氢能源汽车智能化快速换罐方法及系统与流程

本发明涉及氢能源汽车供氢，更具体地说，它涉及一种氢能源汽车智能化快速换罐方法及系统。

背景技术：

1、随着汽车逐渐由燃油驱动向电能和氢能驱动转型，越来越多的汽车开始采用氢燃料电池作为驱动动力源。氢燃料驱动具有热能效率高、零排放无污染的优点。

2、但在实际应用中，利用氢燃料作为汽车动力源也存在着使用成本高、安全性难以稳定保障等问题，例如，由于社会供应体系要求很高导致加氢站的建设成本高昂；整个加氢过程相较于燃油加注耗时更长，且在现场给汽车加注氢燃料时也存在着发生泄漏进而引发安全事故的隐患。

3、可见，如何有效降低加氢站的建设成本、缩短氢燃料加注时间并提升加氢站运营的安全性，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对实践中氢能源推广应用存在的问题，本技术目的一在于提出一种氢能源汽车智能化快速换罐方法，其能够显著提升氢能源使用的安全性、提高氢能源汽车加氢效率、降低整个氢能源加氢站的建设成本。为实现上述方法，本技术目的二在于提出一种氢能源汽车智能化快速换罐系统，具体方案如下：

2、一种氢燃料汽车快速换罐方法，基于换罐控制单元及换罐执行单元，包括：

3、建立换罐控制单元与车载数据端之间的通讯连接；

4、自车载数据端获取车辆运行状态数据；

5、自车载数据端直接获取储氢罐需求数据、或基于上述车辆运行状态数据生成储氢罐需求数据；

6、获取并确认车辆位置及运行状态数据，基于确认结果输出控制信号解除车体与车载加氢罐之间的锁定；

7、移除车载储氢罐并根据所述储氢罐需求数据，自加氢站罐体存放单元中选取适配的储氢罐放置于车体上，确认储氢罐与车体之间的位置状态并基于确认结果锁定储氢罐与车体。

8、通过上述技术方案，将现有的固定式加注氢燃料的方式改为换罐式加氢，不仅能够显著提升加氢的效率，还能够提升加氢的安全性。通过自车载数据端获取车辆运行状态数据及储氢罐需求数据，能够更为精准地为不同的车辆配置相适配的车载储氢罐，差异化的换罐方式也使得单次换罐后单个储氢罐中氢燃料的利用率最大化。

9、进一步的，建立与车载数据端之间的通讯连接，包括：

10、采集车辆位置信息，若其位置坐标数据满足设定条件则检测并根据用户操作、或自动接入车载数据端，建立换罐控制单元与车载数据端之间的通讯连接；和/或

11、基于一云端服务器为通讯中继建立换罐控制单元与车载数据端之间的通讯连接。

12、通过上述技术方案，当车辆进入到加氢站或其它设定区域后，加氢站会自动寻求与车载数据端进行数据通信，以获取车辆的运行状态数据及储氢罐需求数据，为后续的换罐操作做准备，也可以通过云端服务器实现数据的交互，将各项的数据处理及交互工作放在云端服务器中进行，可以对数据进行更为高效准确的分析，待得到结果后将数据下发至车载数据端或加氢站，便于二者之间数据的有效交互。

13、进一步的，自车载数据端获取车辆运行状态数据，并基于上述车辆运行状态数据生成储氢罐需求数据，包括：

14、获取车载数据端的数据访问权限，基于车载数据端获取车辆所需储氢罐的型号数据、实时运行状态数据、历史运行数据、以及预期运行数据；

15、调取存储于车载数据端中的储氢罐型号数据、储氢罐中氢燃料的余量数据、氢燃料消耗特征数据以及储氢罐换罐频次特征数据，结合车辆运行状态数据并基于设定算法生成所述储氢罐需求数据；或根据用户于车载数据端的操作生成所述储氢罐需求数据；

