于，车载氢系统控制器通过红外通信的方式向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X。
5.根据权利要求1所述的车载氢气瓶的加氢方法，其特征在于，所述步骤3)中，在加氢机控制器控制加氢机不进行加氢操作的同时还包括进行提示的步骤。
6.一种车载氢气瓶的加氢系统，其特征在于，包括车载氢系统控制器、加氢机控制器以及加氢机：
车载氢系统控制器检测加氢口是否连接加氢枪，当连接时，判断准备加氢；
准备加氢后，车载氢系统控制器向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X；
加氢机控制器根据加氢次数X判断是否进行加氢操作，若所述加氢次数X超出设定阈值；则控制加氢机不进行加氢操作；若所述加氢次数X未超出设定阈值；则控制加氢机进行加氢操作；
若进行加氢操作，在加氢结束时，判断加氢质量，若加氢质量超出质量低值，则更新加氢次数为X+1；若加氢质量未超出质量低值，则加氢次数不变；所述质量低值根据车载储气瓶的属性确定。
7.根据权利要求6所述的车载氢气瓶的加氢系统，其特征在于，还包括用于检测氢气瓶的压力信息的压力传感器、用于检测氢气瓶的温度信息的温度传感器；压力传感器和温度传感器均与车载氢系统控制器连接，车载氢系统控制器根据加氢前车载储气瓶的压力数据和温度数据、加氢后车载储气瓶的压力数据和温度数据、以及气态平衡方程计算加氢质量。
8.根据权利要求6所述的车载氢气瓶的加氢系统，其特征在于，还包括用于检测氢气瓶的压力信息的压力传感器、用于检测氢气瓶的温度信息的温度传感器；压力传感器和温度传感器均与车载氢系统控制器连接，加氢过程中，车载氢系统控制器实时向加氢机控制器上传车载储气瓶的压力信息和温度信息，加氢机控制器根据压力信息和温度信息控制加氢机的加氢速度。
9.根据权利要求6所述的车载氢气瓶的加氢系统，其特征在于，还包括红外发射头和红外接收头，红外发射头与车载氢系统控制器连接，红外接收头与加氢机控制器连接，车载氢系统控制器通过红外通信的方式向加氢机控制器上传车载储气瓶的加氢次数X。
10.根据权利要求6所述的车载氢气瓶的加氢系统，其特征在于，还包括报警装置，报警装置与加氢机控制器连接，在加氢机控制器控制加氢机不进行加氢操作的同时还控制报警装置进行报警提示。
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