CN115289389B - 基于无线通讯的氢系统控制方法、系统、介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一般控制系统技术领域，提供了一种基于无线通讯的氢系统控制方法、系统、介质及电子设备，本发明在获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力后，通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令，通过控制指令对加氢设备进行控制；通过无线通讯方式，在确保燃料电池车辆能够正常加氢的同时，实现了氢系统、加氢站与燃料电池车辆整车之间的闭环控制；同时，根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小，在保证安性的基础上，提升了氢系统的加氢效率，节省了加氢时间。
Description
技术领域
本发明属于一般控制系统技术领域，尤其涉及一种基于无线通讯的氢系统控制方法、系统、介质及电子设备。
背景技术
燃料电池车辆中的氢系统，也叫车载氢系统，是燃料电池的重要组成部分，氢系统为燃料电池提供足够的氢气。燃料电池运行时，原本储存在氢气瓶中的氢气进入电堆阳极，并与阴极的氧气参与反应。氢气剩余量低于4.9MPa时，氢气瓶需要进入加氢站进行加氢，由于加氢过程燃料电池车辆整车处于下电状态，整个过程并不能采集到燃料电池车辆的状态，也无法感知到加氢完成情况，加氢过程中压力的增加必然会引发安全风险系数升高，对氢系统的可靠性带来了不利因素，所以说，对加氢过程中各信息的检测以及对氢系统的控制尤为重要。
燃料电池车辆在加氢过程中，加氢站中的加氢设备与氢系统之间无法安全有效通信；不能实现氢系统、加氢站与燃料电池车辆整车之间的闭环控制，导致现有氢系统存在加氢效率低和加氢时间长等问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于无线通讯的氢系统控制方法、系统、介质及电子设备，本发明通过在氢系统和加氢设备分别安装红外线模块，通过无线通讯方式，在确保燃料电池车辆能够正常加氢的同时，实现了氢系统、加氢站与燃料电池车辆整车之间的闭环控制，基于无线通讯基础上的氢系统控制方法及系统，提升了氢系统的加氢效率，既节省了加氢时间，又保证了加氢的安全性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种基于无线通讯的氢系统控制方法，包括：
获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力；
通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令；所述控制指令包括根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小；
通过控制指令对加氢设备进行控制。
进一步的，所述控制器内设定压力阈值，根据压力阈值与不同百分数的乘积，将加氢过程分为低风险压力阶段、中风险压力阶段和高风险压力阶段三个阶段。
进一步的，将所述压力阈值与第一百分数的乘积定为低风险压力阶段，将所述压力阈值与第二百分数的乘积定为中风险压力阶段，将所述压力阈值与第三百分数的乘积定为高风险压力阶段；所述第一百分数小于所述第二百分数，所述第二百分数小于所述第三百分数。
进一步的，当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段以内时，加氢速率不变；当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段到中风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度呈增加趋势，控制加氢速率缩小为原加氢速率的第一预设倍数，当氢气瓶内的温度无无变化时，再升至原加氢速率；当氢气瓶内的压力处在中风险压力阶段和高风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度到达预设峰值，则控制加氢速率缩小为原加氢速率的第二预设倍数，当氢气瓶内的温度无无变化时，再升至原加氢速率；所述第一预设倍数小于所述第二预设倍数；当氢气瓶内的压力大于高风险压力阶段时，则控制加氢速率为预设速率，所述预设速率为加氢时允许的最小加氢速率。
进一步的，无线通讯方式通过红外线模块实现；所述红外线模块包括安装在氢气瓶内的红外线发射器，以及安装在加氢设备处的红外线接收器。
进一步的，氢气瓶为多个时，在每个氢气瓶内分别安装红外线发射器，所述红外线接收器将多路红外线发射器传输的信号汇集在一个红外线接收器中。
进一步的，当氢气加满后，所述红外线发射器发送停止加氢指令至所述红外线接收器，所述加氢设备识别到停止加氢指令后，自动停止加氢。
第二方面，本发明还提供了一种基于无线通讯的氢系统控制系统，包括：
数据采集模块，被配置为：获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力；
无线通讯模块，被配置为：通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令；所述控制指令包括根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小；
控制模块，被配置为：通过控制指令对加氢设备进行控制。
