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CN114838284B - 车辆加氢方法和车辆加氢装置 - Google Patents

车辆加氢方法和车辆加氢装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种车辆加氢方法和车辆加氢装置，属于加氢技术领域。所述车辆加氢方法包括：控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气；基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定所述车载储氢罐的容积；基于所述车载储氢罐的容积，确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率；以及基于所述加氢升压速率，控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢。通过上述技术方案，可以在加氢站无法与车辆通信的情况下，准确获取车载储氢罐的容积，并设定合适的加氢升压速率为车辆加氢，能够保证加氢过程处于安全状态的同时，提高加氢站的工作速率，改善用户体验。

Description

车辆加氢方法和车辆加氢装置
技术领域
本发明涉及加氢技术领域，具体地涉及一种车辆加氢方法和车辆加氢装置。
背景技术
氢能具有来源广泛、清洁环保、能量密度高等诸多优点，因而被认为是目前具有良好应用前景的能源种类之一，尤其是在交通领域和分布式发电领域具有广阔的应用前景。
对于采用氢能作为动力源的车辆来说，氢气存储在车载储氢罐中，需要通过利用加氢站的储罐与车载储氢罐的压差，向车载储氢罐中加注氢气。
不同车辆的车载储氢罐的型号不同，不同的加氢站能够提供的加氢策略也会有多种。在此基础上，如何以保障加氢过程中的安全为前提，提高加氢站为车载储氢罐注氢的速率，以提高加氢站工作效率并节省车主时间这一技术问题，仍没有得到有效解决。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种车辆加氢方法和车辆加氢装置，用于解决上述技术问题中的一者或多者。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种车辆加氢方法，所述方法包括：控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气；基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定所述车载储氢罐的容积；基于所述车载储氢罐的容积，确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率；以及基于所述加氢升压速率，控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢。
可选的，所述控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气包括：控制所述储罐开始向所述车载储氢罐注入氢气；以及在所述储罐的压力与所述车载储氢罐的压力达到平衡状态时，控制所述储罐停止向所述车载储氢罐注入氢气。
可选的，所述基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定所述车载储氢罐的容积包括：确定所述车载储氢罐在注入预定量氢气之前的第一车载储氢罐压力和在注入预定量氢气之后的第二车载储氢罐压力；确定所述储罐在向所述车载储氢罐注入预定量氢气之前的第一储罐压力和注入预定量氢气之后的第二储罐压力；以及基于所述储罐的容积、第一车载储氢罐压力、第二车载储氢罐压力、第一储罐压力和第二储罐压力确定所述车载储氢罐的容积。
可选的，所述方法还包括基于以下公式确定所述车载储氢罐的容积：
其中，VFCV为所述车载储氢罐的容积，V为所述储罐的容积，P1为所述第一储罐压力，P2为所述第二储罐压力，PFCV1为所述第一车载储氢罐压力，PFCV2为所述第二车载储氢罐压力。
可选的，所述方法还包括基于以下公式确定所述加氢升压速率：其中，PRR为所述加氢升压速率，VFCV为所述车载储氢罐的容积，A为常数，取值范围为1800至4200。
可选的，所述加氢站具有多个加氢储罐，所述多个加氢储罐按照压力从低至高的顺序为所述车载储氢罐加氢，所述方法还包括：在当前用于为所述车载储氢罐加氢的第一加氢储罐与所述车载储氢罐的压力差小于预设范围时，切换至压力高于所述第一加氢储罐的第二加氢储罐继续为所述车载储氢罐加氢。
