[实用新型]一种加氢站高效加氢的三级加注优化控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种加氢优化控制系统，更具体的说，是涉及加氢站高效加氢的三级加 注优化控制方法及其系统。

背景技术

在燃料电池汽车推向市场的过程中，目前至少有3个主要的技术壁垒需要克服：(1)小 型、轻量、廉价和高效的燃料电池发动机的集成；(2)高储存量车载储氢罐的设计；(3)氢 气加注设施的开发和加氢站的建设。发展至今，后者更为关键。目前，氢加注系统建设主要 有二大发展趋势：(1)加注气态氢的高参数化，即将车载容器贮氢压力增加到最高经济压力 70MPa，以提高氢能汽车的续驶里程；(2)液氢加注方案，液氢燃料供应系统具有体积密度 高、压力低等优点。但液化储氢存在二大难点：一是液化能耗大；二是液氢的蒸发损失比较严 重，存在安全隐患。因此，目前国内外的加氢站研究更为关注的是高压气态加氢，由此引出高 取气率序列取气和快速加注控制策略研究。

直接与加氢站控制有关的技术进展，目前主要是对加注系统组成及控制硬件进行的研究， 如同济大学在汽车用氢燃料加氢站系统配置的研究中，给出了加氢站中氢气的压缩系统、储 存系统和加注机等的控制系统设计方法；北京航天试验技术研究所则给出了加气机中使用的 阀门、流量计、加气枪、拉断阀和接头等控制硬件的性能要求。中国专利CN200610088913.9 针对加氢站提出了一种快速充装氢气的制氢加氢站系统及其方法，其加注系统通过使用 40MPa储氢容器及75MPa超高压储氢容器的二级加注，来提高氢气的利用率和充装速度。而 且，采用此专利其已研制成功国内第一台氢加注机，可对压力、温度、流量、流速实时计量， 自动收费，同时对车载气瓶的压力、温度、应力变化进行监控，可耐压45-75MPa，安全保 护装置齐备。但此方法只包含对各种参数进行监控，并没有加注过程的优化控制。中国专利 CN200710098598.2则给出了一种车厢内设有依次连通的紧缩型水电解设备、低压储氢罐组、 专用氢气压缩机、高压储氢罐组以及氢气售气机等组成的专用车载制氢加氢站。总之，目前 国内尚无关于高压加氢过程中同时实现高取气率序列取气和快速加注的优化控制系统的报 道。

实用新型內容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种加氢站高效加氢的三级加注优 化系统。

为了解决以上问题，本实用新型是通过如下技术方案实现。

本实用新型提供了一种加氢站高效加氢的三级加注优化控制系统，包括：储氢容器、充 气阀、压力传感器、氢气分配器、流量计和单向阀，充气阀、氢气分配器、单向阀依次连接 至车载储气瓶；其特征在于，所述储氢容器是三级压力的储罐，包括低压储氢容器、中压储 氢容器和高压储氢容器，分别通过各自的控制阀门cv1、cv2、cv3连接至充气阀；还包括一 个程序控制器，压力传感器连接氢气分配器和程序控制器，流量计的测量点位于氢气分配器 和单向阀之间，并通过信号线连接至程序控制器，程序控制器通过信号线与低压储氢容器、 中压储氢容器和高压储氢容器各自的控制阀门cv1、cv2、cv3连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

利用本控制系统可对氢气的利用率和加注时间同时进行优化，能确保高的氢气利用率的 同时，较大地缩短加注时间；可以根据不同的加注参数及要求，产生不同的优化加注方式； 使加注过程简单、直接并易于操作。

附图说明

图1是加氢站的加注系统流程示意图；

图2是加注系统优化控制方法流程图。

图中附图标记：1储气罐、2充气阀、3压力传感器、4氢气分配器、5流量计、6单 向阀、7车载储气瓶、8程序控制器、低压储氢容器控制阀门cv1、中压储氢容器控制阀门 cv2、高压储氢容器控制阀门cv3。

具体实施方式

结合附图，下面通过具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型中的程序控制器8可选用西门子公司生产的PLC型号为S7-400的产品。在程 序控制器8中内置有软件，该软件体现了一种加氢站高效加氢的三级加注优化控制方法，包 括以下步骤：

(1)获取低压、中压和高压储氢容器及车载气瓶中的氢气初始状态参数，并设定：

V₁：代表第i次加注前的低压储氢容器的容积；

V₂：代表第i次加注前的中压储氢容器的容积；

m、V：分别代表车载气瓶额定充装质量、容积；