[發明專利]一種自動識別加注策略且可變SOC的70Mpa加氫機

在審

• 申請號: 202210308063.8
• 申請日: 2022-03-26
• 公開（公告）號: CN114738664A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 楊國柱
• 申請（專利權）人: 四川天成氫潔能源技術有限公司
• 主分類號: F17C5/06
• 分類號: F17C5/06;F17C13/04;F17C13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種70Mpa加氫機，包括加氫機外殼(1)，其特征在于：所述加氫機外殼(1)內連接有過濾器(2)，所述加氫機外殼(1)內還連接有截止閥(3)，所述加氫機外殼(1)內連接有電磁閥(4)，所述加氫機外殼(1)內連接有止回閥(5)，所述止回閥(5)上方連接有安全閥(6)，所述加氫機外殼(1)的側壁設置有快速切斷閥(7)，所述加氫機外殼(1)內連接有流量調節閥(8)，所述流量調節閥(8)與流量計(9)連接，所述加氫機外殼(1)上插接有加氫槍(10)，所述加氫機外殼(1)上設置有電控系統(11)，所述加氫機外殼(1)側壁上設置有拉斷閥(12)，所述加氫機外殼(1)外壁上設置有壓力表(13)，所述加氫機外殼(1)內部上方連接有可燃氣體探測器(14)。

2.一種70Mpa加氫機自動識別加注策略，其特征在于：包括如下策略：

1、70Mpa氫燃料電池車輛在充裝口安裝有紅外數據發送模塊，70Mpa加氫機的加氫槍安裝有紅外數據接收模塊，加氫槍連接到車輛加氫口的時候，加氫機可以接收車輛鋼瓶參數，包括：鋼瓶容積、鋼瓶壓力、鋼瓶溫度等參數；

2、70Mpa加氫機控制系統預設置3種加注速度、溫度控制的參數模式，70Mpa加氫機通過紅外接收數據來判斷鋼瓶容積，匹配不同的加注模式，3種速度的加注模式的幾組控制參數存儲在70Mpa加氫機控制系統里面，在加注過程中，加氫機控制系統可以實時獲取加氫機管道內的氣體流速V、車輛鋼瓶的實時壓力P及車輛鋼瓶T的實時溫度，70Mpa加氫機的控制策略里面應用到了V、P、T三個參數進行PID運算，本文PID算法的設定值為加氫機的控制流速Vset(3種模式不同)，反饋值為從加氫機流量計讀取的氣體流速Vre，PID算法關系式如下所示：

PID.OUT＝(PID.K/100.)*PID.error

(PID.D/PID.Ts)*(PID.error-PID.last_error)

(PID.I*PID.Ts/400000.)*PID.Sum；

PID.OUT：為PID運算的輸出值；

PID.K：PID控制比例參數；

PID.I：PID控制積分參數；

PID.D：PID控制微分參數；

PID.error：設定值與反饋值的誤差值，PID.error＝Vre-Vset；

PID.Ts:PID控制算法的采樣周期；

PID.last_error：單次PID采樣周期結束的誤差值；

PID.Sum：PID運算的誤差總和，i＝1，k＝PID.error；

4、PID運算的結果還需要經過控制電路轉換成電信號，用來實時控制加氫機的調節閥開度，就可以實現控制加氫機加注的流速，當流速控制下來，鋼瓶的溫度變化也能得到控制，這樣保證加氫機在匹配到的加注模式下都能正常運行。

(1)當判斷為公交車的鋼瓶容積時，加氫機便自動匹配第1種加注控制策略(快流速模式M1)；

(2)當判斷為中巴車的鋼瓶容積時，加氫機便自動匹配第2種加注控制策略(中流速模式M2)；

(3)當判斷為轎車的鋼瓶容積時，加氫機便自動匹配第3種加注控制策略(低流速模式M3)；

5、70Mpa加氫機在進行車輛加注的時候，結束加注的壓力不是一個固定的值，標準要求氫燃料電池車輛鋼瓶結束壓力不超過87.5Mpa，意味著70Mpa加氫機停機壓力不是一個固定值，氫燃料電池車輛鋼瓶溫度在0°-85°的范圍對應的氫燃料電池車輛鋼瓶壓力為66Mpa-87.5Mpa(SOC＝100％的情況下)；

6、加氫機在加注結束的時候，只有根據車輛鋼瓶的實時溫度：T，計算出相應的停機壓力：SP，T和SP有對應的關系式，才能保證車輛鋼瓶加注的氫氣是足額的。由圖4可以得出70Mpa加氫機加滿鋼瓶的停機壓力計算公式為：

1、-5°T15°

SP1＝K1*(T+5)+P1；

K1：第一段曲線對應的斜率值；T：鋼瓶的實時溫度；P1：第一段曲線鋼瓶內氫氣的初始壓力值；

2、15°T50°

P2＝K2*(T-15)+P2；

K2：第二段曲線對應的斜率值；T：鋼瓶的實時溫度；P2：第二段曲線鋼瓶內氫氣的初始壓力值；

3、50°T85°

SP3＝K3*(T-50)+P3；

K3：第三段曲線對應的斜率值；T：鋼瓶的實時溫度；P2：第三段曲線鋼瓶內氫氣的初始壓力值；

70Mpa加氫機在給車輛加注過程控制中，加注過程安全控制的要求，保證SOC不能大于100％，本文所述70Mpa加氫機控制系統還可以根據實際加注情況進行手動配置SOC值，最終實現70Mpa加氫機加注過程SOC在95％-100％的安全、合理范圍。這樣我們就可以將以上1)、2)、3)項關系式進行優化，如下列所示：

1)、-5°T15°

SP1＝(K1*(T+5)+P1)*EFF；

2)、15°T50°

SP2＝(K2*(T-15)+P2)*EFF；

3)、50°T85°

SP3＝(K3*(T-50)+P3)*EFF；

EFF:70Mpa加氫機加注效率值，100％。