一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法及系统技术方案

本申请提供一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法及系统，方法包括获取车载储气瓶的目标参数；依据目标参数选取预设的序列取气参数，序列取气参数包括对每一车载储气瓶加氢过程中与低级氢气罐、中级氢气罐和高级氢气罐注气对应的第一注气预设流量、第二注气预设流量和第三注气预设流量；依据序列取气参数计算对每一车载储气瓶加氢过程中的泵控参数，泵控参数包括打开加压泵开启的流量阈值以及加压泵工作功率随时间的变化关系；依据序列取气参数以及泵控参数控制储氢容器对车载储气瓶注气。在注气压力跃变之前，通过泵控参数控制加压泵对氢气进行加压，从而降低了因注气压力跃变对注气时间以及注气量的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法及系统
本申请涉及燃料电池加氢
，尤其是涉及一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法及系统。
技术介绍
在燃料电池汽车推向市场的过程中，目前至少有3个主要的技术壁垒需要克服：一、小型、轻量、廉价和高效的燃料电池发动机的集成；二、高储存量车载储氢罐的设计：三、氢气加注设施的开发和加氢站的建设。发展至今，后者更为关键。目前，氢加注系统建设主要有二大发展趋势：一、加注气态氢的高参数化，即将车载容器贮氢压力增加到最高经济压力70Mi^，以提高氢能汽车的续驶里程；二、液氢加注方案，液氢燃料供应系统具有体积密度高、压力低等优点。但液化储氢存在二大难点：一是液化能耗大；二是液氢的蒸发损失比较严重，存在安全隐患。因此，目前国内外的加氢站研究更为关注的是高压气态加氢，由此引出高取气率序列取气和快速加注控制策略研究。直接与加氢站控制有关的技术进展，主要是对加注系统组成及控制硬件进行的研究，通过调节多级加氢过程中不同的取气序列不断的提高氢气加注的速率。但是，跃变的压力也会对车载储氢罐中存储的氢气造成冲击，从而在一定程度上延长了单级加氢的时间消耗。由此，多级加氢的过程控制仍需要相关领域的技术人员不断研发。
技术实现思路
为了提高多级加氢的加氢效率，本申请目的是提供一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法及系统。第一方面，本申请提供一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法，其特征在于，所述加氢站包括储氢容器、加压泵、充气阀、氢气分配器、流量计以及单向阀，所述储氢容器、加压泵、充气阀、氢气分配器以及单向阀依次连接，所述单向阀连接有一与车载储气瓶连接的加氢管，所述氢气分配器连接有流量计，所述流量计的测量点位于氢气分配器和单向阀之间，所述储氢容器包括低级氢气罐、中级氢气罐和高级氢气罐，所述氢气分配器连接有压力传感器，所述三级氢气加注方法包括：获取所述车载储气瓶的目标参数；依据所述目标参数选取预设的序列取气参数，所述序列取气参数包括对每一所述车载储气瓶加氢过程中与低级氢气罐、中级氢气罐和高级氢气罐注气对应的第一注气预设流量、第二注气预设流量和第三注气预设流量；依据所述序列取气参数计算对每一所述车载储气瓶加氢过程中的泵控参数，所述泵控参数包括打开所述加压泵开启的流量阈值以及所述加压泵工作功率随时间的变化关系；依据所述序列取气参数以及泵控参数控制所述储氢容器对所述车载储气瓶注气。通过采用上述技术方案，在注气过程中，依据序列取气参数逐一对每一车载储气瓶加气，在注气压力跃变之前，通过泵控参数控制加压泵对氢气进行加压，从而在注气压力跃变之前预先调节注气压力，降低注气压力跃变造成的车载储气瓶内氢气流动速度变化，从而降低了因注气压力跃变对注气时间以及注气量的影响。同时注气压力的跃变也会对注气管路中的老化密封件形成冲击，通过加压泵的预先加压可减缓注气压力跃变对注气管路中密封器件的冲击力，延长注气设备的使用寿命。作为本申请的改进，所述流量阈值的计算方式如下：Qc=Q1-K1*（Q1-Q2）；所述Q1为当前车载储气瓶注气的预设流量，所述Q2为当前车载储气瓶开始注气的预设流量，所述K1为常数，Qc为所述流量阈值。通过采用上述技术方案，流量阈值依据车载储气瓶注气的预设流量以及开始注气的预设流量计算流量阈值，使得流量阈值能够对应不同车载储气瓶具有不同的值，辅助加氢站能够自动对不同车载储气瓶注气。