另一方面，本发明实施例还提供一种车辆加氢装置，所述装置包括：预注氢单元，用于控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气；计算单元，用于基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气至后的状态确定所述车载储氢罐的容积，并基于所述车载储氢罐的容积确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率；以及加氢单元，用于基于所述加氢升压速率，控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢。
可选的，所述预注氢单元用于通过以下方式向所述车载储氢罐注入预定量氢气：控制所述储罐开始向所述车载储氢罐注入氢气；以及在所述储罐的压力与所述车载储氢罐的压力达到平衡状态时，控制所述储罐停止向所述车载储氢罐注入氢气，其中，所述储罐为所述加氢站的缓冲罐。
可选的，所述计算单元用于通过以下方式确定所述车载储氢罐的容积：确定所述车载储氢罐在注入预定量氢气之前的第一车载储氢罐压力和在注入预定量氢气之后的第二车载储氢罐压力；确定所述储罐在向所述车载储氢罐注入预定量氢气之前的第一储罐压力和注入预定量氢气之后的第二储罐压力；以及基于所述储罐的容积、第一车载储氢罐压力、第二车载储氢罐压力、第一储罐压力和第二储罐压力确定所述车载储氢罐的容积。
另一方面，本发明提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行本申请上述中任一项所述的车辆加氢方法。
通过上述技术方案，可以在加氢站无法与车辆通信的情况下，准确获取车载储氢罐的容积，并设定合适的加氢升压速率为车辆加氢，能够保证加氢过程处于安全状态的同时，提高加氢站的工作速率，改善用户体验。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的加氢站的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的压缩机出口压力变化示意图；
图3是本发明实施例提供的压缩机出口压力变化示意图；
图4是本发明实施例提供的车辆加氢方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的车辆加氢装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
首先需要说明的是，本发明实施例中的术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，并且在需要的情况下，这些技术特征所能达到的效果基本相同。
本发明实施例提供一种加氢站，所述加氢站包括多个储罐、缓冲罐和加氢机。所述缓冲罐的入口与压缩机的出口连接，所述缓冲罐的出口与多个储罐中的每一个储罐的入口和加氢机相连接，并且多个储罐中的每一个储罐的出口也与加氢机相连接。
加氢站中的多个储罐的型号可以相同，也可以不相同。一般情况下，为了提高加氢站的实用性，所述多个储罐会具有不同的型号，以满足用户的不同使用需求。
对于本发明实施例提供的加氢站来说，其主要具有两种工作过程，分别为：在储罐压力不足时的补氢过程，以及为车辆加氢的过程。
当储罐压力不足，处于补氢过程时，经压缩机出口出来的高压氢气会先经缓冲罐再被送入具体的储罐中。
上述方案将缓冲罐设置在压缩机与加氢机之间，在由当前储罐切换至另一待补氢储罐时，可以低成本且可靠地实现压缩机气缸内的气体压力平滑变化，从而能够保护压缩机缸内元器件，提高压缩机使用寿命和压缩效率。
为了达到更好的压缩机气缸内的压力平滑效果，可以基于压缩机在预设时长内的最大排气量选定缓冲罐的容积。例如可以将压缩机在0.5s至2s内的最大排气量作为缓冲罐容积的预选范围，具体容积可以基于加氢站实际状态和需求自行选定。
以一具体示例进行解释。长管拖车的最高压力为20MPa，那么压缩机入口最大压力也为20MPa，此时对应的排气量为压缩机最大排气量。例如压缩机在入口压力为20MPa时的排气量为300Nm3/h，那么0.5s至2s的排气量对应为42NL至167NL，对应的，缓冲罐的容积就可以在42L至167L之间进行选择。其中，优选缓冲罐的容积与压缩机1s左右的最大排气量相等，因此可以选定容积为83L的气罐作为该加氢站的缓冲罐。
对于车辆加氢过程，当有车辆前来加氢时，缓冲罐中的氢气先经加氢机被注入车辆的车载储氢罐中，以确定适合该车辆的加氢升压速率，之后，储罐中的氢气再以确定的加氢升压速率，经加氢机被注入车辆的车载储罐中，直至加氢完成。
其中，具体可以通过以下方式确定合适的加氢升压速率：先由缓冲罐向车载储氢罐中注入预定量氢气；基于所述缓冲罐和车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定车载储氢罐的容积；以及基于车载储氢罐的容积，确定加氢升压速率。
其中，由所述缓冲罐向车载储氢罐注入预定量氢气包括：在缓冲罐与车载储氢罐之间的压力达到平衡状态时，完成缓冲罐向车载储氢罐注入氢气。
进一步地，具体可以通过以下公式确定车载储氢罐的容积：其中，VFCV为车载储氢罐的容积，V为缓冲罐的容积，P1为第一缓冲罐压力，P2为第二缓冲罐压力，PFCV1为第一车载储氢罐压力，PFCV2为第二车载储氢罐压力。
