加氢控制方法、系统和电子设备与流程

本技术涉及充注站，尤其涉及一种加氢控制方法、系统和电子设备。

背景技术：

1、氢能因具有来源多样、洁净环保、可规模储输等突出优点而被认为是最具应用前景的二次能源之一。氢能燃料电池汽车是氢能的重要应用终端之一，世界许多汽车巨头在2015年前后纷纷推出了量产化的氢能燃料电池汽车。目前对氢能燃料电池汽车的研究是多方面的，但加氢站向车载瓶加氢的充注控制策略(以下简称为加氢控制策略)无疑是国内外研究的重点之一。

2、在35/70mpa加氢机加氢过程中，由于氢气的焦汤效应，会使得车载瓶瓶内温度上升，若加氢速度过快，车载储氢瓶组不能及时散热，因此造成储氢瓶组内温度快速上升，有可能超过目前国际标准规定的85℃，带来极大安全隐患，若降低加氢速度，虽可保证车载储氢瓶组的及时散热，但充注效率势必将大大下降。

3、因此，亟需一种可兼顾加氢过程中高效性、安全性的控制方法。

技术实现思路

1、本技术实施例的主要目的在于提出一种加氢控制方法、系统和电子设备。旨在通过对加氢过程的精准控制，能够兼顾加氢过程中的高效性和安全性。

2、为实现上述目的，本技术实施例的第一方面提出了一种加氢控制方法，所述方法包括：

3、获取待充注车载瓶的初始状态信息和充注结束时刻的终止状态信息，其中，所述初始状态信息包括所述待充注车载瓶的初始温度、初始氢气质量和初始恒容热容，所述终止状态信息包括充注结束时刻所述待充注车载瓶的终止温度、终止氢气质量、终止恒容热容；

4、根据所述待充注车载瓶的所述初始状态信息、所述终止状态信息、所述待充注车载瓶对空气的传热系数以及气源温度、气源恒压热容和环境温度，预测得到所述待充注车载瓶对应的充注速率；

5、根据所述待充注车载瓶的所述充注速率、所述初始氢气质量、所述终止温度和充注时间，确定所述待充注车载瓶的第一压力；

6、根据所有待充注车载瓶的总充注速率、储氢瓶组的初始氢气质量、所述环境温度和充注时间，确定所述储氢瓶组的第二压力；

7、根据所述待充注车载瓶的第一压力、所述储氢瓶组的第二压力以及所述待充注车载瓶与所述储氢瓶组的目标压差，计算出所述储氢瓶组的压力切换点；

8、将所述储氢瓶组的压力切换点发送至储氢瓶组控制器，以使得所述储氢瓶组控制器根据所述压力切换点控制相应阀门以切换相应储氢瓶组进行供氢。

9、在本技术的一个实施例中，当检测到充注过程中有新的待充注车载瓶加入，所述方法包括：

10、重新计算所有待充注车载瓶的总充注速率，并返回根据所有待充注车载瓶的总充注速率、储氢瓶组的初始氢气质量、所述环境温度和充注时间，确定所述储氢瓶组的第二压力的步骤。

11、在本技术的一个实施例中，充注过程包括以最大安全充注速率进行充注的第一阶段和恒温充注的第二阶段，相应地，所述充注速率包括第一充注速率和第二充注速率；

12、当所述待充注车载瓶的氢气质量小于等于第一目标质量，则以所述第一充注速率进行充注；

13、当所述待充注车载瓶的氢气质量大于所述第一目标质量，则以所述第二充注速率进行充注，所述第一目标质量为充注过程中所述待充注车载瓶内的温度达到设定温度时所述待充注车载瓶对应的氢气质量。

14、在本技术的一个实施例中，所述第一目标质量通过以下公式计算得到：

15、

16、式中，m′表示第一目标质量，m1表示所述待充注车载瓶的初始氢气质量，cp0表示气源恒压热容，t0表示气源温度，cv1表示所述待充注车载瓶的初始恒容热容，t1表示所述待充注车载瓶的初始温度，cv2表示所述待充注车载瓶的终止恒容热容，t2表示所述设定温度。

17、在本技术的一个实施例中，所述根据所述待充注车载瓶的所述初始状态信息、所述终止状态信息、所述待充注车载瓶对空气的传热系数以及气源温度、气源恒压热容和环境温度，预测得到所述待充注车载瓶对应的充注速率通过以下公式执行：