作为本申请的改进，所述加压泵工作功率的计算方式为：设定b=Qc+(Q1-Qc)/3，Qx为当前注气流量；当Qy<Qx<b时，Dy=K2*（Qx-Qc）2；当b<Qx<Q1时，Dy=-K3（Qx-a）2+b；所述a满足（Q1-a）2=b，所述K2、K3均为常数，Dy为加压泵驱动参数。通过采用上述技术方案，加压泵驱动参数的计算方式使得加压泵的工作功率能够依据注气流量的变化而变化，从而减缓了注气压力跃变对注气时间消耗的影响。作为本申请的改进，所述车载储气瓶的目标参数包括所述车载储气瓶的数量以及每一车载储气瓶的储氢容器压力。第二方面，本申请还提供一种加氢站高效加氢的三级氢气加注系统，其特征在于，所述加氢站包括储氢容器、加压泵、充气阀、氢气分配器、流量计以及单向阀，所述储氢容器、加压泵、充气阀、氢气分配器以及单向阀依次连接，所述单向阀连接有一与车载储气瓶连接的加氢管，所述氢气分配器连接有流量计，所述流量计的测量点位于氢气分配器和单向阀之间，所述储氢容器包括低级氢气罐、中级氢气罐和高级氢气罐，所述氢气分配器连接有压力传感器，所述三级氢气加注系统包括：数据获取模块，用于获取所述车载储气瓶的目标参数；数据选取模块，用于依据所述目标参数选取预设的序列取气参数，所述序列取气参数包括对每一所述车载储气瓶加氢过程中与低级氢气罐、中级氢气罐和高级氢气罐注气对应的第一注气预设流量、第二注气预设流量和第三注气预设流量；数据计算模块，用于依据所述序列取气参数计算对每一所述车载储气瓶加氢过程中的泵控参数，所述泵控参数包括打开所述加压泵开启的流量阈值以及所述加压泵工作功率随时间的变化关系；注气控制模块，依据所述序列取气参数以及泵控参数控制所述储氢容器对所述车载储气瓶注气。作为本申请的改进，所述数据计算模块计算所述流量阈值的方式如下：Qc=Q1-K1*（Q1-Q2）；所述Q1为当前车载储气瓶注气的预设流量，所述Q2为当前车载储气瓶开始注气的预设流量，所述K1为常数，Qc为所述流量阈值。作为本申请的改进，所述数据计算模块计算所述加压泵工作功率的方式为：设定b=Qc+(Q1-Qc)/3，Qx为当前注气流量；当Qy<Qx<b时，Dy=K2*（Qx-Qc）2；当b<Qx<Q1时，Dy=-K3（Qx-a）2+b；所述a满足（Q1-a）2=b，所述K2、K3均为常数，Dy为加压泵驱动参数。作为本申请的改进，数据获取模块获取的目标参数包括所述车载储气瓶的数量以及每一车载储气瓶的储氢容器压力。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.加压泵的设置可以在注气压力跃变前实现对注气压力的预加压，从而降低注气压力跃变对注气时间及注气量的影响，提升了注气质量；2.加压泵的设置可降低注气压力跃变对注气管路中密封器件的冲击力，延长了加氢站注气系统的使用寿命。附图说明图1是本申请中加氢站的加氢系统拓扑图。图2是本申请中三级氢气加注方法流程示意图。图3是本申请中三级氢气加注系统的系统图。图中，1、低级氢气罐；11、第一控制阀；2、中级氢气罐；21、第二控制阀；3、高级氢气罐；31、第三控制阀；4、加压泵；5、氢气分配器；6、流量计；7、单向阀；8、压力传感器；9、加氢控制器；10、充气阀。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法，其特征在于，所述加氢站包括储氢容器、加压泵(4)、充气阀(10)、氢气分配器(5)、流量计(6)以及单向阀(7)，所述储氢容器、加压泵(4)、充气阀(10)、氢气分配器(5)以及单向阀(7)依次连接，所述单向阀(7)连接有一与车载储气瓶连接的加氢管，所述氢气分配器(5)连接有流量计(6)，所述流量计(6)的测量点位于氢气分配器(5)和单向阀(7)之间，所述储氢容器包括低级氢气罐(1)、中级氢气罐(2)和高级氢气罐(3)，所述氢气分配器(5)连接有压力传感器(8)，所述三级氢气加注方法包括：/n获取所述车载储气瓶的目标参数；/n依据所述目标参数选取预设的序列取气参数，所述序列取气参数包括对每一所述车载储气瓶加氢过程中与低级氢气罐(1)、中级氢气罐(2)和高级氢气罐(3)注气对应的第一注气预设流量、第二注气预设流量和第三注气预设流量；/n依据所述序列取气参数计算对每一所述车载储气瓶加氢过程中的泵控参数，所述泵控参数包括打开所述加压泵(4)开启的流量阈值以及所述加压泵(4)工作功率随时间的变化关系；/n依据所述序列取气参数以及泵控参数控制所述储氢容器对所述车载储气瓶注气。/n...

