本技术属于车载储氢,尤其涉及一种确定氢气剩余量的方法、装置、设备及车载储氢系统。
背景技术:
1、氢能被广泛应用于移动出行和固定式发电。在目前的氢燃料电池汽车中,车载储氢系统存储35mpa或70mpa的高压氢气,经过减压阀减压后,为氢燃料电池系统提供稳定压力的氢气源。车载储氢系统一般由储氢瓶组、多功能瓶阀、管路、减压阀、传感器和加氢口总成组成,储氢瓶组一般由2-10个氢瓶组成,可根据需求开发不同尺寸体积的氢瓶。多功能瓶阀一般集成了瓶内电阻式温度传感器、电磁开关阀、泄流阀和加氢机械单向阀。管路的作用是将各个氢瓶并联在一起,以便同时进行加氢和供氢。减压阀是将高压氢气减压到合适的需求值,以供给燃料电池系统使用。除温度传感器外,车载储氢系统的传感器还包括高压压力传感器、中压压力传感器、氢浓度传感器和碰撞传感器。加氢口总成对接加氢枪,在70mpa的加注中具备红外通信功能。
2、在车载储氢系统中,通常利用压力传感器和温度传感器检测的数据估算出氢气剩余量(state of charge,soc),该方案得到的氢气剩余量并不准确,容易导致燃料电池系统和整车急停,进而影响燃料电池系统和整车的寿命和安全。
技术实现思路
1、本技术的实施例提供了一种确定氢气剩余量的方法、装置、设备及车载储氢系统,进而至少在一定程度上可以提高氢气剩余量的计算精度,减少燃料电池系统和整车急停,提高燃料电池系统和整车的寿命和安全性。
2、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然,或部分地通过本技术的实践而习得。
3、根据本技术实施例的第一方面,提供了一种确定氢气剩余量的方法,包括:
4、根据车载储氢系统中储氢瓶组内单个气瓶的容积、当前温度和当前压力,确定所述储氢瓶组的当前剩余氢气质量;
5、根据所述储氢瓶组内单个气瓶的容积、数量、额定温度和额定压力,确定所述储氢瓶组的标准剩余氢气质量;
6、将所述当前剩余氢气质量与所述标准剩余氢气质量的比值,确定为所述储氢瓶组的当前初始氢气剩余量;
7、根据燃料电池系统的当前输出电流、从前一时刻至当前时刻吹扫消耗的第一氢气质量和所述储氢瓶组的前一目标氢气剩余量对所述当前初始氢气剩余量进行修正,得到当前目标氢气剩余量。
8、在本技术的一些实施例中,基于前述方案,所述根据燃料电池系统的当前输出电流、从前一时刻至当前时刻吹扫消耗的第一氢气质量和所述储氢瓶组的前一目标氢气剩余量对所述当前初始氢气剩余量进行修正,得到当前目标氢气剩余量,包括:
9、根据所述当前输出电流、采样周期和氢气的摩尔质量,确定所述燃料电池系统输出所述当前输出电流消耗的第二氢气质量;
10、根据所述第二氢气质量、所述第一氢气质量、所述标准剩余氢气质量、所述前一目标氢气剩余量和所述当前初始氢气剩余量,得到所述当前目标氢气剩余量。
11、在本技术的一些实施例中,基于前述方案,所述第二氢气质量根据以下公式计算得到:
12、
13、其中,mi_t为所述第二氢气质量、it为所述当前输出电流,t为所述采样周期,e为电子电荷量,na为阿伏伽德罗常数,mh2为所述摩尔质量。
14、在本技术的一些实施例中,基于前述方案,所述当前目标氢气剩余量根据以下公式计算得到:
15、
16、其中,soct为所述当前目标氢气剩余量,soct’为所述当前初始氢气剩余量,soct-1为所述前一目标氢气剩余量,m'为所述标准剩余氢气质量,mi_t为所述第二氢气质量、mf_t为所述第一氢气质量。
17、在本技术的一些实施例中,基于前述方案,所述根据所述储氢瓶组内单个气瓶的容积、数量、额定温度和额定压力,确定所述储氢瓶组的标准剩余氢气质量,包括:
18、根据所述储氢瓶组内单个气瓶的容积、额定温度和额定压力,确定所述储氢瓶组内单个气瓶的标准剩余氢气质量;
19、将所述单个气瓶的标准剩余氢气质量乘以所述单个气瓶的数量,得到所述储氢瓶组的标准剩余氢气质量。
20、在本技术的一些实施例中,基于前述方案,所述车载储氢系统包括瓶阀总成、压力传感器、管路和减压阀,所述管路设置于所述瓶阀和所述减压阀之间,所述压力传感器设置于所述管路内,所述方法还包括:
21、在所述车载储氢系统首次进入正常运行模式的情况下,控制所述瓶阀总成和所述减压阀开启;
