【技术实现步骤摘要】
基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法
本专利技术属于燃料电池汽车领域,涉及基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法。
技术介绍
目前环境和能源等问题日益突出,传统车辆的进一步发展受到较大限制,这极大的促使了新型交通工具的研发,而燃料电池汽车因其各项优点成为了新型交通工具的有力竞争者。氢气作为燃料电池汽车的主要能量来源,其在燃料电池车辆上的储存方式以高压气体形式为主,而氢气在加注过程的安全问题限制着燃料电池汽车的商业化发展,因此为了实现燃料的安全快速高效充装,高压氢气快速充装成为国内外研究的热点问题。车载氢气瓶在快速加氢过程中,由于氢气特有的负焦耳-汤普逊效应以及氢气的快速压缩,会导致气瓶内部温度急剧上升,从而引发安全隐患。传统氢气加注方案单一低效且无选择性,没考虑中低压力储存氢气瓶加注氢气的切换点,加注过程制冷输出没有优化导致经济性低。本专利技术通过模型进行智能预测,给出最快速和最经济两种可选加注方案,且加注过程采用智能算法实时控制加注过程预冷输出,不仅保证加注安全且实现高效低功耗加注目标。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法。为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法,该方法包括以下步骤:S1:设定加注终止条件;S2:简化预测模型;S3:智能预测;S4:预冷系统实时控制方案。可选的,所述S1具体为:根据国际标准SAE-J260 ...
【技术保护点】
1.基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:/nS1:设定加注终止条件;/nS2:简化预测模型;/nS3:智能预测;/nS4:预冷系统实时控制方案。/n
【技术特征摘要】
1.基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
S1:设定加注终止条件;
S2:简化预测模型;
S3:智能预测;
S4:预冷系统实时控制方案。
2.根据权利要求1所述的基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法,其特征在于:所述S1具体为:
根据国际标准SAE-J2601,正常加注过程中,不考虑发生泄漏、气源压力不够和加注流量过大的情况;
S11:气瓶内部温度达到85℃;为保证加注安全性,设定最高温度边界阀值Tmax=80℃,预留安全裕度5℃;
S12:气瓶内部最大压力达到额定工作压力的125%。
3.根据权利要求1所述的基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法,其特征在于:所述S2具体为:
氢气加注过程的核心要素是加注策略对最终气瓶温升和SOC值的影响,做出如下假设:
S21由于加氢站的储氢瓶组体积远大于车载储气瓶,因此假设其压力恒定,为了研究不同预冷温度的影响,假设气源的温度恒定;
S22对储氢瓶组-加氢机和加氢机-车载储氢瓶组的管路进行简化,加注过程中不考虑管接头及阀门的影响,并设定其与空气的换热系数;
S23对加氢顺序控制器进行简化,采用逻辑控制器进行气源切换,其中温度压力会存在突变现象;
S24对加氢口进行模型简化,为模拟焦耳-汤普逊效应,用一个较小的节流口代替,根据其气瓶的进气口面积设定节流面积;
S25假设车载储气瓶内氢气与瓶体温度一致,且均匀分布,设定整体与外界的换热系数恒定;
在加注前的智能预测环节,根据模型T=f(P1,T1,P2,T2,V,Tamb,Tmax)计算出最快速和最经济加载方案及其目标温升曲线。
4.根据权利要求1所述的基于智能预测与控制的车载氢气瓶三级加注方法,其特征在于:所述S3具体为:
S31三级加注切换点a;
三级加注高、中、低储氢瓶的压力分别为40MPa、30MPa、20MPa,考虑不等量压力切换,切换点系数定义如下:
a=车载氢气瓶内当前压力/低级储氢瓶压力
此时:车载氢气瓶内初始状态压力小于低级储氢瓶压力,加注从低级储氢瓶开始;
a=车载氢气瓶内当前压力/中级储氢瓶压力
此时:车载氢气瓶内初始状态压力小于中级储氢瓶压力且大于或等于低级储氢瓶压力,加注从中级储氢瓶开始;
a不存在
此时:车载氢气瓶内初始状态压力大于或等于中级储氢瓶压力;设定车载氢气瓶初始压力为30MPa,环境温度为60℃,在此极端情况下由高级储氢瓶在无预冷条件下对车载氢气瓶加注到终止条件,得到温升曲线,最终车载氢气瓶的最高温度约75℃,在安全条件内;故当切换点a不存在时,加注直接从高级储氢瓶开始且无需确定初始预冷温度;
车载氢气瓶的最大容量为35MPa,设定车载储氢瓶压力初始为2MPa,环境温度为20℃,其他条件不变时对切换点进行仿真分析,根据仿真...
【专利技术属性】
技术研发人员:张财志,段浩,白云锋,李梦晓,张俊,
申请(专利权)人:重庆大学,
类型:发明
国别省市:重庆;50
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