【技术特征摘要】
1.一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法，其特征在于，所述加氢站包括储氢容器、加压泵(4)、充气阀(10)、氢气分配器(5)、流量计(6)以及单向阀(7)，所述储氢容器、加压泵(4)、充气阀(10)、氢气分配器(5)以及单向阀(7)依次连接，所述单向阀(7)连接有一与车载储气瓶连接的加氢管，所述氢气分配器(5)连接有流量计(6)，所述流量计(6)的测量点位于氢气分配器(5)和单向阀(7)之间，所述储氢容器包括低级氢气罐(1)、中级氢气罐(2)和高级氢气罐(3)，所述氢气分配器(5)连接有压力传感器(8)，所述三级氢气加注方法包括：
获取所述车载储气瓶的目标参数；
依据所述目标参数选取预设的序列取气参数，所述序列取气参数包括对每一所述车载储气瓶加氢过程中与低级氢气罐(1)、中级氢气罐(2)和高级氢气罐(3)注气对应的第一注气预设流量、第二注气预设流量和第三注气预设流量；
依据所述序列取气参数计算对每一所述车载储气瓶加氢过程中的泵控参数，所述泵控参数包括打开所述加压泵(4)开启的流量阈值以及所述加压泵(4)工作功率随时间的变化关系；
依据所述序列取气参数以及泵控参数控制所述储氢容器对所述车载储气瓶注气。


2.根据权利要求1所述的一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法，其特征在于，所述流量阈值的计算方式如下：
Qc=Q1-K1*（Q1-Q2）；所述Q1为当前车载储气瓶注气的预设流量，所述Q2为当前车载储气瓶开始注气的预设流量，所述K1为常数，Qc为所述流量阈值。


3.根据权利要求2所述的一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法，其特征在于，所述加压泵(4)工作功率的计算方式为：
设定b=Qc+(Q1-Qc)/3，Qx为当前注气流量；
当Qy<Qx<b时，Dy=K2*（Qx-Qc）2；
当b<Qx<Q1时，Dy=-K3（Qx-a）2+b；
所述a满足（Q1-a）2=b，所述K2、K3均为常数，Dy为加压泵(4)驱动参数。


4.根据权利要求1所述的一种加氢站高效加氢的三级氢气加注方法，其特征在于，所述车载储气瓶的目标参数包括所述车载储气瓶的数量以及每一车载储气瓶的储氢容器压力。


5.一种加氢站高效加氢的三级氢气加注系...

【专利技术属性】
技术研发人员：任杰，郭亚卿，刘晓凯，鲍连福，杨志祎，
申请(专利权)人：嘉寓氢能源科技辽宁有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21