用于电压力调节高压罐系统的冗余自适应算法技术方案

本发明专利技术涉及用于电压力调节高压罐系统的冗余自适应算法，具体提供了使用压力开关作为压力测量装置来控制气体储存系统中的压力调节器的方法和系统。控制器使用供给压力数据和气体流量需求数据来计算前馈控制项，并且使用来自压力调节器下游的压力传感器的数据来计算反馈控制项。在正常运行期间，调节器下游的压力在设定点压力附近振荡，监测压力开关的接通时段和断开时段，并且计算使接通时间和断开时间平衡的自适应控制项。如果压力传感器失灵，则过长的开关接通时间或断开时间将被检测到；响应于这种情况，忽略反馈控制项，并且计算旨在恢复开关的平衡的接通时间和断开时间从而指示实际压力在设定点附近振荡的自适应控制项。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及气体储存系统中的压力测量，并且更具体地，涉及一种如下方法和机械化用压力开关替代气体储存系统中两个冗余压力传感器之一；与来自剩余的压力传感器的信号相比，使用自适应算法来监测压力开关的接通-断开循环；并且确保来自气体储存系统中的调节器的输出在预期的压力范围内。
技术介绍
燃料电池车辆预期在汽车市场中越来越流行。燃料电池车辆提供一些期望的特征，所述特征诸如实际上无污染排放，以及避免车辆使用石油燃料。燃料电池车辆的重要组成部分是氢储存系统，该系统储存为大多数燃料电池车辆作为燃料所使用的氢气。氢储存系统通常由用于储存气态氢的一个或多个互连的压力容器、连同运行氢储存系统所必需的 许多阀、计量表、以及附件组成。 燃料电池需要在指定压力下的可靠的氢气源。压力调节器被用来将氢气的压力从其被存储在容器中的高压降低到燃料电池所需的较低的压力。为了确保压力调节器正常运行，有必要测量压力调节器出口处的压力。为了冗余度，通常用两个压力传感器来测量出自调节器的氢气的压力。虽然这种布置提供了所需的可靠度和冗余度，但是使用两个压力传感器连同相关联的布线和控制器连接的成本和复杂性是显著的。期望用较简单的且成本较低的装置来替代压力调节器下游的一个压力传感器。这样的实施方式不仅会降低氢储存系统的成本，还能够通过简化组件和排除布线连接和其它潜在的故障源来提高可靠度。
技术实现思路
根据本专利技术的教义，公开了使用压力开关作为第二压力测量装置来控制气体储存系统中的压力调节器的方法和系统。控制器使用供给压力数据和气体流量需求数据来计算前馈控制项，并且使用来自压力调节器下游的压力传感器的数据来计算反馈控制项。在正常运行期间，调节器下游的压力在设定点压力附近振荡，监测压力开关的接通时段和断开时段，并且计算旨在使接通时段和断开时段平衡的自适应控制项。在压力传感器反馈信号出现故障的情况下，开关的过长的接通时间或断开时间将被检测到。响应于过长的接通时间或断开时间，忽略反馈控制项，并且计算旨在恢复压力开关的平衡的接通时间和断开时间从而指示实际压力在设定点压力附近振荡的自适应控制项。本专利技术还涉及以下技术方案。方案I. 一种用于控制压力调节器的系统，包括 压力传感器，所述压力传感器用于提供测量信号，所述测量信号量化所述压力调节器下游的压力； 压力开关，所述压力开关用于提供断开信号，所述断开信号指示所述压力调节器下游的压力高于设定点压力；或接通信号，所述接通信号指示所述压力调节器下游的压力低于所述设定点压力；以及 控制器，响应于来自所述压力传感器的测量信号和来自所述压力开关的信号，所述控制器被配置成控制所述压力调节器，使得所述压力调节器下游的压力寻求达到所述设定点压力，并且使得所述压力开关的接通时段和断开时段平衡。方案2.根据方案I所述的系统，其中所述控制器被配置成使用反馈控制项、前馈控制项和自适应控制项的组合来控制所述压力调节器。方案3.根据方案2所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所述设定点压力和来自所述压力传感器的测量信号之间的差来计算所述反馈控制项。方案4.根据方案2所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所述压力调节器上游的压力和通过所述压力调节器的气体的流率来计算所述前馈控制项。 方案5.根据方案2所述的系统，其中所述控制器被配置成基于所述压力开关的接通时段和断开时段之间的差来计算所述自适应控制项。方案6.根据方案2所述的系统，其中所述控制器还被配置成检测所述压力开关的大于预定阈值的接通时段或断开时段；以及根据大于所述预定阈值的所述接通时段或断开时段来确定来自所述压力传感器的测量信号是不准确的。