第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于无线通讯的氢系统控制方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于无线通讯的氢系统控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明在获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力后，通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令，通过控制指令对加氢设备进行控制；通过无线通讯方式，在确保燃料电池车辆能够正常加氢的同时，实现了氢系统、加氢站与燃料电池车辆整车之间的闭环控制；同时，根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小，在保证安性的基础上，提升了氢系统的加氢效率，节省了加氢时间；
2、本发明中，当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段以内时，加氢速率不变；当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段到中风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度呈增加趋势，控制加氢速率缩小为原加氢速率的第一预设倍数，当氢气瓶内的温度无无变化时，再升至原加氢速率；当氢气瓶内的压力处在中风险压力阶段和高风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度到达预设峰值，则控制加氢速率缩小为原加氢速率的第二预设倍数，当氢气瓶内的温度无无变化时，再升至原加氢速率；通过综合考虑氢气瓶内的压力和温度实现对加氢效率的控制调节，在保证加氢安全性和可靠性的基础上，提升了氢系统的加氢效率。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例1的控制流程简图；
图2为本发明实施例1的控制流程详细图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种基于无线通讯的氢系统控制方法，包括：
获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力；
通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令；所述控制指令包括根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小；
通过控制指令对加氢设备进行控制。
具体的，可以通在氢气瓶内安装温度传感器和压力传感器来采集获取氢气瓶内的温度和压力；通过在氢气瓶入口处安装流量计来采集获取氢气瓶内的加氢量，可以理解的，所述加氢量为加氢前氢气瓶内的氢气量和流量计检测到加入氢气瓶内氢气量的和，或者通过在氢气瓶内安装氢气浓度传感器来采集获取加氢量；所述控制器，可以控制加氢速率中电磁阀的开闭及开度大小，为所述氢系统提供合适流量的氢气；所述控制器的24V电源经逆变器转为12V电源，12V电源用来满足所述压力传感器、所述温度传感器和所述氢气浓度传感器的供电需求；加氢过程中，氢气从加氢口中出来经过过滤器、单向阀以及瓶口阀到达所述氢气瓶。
本实施例中，所述控制器内设定压力阈值，根据压力阈值与不同百分数的乘积，将加氢过程分为低风险压力阶段、中风险压力阶段和高风险压力阶段三个阶段。具体的，一般储氢瓶内的压力设定一般情况下默认值为35MPa，大容量氢瓶可设置为70Mpa，所以压力阈值可以设置为35Mpa或70Mpa。
将所述压力阈值与第一百分数的乘积定为低风险压力阶段，将所述压力阈值与第二百分数的乘积定为中风险压力阶段，将所述压力阈值与第三百分数的乘积定为高风险压力阶段；所述第一百分数小于所述第二百分数，所述第二百分数小于所述第三百分数。具体的，所述第一百分数、所述第二百分数和所述第三百分数可以分别采用50%、70%和90%。
当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段以内时，加氢速率不变；当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段到中风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度呈增加趋势，控制加氢速率缩小为原加氢速率的第一预设倍数，比如控制加氢速率降为原来的1/3，当氢气瓶内的温度无无变化时，再升至原加氢速率；当氢气瓶内的压力处在中风险压力阶段和高风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度到达预设峰值，则控制加氢速率缩小为原加氢速率的第二预设倍数，比如，控制加氢速率降为原来的2/3，当氢气瓶内的温度无无变化时，再升至原加氢速率；可以理解的，所述第一预设倍数小于所述第二预设倍数；当氢气瓶内的压力大于高风险压力阶段时，则控制加氢速率为预设速率，所述预设速率为加氢时允许的最小加氢速率。
可有理解的，加氢时，由于氢气分子运动产生热量，进而引起所述氢气瓶内温度升高和气体膨胀，当恢复至原本温度时会导致所述氢气瓶内气体没有加至100%，所以，本实施例中，通过综合考虑氢气瓶内的压力和温度实现对加氢效率的控制调节，在保证加氢安全性和可靠性的基础上，提升了氢系统的加氢效率。
本实施例中，无线通讯方式通过红外线模块实现；所述红外线模块包括安装在氢气瓶内的红外线发射器，以及安装在加氢设备处的红外线接收器，所述控制器还连接有控制所述加氢设备的执行器。