16、其中，所述储氢罐需求数据包括储氢罐型号数据、储氢罐中氢燃料的余量数据。

17、通过上述技术方案，可以根据车辆的实际需求为各车辆精准地匹配相对应的储氢罐，有利于提升单次换罐后储氢罐中氢燃料的利用率。

18、进一步的，结合车辆运行状态数据并基于设定算法生成所述储氢罐需求数据，包括：

19、获取车辆的历史运行数据以及氢燃料消耗特征数据，分析生成车辆运行状态与氢燃料消耗之间的关联关系；

20、获取预期运行数据并根据上述关联关系生成车辆预期运行所需的氢燃料总量；

21、根据车辆所需储氢罐的型号数据结合所述车辆预期运行所需的氢燃料总量，生成所述储氢罐需求数据；

22、其中，获取所述预期运行数据包括：

23、根据用户于车载数据端的指令输入或导航信息获取、或自车辆的历史运行数据中获取、或根据车辆的实时运行状态数据及储氢罐换罐频次特征数据计算生成。

24、进一步的，获取并确认车辆位置及运行状态数据，基于确认结果输出控制信号解除车体与车载加氢罐之间的锁定，包括：

25、基于加氢站配置的车辆位置检测装置获取车辆实时位置，判断车体是否达到设定换罐位置；

26、自车载数据端获取车辆的实时运行状态数据，判断车辆是否处于换罐待命状态；

27、若车辆位于设定的换罐位置且已处于换罐待命状态，则输出控制信号控制车体与车载储氢罐之间的锁止装置解除车体与车载加氢罐之间的锁定。

28、通过上述技术方案，可以避免车辆换罐时由于车体未有停放至设定位置而导致的换罐失败或氢燃料泄露，提升换罐的安全性。

29、进一步的，自车载数据端获取车辆运行状态数据及储氢罐需求数据后，还包括：

30、自各车辆的车载数据端或云端服务器获取各车辆的实时位置数据、运行状态数据、氢燃料的余量数据、以及氢燃料消耗特征数据；

31、基于各车辆实时位置数据及车辆运行状态数据计算各车辆到达加氢站的预估时间；

32、基于各车辆氢燃料的余量数据以及氢燃料消耗特征数据，计算各车辆到达加氢站时车载储氢罐中的氢燃料余量；

33、根据上述各车辆到达加氢站的预估时间提前自加氢站罐体存放单元中选取适配的储氢罐按照既定顺序放置于临时存放区中；

34、根据上述各车辆上车载储氢罐中氢燃料余量更新加氢站罐体存放单元中各储氢罐的实时属性信息；

35、其中，上述储氢罐的实时属性信息包括：储氢罐的类别数据、储氢罐中氢燃料的余量数据、储氢罐关联的车辆信息数据、以及储氢罐的历史使用数据。

36、通过上述技术方案，可以在待换罐车辆进入到加氢站之前就将对应的储氢罐排列准备好，可以减少车辆换罐时排队等待的时间，提升换罐的效率以及准确率。同时，由于各个车辆的运行状态数据不同，其对应的储氢罐需求数据也并不相同，上述方案也可以为各车辆适配出最为合适的储氢罐，同时有利于提升单次换罐后储氢罐中氢燃料的利用率。

37、进一步的，确认储氢罐与车体之间的位置状态，包括：

38、接收车载数据端和/或车载锁止装置的连接反馈，确定储氢罐与车体的连接状态；和/或

39、采集储氢罐与锁止装置的图像信息，基于图像识别算法判定储氢罐与车体之间的连接状态；

40、其中，所述连接状态包括储氢罐与锁止装置之间的机械连接状态，以及储氢罐出料口与车载氢燃料电池进料口之间的导通状态。

41、一种氢能源汽车智能化快速换罐系统，包括加氢站端及与之通信连接的车载端；

42、所述加氢站端包括：

43、罐体存放单元，配置为用于存放储氢罐；

44、换罐执行单元，配置为用于移除车载储氢罐，并自加氢站罐体存放单元中选取适配的储氢罐放置于车体上，确认储氢罐与车体之间的位置状态并基于确认结果锁定储氢罐与车体；

45、换罐控制单元，配置为自车载数据端获取车辆运行状态数据及储氢罐需求数据，获取并确认车辆位置及运行状态数据，基于确认结果输出控制信号解除车体与车载加氢罐之间的锁定，或确认储氢罐与车体之间的位置状态并基于确认结果输出控制信号锁定储氢罐与车体；

46、所述车载端包括：

47、车机监测单元，包括车辆运行状态监测模块、历史运行数据存储模块以及预期运行数据采集模块；

48、氢罐监测单元，包括储氢罐型号存储模块、氢燃料余量监测模块、氢燃料消耗特征生成模块、储氢罐换罐频次统计模块、储氢罐需求数据生成模块、储氢罐出料口及车载氢燃料电池进料口通断状态检测模块；

49、其中，换罐控制单元获取车载数据端的数据访问权限，基于车载数据端获取车辆所需储氢罐的型号数据、实时运行状态数据、历史运行数据、以及预期运行数据；

50、调取存储于车载数据端中的储氢罐型号数据、储氢罐中氢燃料的余量数据、氢燃料消耗特征数据以及储氢罐换罐频次特征数据，结合车辆运行状态数据并基于设定算法生成所述储氢罐需求数据。

51、进一步的，所述加氢站端与车载端之间经无线局域网通信连接，和/或经由云端服务器通信连接。

52、进一步的，所述换罐执行单元包括：

53、储氢罐吊装组件，配置为用于在加氢站罐体存放单元及车体之间吊装转移储氢罐；

54、位置状态检测组件，配置为用于检测车辆实时位置，以及车体与储氢罐之间的相对位置并输出位置确认信号；

55、锁止组件，配置为用于锁定储氢罐与车体。

56、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

57、通过将现有的固定式加注氢燃料的方式改为换罐式加氢，不仅能够显著提升加氢的效率，还能够提升加氢的安全性。通过自车载数据端获取车辆运行状态数据及储氢罐需求数据，能够更为精准地为不同的车辆配置相适配的车载储氢罐，差异化的换罐方式也使得单次换罐后单个储氢罐中氢燃料的利用率最大化。