22、在氢气充满管路后,根据所述储氢瓶组内单个气瓶的容积、所述当前温度和所述当前压力,首次确定所述储氢瓶组的所述当前剩余氢气质量。
23、根据本技术实施例的第二方面,提供了一种确定氢气剩余量的装置,包括:
24、当前剩余氢气质量确定模块,用于根据车载储氢系统中储氢瓶组内单个气瓶的容积、当前温度和当前压力,确定所述储氢瓶组的当前剩余氢气质量;
25、标准剩余氢气质量确定模块,用于根据所述储氢瓶组内单个气瓶的容积、数量、额定温度和额定压力,确定所述储氢瓶组的标准剩余氢气质量;
26、当前初始氢气剩余量确定模块,用于将所述当前剩余氢气质量与所述标准剩余氢气质量的比值,确定为所述储氢瓶组的当前初始氢气剩余量;
27、当前目标氢气剩余量确定模块,用于根据燃料电池系统的当前输出电流、从前一时刻至当前时刻吹扫消耗的第一氢气质量和所述储氢瓶组的前一目标氢气剩余量对所述当前初始氢气剩余量进行修正,得到当前目标氢气剩余量。
28、根据本技术实施例的第三方面,提供了一种确定氢气剩余量的设备,包括处理器和存储器,所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序指令,所述处理器执行所述计算机程序指令时,实现如上述第一方面任一项所述的方法的步骤。
29、在本技术的一些实施例中,基于前述方案,所述确定氢气剩余量的设备为燃料电池系统控制器。
30、根据本技术实施例的第四方面,提供了一种车载储氢系统,包括:储氢瓶组、瓶阀、管路、减压阀、温度传感器、压力传感器和上述的确定氢气剩余量的设备;其中,所述温度传感器设置于所述储氢瓶组的每个气瓶内,用于采集对应气瓶内的当前温度;所述压力传感器设置于所述瓶阀和所述减压阀之间的所述管路内,用于采集所述瓶阀对应的气瓶内的当前压力。
31、在本技术中,通过根据车载储氢系统中储氢瓶组内单个气瓶的容积、当前温度和当前压力,确定储氢瓶组的当前剩余氢气质量;根据储氢瓶组内单个气瓶的容积、数量、额定温度和额定压力,确定储氢瓶组的标准剩余氢气质量;将当前剩余氢气质量与标准剩余氢气质量的比值,确定为储氢瓶组的当前初始氢气剩余量;根据燃料电池系统的当前输出电流、从前一时刻至当前时刻吹扫消耗的第一氢气质量和储氢瓶组的前一目标氢气剩余量对当前初始氢气剩余量进行修正,得到当前目标氢气剩余量。通过上述方案能够提高氢气剩余量的计算精度,减少燃料电池系统和整车急停,提高了燃料电池系统和整车的寿命和安全性。
32、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。
1.一种确定氢气剩余量的方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的确定氢气剩余量的方法,其特征在于,所述根据燃料电池系统的当前输出电流、从前一时刻至当前时刻吹扫消耗的第一氢气质量和所述储氢瓶组的前一目标氢气剩余量对所述当前初始氢气剩余量进行修正,得到当前目标氢气剩余量,包括:
3.根据权利要求2所述的确定氢气剩余量的方法,其特征在于,所述第二氢气质量根据以下公式计算得到:
4.根据权利要求2所述的确定氢气剩余量的方法,其特征在于,所述当前目标氢气剩余量根据以下公式计算得到:
5.根据权利要求1所述的确定氢气剩余量的方法,其特征在于,所述根据所述储氢瓶组内单个气瓶的容积、数量、额定温度和额定压力,确定所述储氢瓶组的标准剩余氢气质量,包括:
6.根据权利要求1所述的确定氢气剩余量的方法,其特征在于,所述车载储氢系统包括瓶阀总成、压力传感器、管路和减压阀,所述管路设置于所述瓶阀和所述减压阀之间,所述压力传感器设置于所述管路内,所述方法还包括:
7.一种确定氢气剩余量的装置,其特征在于,包括:
8.一种确定氢气剩余量的设备,包括处理器和存储器,其特征在于,所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机程序指令,所述处理器执行所述计算机程序指令时,实现如权利要求1至6中任一所述的方法的步骤。
9.根据权利要求8所述的确定氢气剩余量的设备,其特征在于,所述确定氢气剩余量的设备为燃料电池系统控制器。
10.一种车载储氢系统,其特征在于,包括:储氢瓶组、瓶阀总成、管路、减压阀、压力传感器和根据权利要求8所述的确定氢气剩余量的设备;其中,