18、

19、式中，q表示待充注车载瓶的充注速率，k表示所述待充注车载瓶对空气的传热系数，a表示所述待充注车载瓶对空气的传热面积，t1表示所述待充注车载瓶的初始温度、t环境表示环境温度，m2表示所述待充注车载瓶的终止氢气质量，m1表示所述待充注车载瓶的初始氢气质量，cp0表示气源恒压热容，t0表示气源温度，cv2表示所述待充注车载瓶的终止恒容热容，t2表示所述待充注车载瓶的终止温度，cv1表示所述待充注车载瓶的初始恒容热容。

20、在本技术的一个实施例中，所述根据所述待充注车载瓶的所述充注速率、所述初始氢气质量、所述终止温度和充注时间，确定所述待充注车载瓶的第一压力通过以下公式执行：

21、p1＝k1(m1+qt)t2；

22、式中，p1表示所述待充注车载瓶的第一压力，k1表示常数，m1表示所述待充注车载瓶的初始氢气质量，q表示待充注车载瓶的充注速率，t表示充注时间，t2表示所述待充注车载瓶的终止温度。

23、在本技术的一个实施例中，所述根据所有待充注车载瓶的总充注速率、储氢瓶组的初始氢气质量、所述环境温度和充注时间，确定所述储氢瓶组的第二压力通过以下公式执行：

24、p2＝k2(m-q总t)t环境；

25、式中，p2表示所述储氢瓶组的第二压力，k2表示常数，m表示所述储氢瓶组的初始氢气质量，q总表示所有待充注车载瓶的总充注速率，t表示充注时间，t环境表示环境温度。

26、在本技术的一个实施例中，所述根据所述待充注车载瓶的第一压力、所述储氢瓶组的第二压力以及所述待充注车载瓶与所述储氢瓶组的目标压差，计算出所述储氢瓶组的压力切换点通过以下公式执行：

27、

28、式中，p2表示所述储氢瓶组的第二压力，k2表示常数，m表示所述储氢瓶组的初始氢气质量，q总表示所有待充注车载瓶的总充注速率，t表示充注时间，t环境表示环境温度，p1表示所述待充注车载瓶的第一压力，k1表示常数，m1表示所述待充注车载瓶的初始氢气质量，q表示待充注车载瓶的充注速率，t表示充注时间，t2表示所述待充注车载瓶的终止温度，ρ1表示在压力p1下氢气的密度。

29、为实现上述目的，本技术实施例的第二方面提出了一种加氢控制系统，包括：多个不同气压的储氢瓶组、多个控制阀组、多个加氢机、储氢瓶组控制器和云端服务器，其中，每个控制阀组包括多个阀门，每个阀门与对应的储氢瓶组连接；

30、每个所述加氢机对应配置有一个加氢控制器，所述加氢控制器与所述云端服务器通讯连接，用于获取待充注车载瓶的状态信息并上传至所述云端服务器；

31、所述云端服务器与所述储氢瓶组控制器通讯连接，用于执行本技术任一实施例所述的方法；

32、所述储氢瓶组控制器与各个所述储氢瓶组和各个所述阀门电连接，用于接收所述云端服务器发送的压力切换点，并根据所述压力切换点控制相应阀门以切换相应储氢瓶组进行供氢。

33、为实现上述目的，本技术实施例的第三方面提出了一种电子设备，所述电子设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本技术第一方面提出的方法。

34、在本技术实施例提供的技术方案中，云端服务器先获取待充注车载瓶的初始状态信息和充注结束时刻的终止状态信息，从而可根据待充注车载瓶的初始状态信息、终止状态信息、待充注车载瓶对空气的传热系数以及气源温度、气源恒压热容和环境温度，预测得到待充注车载瓶对应的充注速率。从而为满足该充注速率，可根据待充注车载瓶的第一压力、储氢瓶组的第二压力以及待充注车载瓶与储氢瓶组的目标压差，计算出储氢瓶组的压力切换点。其中，根据待充注车载瓶的充注速率、初始氢气质量、终止温度和充注时间，可确定待充注车载瓶的第一压力；根据所有待充注车载瓶的总充注速率、储氢瓶组的初始氢气质量、环境温度和充注时间，可确定储氢瓶组的第二压力。再将储氢瓶组的压力切换点发送至储氢瓶组控制器，从而使得储氢瓶组控制器可根据压力切换点控制相应阀门以切换相应储氢瓶组进行供氢。通过及时切换相应的气压的储氢瓶组进行供氢，可满足预测的最佳充注速率，能够兼顾加氢过程中的高效性和安全性。

35、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。