方案7.根据方案6所述的系统，其中所述控制器被配置成基于大于所述预定阈值的接通时段或断开时段来计算所述自适应控制项，使得所述压力调节器下游的压力恢复到所述设定点压力。方案8.根据方案2所述的系统，进一步包括在所述压力调节器下游的卸压阀，其中如果所述控制器检测到所述卸压阀的排气，则计算所述自适应控制项以降低所述压力调节器下游的压力。方案9.根据方案I所述的系统，其中所述压力调节器、所述压力传感器、所述压力开关和所述控制器被用在氢储存系统中。方案10.根据方案9所述的系统，其中所述氢储存系统被用来对汽车燃料电池提供氢气。方案11. 一种用于对燃料电池提供氢气的氢储存系统，所述氢储存系统包括 一个或多个压力容器，所述一个或多个压力容器用于储存氢气； 压力调节器，所述压力调节器用于将氢气从容器压力降低到设定点压力； 第一压力传感器，所述第一压力传感器在所述压力调节器的上游，用于测量所述容器压力； 第二压力传感器，所述第二压力传感器用于测量所述压力调节器下游的压力； 压力开关，所述压力开关用于确定所述压力调节器下游的压力是高于还是低于所述设定点压力；以及 控制器，响应于来自所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述压力开关的信号，所述控制器被配置成控制所述压力调节器，使得所述压力调节器下游的压力寻求达到所述设定点压力，并且使得所述压力开关的接通时段和断开时段平衡。方案12.根据方案11所述的氢储存系统，其中所述控制器被配置成使用反馈控制项、前馈控制项和自适应控制项的组合来控制所述压力调节器，其中所述反馈控制项是基于所述设定点压力和来自所述第二压力传感器的信号之间的差，所述前馈项是基于来自所述第一压力传感器的信号和通过所述压力调节器的气体的流率，并且所述自适应控制项是基于所述压力开关的接通时段和断开时段之间的差。方案13.根据方案12所述的氢储存系统，其中所述控制器还被配置成检测所述压力开关的大于预定阈值的接通时段或断开时段；以及根据大于所述预定阈值的所述接通时段或断开时段来确定来自所述第二压力传感器的信号是不准确的。方案14.根据权利要要13所述的氢储存系统，其中所述控制器被配置成基于大于所述预定阈值的接通时段或断开时段来计算所述自适应控制项，使得所述压力调节器下游的压力恢复到所述设定点压力。方案15. —种用于控制气体储存系统中压力调节器的方法，所述方法包括 测量所述压力调节器下游的气体压力； 基于所述压力调节器下游的气体压力和设定点压力之间的差来计算反馈控制项； 测量所述压力调节器上游的气体压力和气体流率需求； 基于所述压力调节器上游的气体压力和所述气体流率需求来计算前馈控制项； 评估压力开关的接通时段和断开时段，其中所述断开时段指示所述压力调节器下游的气体压力高于所述设定点压力，并且所述接通时段指示所述压力调节器下游的气体压力低于所述设定点压力； 基于所述接通时段和所述断开时段之间的差来计算自适应控制项；以及合并并使用所述反馈控制项、所述前馈控制项和所述自适应控制项来控制所述压力调节器。方案16.根据方案15所述的方法，其中所述自适应控制项被计算，使得所述接通时段和所述断开时段平衡。方案17.根据方案15所述的方法，进一步包括 确定是否已经历了大于预定阈值的接通时段或断开时段； 如果已经经历了大于所述预定阈值的接通时段或断开时段，则计算自适应控制项，所述自适应控制项将使所述压力调节器下游的气体压力恢复到所述设定点压力；以及 如果已经经历了大于所述预定阈值的接通时段或断开时段，则合并并使用所述前馈控制项和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制压力调节器的系统，包括：压力传感器，所述压力传感器用于提供测量信号，所述测量信号量化所述压力调节器下游的压力；压力开关，所述压力开关用于提供：断开信号，所述断开信号指示所述压力调节器下游的压力高于设定点压力；或接通信号，所述接通信号指示所述压力调节器下游的压力低于所述设定点压力；以及控制器，响应于来自所述压力传感器的测量信号和来自所述压力开关的信号，所述控制器被配置成控制所述压力调节器，使得所述压力调节器下游的压力寻求达到所述设定点压力，并且使得所述压力开关的接通时段和断开时段平衡。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：O迈尔，T魏斯普芬宁，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：