氢气瓶为多个时，在每个氢气瓶内分别安装红外线发射器，所述红外线接收器将多路红外线发射器传输的信号汇集在一个红外线接收器中，比如，以四氢气瓶组氢管理系统为例，红外通信模块具有四个红外线发射器和一个红外线接收器，在每个氢气瓶内都安装一个红外线发射器，在加氢设备处安装一个红外线接收器，所述红外线接收器将四路红外发射器传输的信号汇集在一个红外线接收器中。
当氢气加满后，所述红外线发射器发送停止加氢指令至所述红外线接收器，所述加氢设备识别到停止加氢指令后，自动停止加氢。
加氢时，燃料电池车辆需要下电至OFF档，关掉全部的高压电和低压电；所述红外通信模块中，所述红外线发射器完成发射氢气瓶内部的加氢量、温度和压力功能，所述红外线接收器接收的加氢量、温度和压力等，可以通过单片机转换成LED显示方式的数据进行显示。
实施例2：
本实施例提供了一种基于无线通讯的氢系统控制系统，包括：
数据采集模块，被配置为：获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力；
无线通讯模块，被配置为：通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令；所述控制指令包括根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小；
控制模块，被配置为：通过控制指令对加氢设备进行控制。
所述系统的工作方法与实施例1的基于无线通讯的氢系统控制方法相同，这里不再赘述。
实施例3：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了实施例1所述的基于无线通讯的氢系统控制方法的步骤。
实施例4：
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的基于无线通讯的氢系统控制方法的步骤。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (7)
1.基于无线通讯的氢系统控制方法，其特征在于，包括：
获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力；
通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令；所述控制指令包括根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小；
通过控制指令对加氢设备进行控制；
所述加氢量为加氢前氢气瓶内的氢气量和流量计检测到加入氢气瓶内氢气量的和；
所述控制器内设定压力阈值，根据压力阈值与不同百分数的乘积，将加氢过程分为低风险压力阶段、中风险压力阶段和高风险压力阶段三个阶段；
将所述压力阈值与第一百分数的乘积定为低风险压力阶段，将所述压力阈值与第二百分数的乘积定为中风险压力阶段，将所述压力阈值与第三百分数的乘积定为高风险压力阶段；所述第一百分数小于所述第二百分数，所述第二百分数小于所述第三百分数；
当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段以内时，加氢速率不变；当氢气瓶内的压力处在低风险压力阶段到中风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度呈增加趋势，控制加氢速率缩小为原加氢速率的第一预设倍数，当氢气瓶内的温度无变化时，再升至原加氢速率；当氢气瓶内的压力处在中风险压力阶段和高风险压力阶段之间，且氢气瓶内的温度到达预设峰值，则控制加氢速率缩小为原加氢速率的第二预设倍数，当氢气瓶内的温度无变化时，再升至原加氢速率；所述第一预设倍数小于所述第二预设倍数；当氢气瓶内的压力大于高风险压力阶段时，则控制加氢速率为预设速率，所述预设速率为加氢时允许的最小加氢速率。
2.如权利要求1所述的基于无线通讯的氢系统控制方法，其特征在于，无线通讯方式通过红外线模块实现；所述红外线模块包括安装在氢气瓶内的红外线发射器，以及安装在加氢设备处的红外线接收器。
3.如权利要求2所述的基于无线通讯的氢系统控制方法，其特征在于，氢气瓶为多个时，在每个氢气瓶内分别安装红外线发射器，所述红外线接收器将多路红外线发射器传输的信号汇集在一个红外线接收器中。
4.如权利要求2所述的基于无线通讯的氢系统控制方法，其特征在于，当氢气加满后，所述红外线发射器发送停止加氢指令至所述红外线接收器，所述加氢设备识别到停止加氢指令后，自动停止加氢。
5.基于无线通讯的氢系统控制系统，利用如权利要求1所述的基于无线通讯的氢系统控制方法实现，其特征在于，包括：
数据采集模块，被配置为：获取氢系统中氢气瓶内的加氢量、温度和压力；
无线通讯模块，被配置为：通过无线通讯方式，将获取的加氢量、温度和压力传输给控制器并生成控制指令；所述控制指令包括根据氢气瓶中加氢量是否达到了上限值控制来控制停止加氢，以及根据氢气瓶中的温度和压力来控制调节加氢速率的大小；
控制模块，被配置为：通过控制指令对加氢设备进行控制。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-4任一项所述的基于无线通讯的氢系统控制方法的步骤。
7.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-4任一项所述的基于无线通讯的氢系统控制方法的步骤。
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