在确定了车载储氢罐的容积的基础上，可以基于一下公式确定加氢升压速率：其中，PRR为加氢升压速率，VFCV为车载储氢罐的容积，A为常数，取值范围为1800至4200。其中，所述常数A可以依据车辆来加氢时的实际状态自行设定，例如在环境温度较高，车载储氢罐容积较小等情况时，可以在确定加氢升压速率范围中选定一个较低值以避免发生安全事故。
对于本发明实施例提供的加氢站来说，为了实现补氢过程和加氢过程中的精确控制，可以针对一个储罐设置两个阀门，其中一个阀门设置在缓冲罐的出口与储罐的入口之间的管路上，另一个阀门设置在储罐的出口与加氢机之间的管路上。具体的，在设置在储罐的入口处的阀门处于开启状态时，压缩机通过缓冲罐向储罐补氢，在设置在储罐的入口处的阀门变为闭合状态时，压缩机停止对储罐进行补氢，在设置在储罐的出口处的阀门处于开启状态时，该储罐可以向车辆加氢，在设置在储罐的出口处的阀门变为闭合状态时，储罐停止向车辆加氢。
为了便于描述，上述设置在储罐的入口处和出口处的阀门统称为第一阀门。所述第一阀门可以为任意种类阀门，只要能够控制氢气流通即可。
为了加氢站的可控性和自动化程度，所述第一阀门优选为如电磁阀等可电控的阀门。
对于缓冲罐来说，可以在缓冲罐的出口处与加氢机之间的管路上也设置一个阀门，在该阀门处于开启状态时，缓冲罐可以通过加氢机向车辆加氢，当阀门切换为闭合状态时，缓冲罐停止向车辆加氢。
为了便于描述，上述设置在缓冲罐的出口处与加氢机之间的阀门称为第三阀门。所述第三阀门也可以为任意种类阀门，只要能够控制氢气流通即可。
在所述第一阀门和/或第三阀门为电磁阀等能够被电控的阀门的情况下，本发明实施例提供的加氢站还可以包括检测单元和控制器，以实现所述第一阀门和第三阀门的自动控制。
具体的，所述检测单元能够检测多个储罐中的每一个储罐的压力，并将检测到的压力输出传输至控制器，控制器能够将接收到的压力与预设压力进行比较，并根据比较结果相应的控制第一阀门动作，或者控制第三阀门动作。
其中，所述检测单元可以为压力表或者压力传感器等能够检测气体压力的设备。所述控制器可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP，DigitalSignal Processing)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)电路、其他任何类型的集成电路(IC，Integrated Circuit)、状态机等等。其可与加氢站内用于执行加氢站内其它功能相关的控制的控制器为同一控制器。
例如，基于对一储罐的压力检测结果，确定该储罐内的压力低于该储罐对应的预设压力时，控制器会控制设置在储罐的入口处的第一阀门打开，设置在储罐的出口处的第一阀门闭合，并控制第三阀门闭合，此时压缩机可以经过缓冲罐对该储罐补气。
例如，在车辆前来加氢时，控制器先控制第三阀门打开，此时缓冲罐会向车载储氢罐注入氢气。在确定缓冲罐内的气体压力在预设时长内均维持不变，或者缓冲罐内的气体压力与车载储氢罐内的气体压力处于基本相等的状态时，控制器控制第三阀门闭合，以控制缓冲罐停止向车载储氢罐注入氢气。
为了进一步降低在向储罐补气过程中切换待补气储罐时对压缩机的影响，还可以在设置有第一阀门的基础上，再在加氢站的每一个储罐的入口与第一阀门之间设置一个第二阀门，并在第一阀门所处管路原理储罐的入口处的另一端的端口处设置一驱动罐，所述驱动罐能够驱动第二阀门动作。
其中，所述第二阀门为气动阀，所述驱动罐可以存储并输出如氮气和空气等较为安全的气体，以用于驱动气动阀动作。
具体的，在第一电磁阀闭合以后，驱动罐输出的驱动气体会经过第一电磁阀后到达气动阀的驱动气室，气动阀的驱动气室压力会逐渐升高，从而推动气动阀的主阀逐渐打开。
其中，为了更好的控制压缩机动作，可以再设置有与气动阀数量相对应的气动阀定位器，以用于确定每一个气动阀的开度。例如可以在确定气动阀完全打开后，再启动压缩机向储罐补气。
类似的，还可以在储罐的出口与第一阀门之间设置如气动阀等的第二阀门，或者还可以在缓冲罐与第三阀门之间设置如气动阀等第四阀门。该举例中的第二阀门和第四阀门可以采用同一驱动罐驱动，也可以采用不同的驱动罐驱动。
此外，考虑在对储罐进行补气过程中，由当前储罐切换至另一待补气的储罐时的气体波动过大，因而可以考虑在管路中设置限流孔板，以通过限流控制来限制用于驱动气动阀动作的气体流速，以将所述气体波动限定至一定范围内，从而使得气动阀门的开启速度控制在特定范围内，即实现了利用低成本配件，可靠地将储罐切换过程中的压缩机气缸内的压力变化控制在小波动范围内，有效提高压缩机使用寿命和压缩效率。
其中，可以基于设定的气动阀门的开启时间范围选用合适的限流孔板。例如，可以选用Cv值为1×10-4至3×10-4的限流孔板，气动阀的驱动压力设定在0.6MPa至1MPa，限流孔板流速范围为0.12NL/min至0.45NL/min，此时启动阀门的开启时间可以处于10s至30s范围内。
另外，在设置有驱动罐的时候，还可以在与驱动罐的出口相连接的管路处减压阀，以调整驱动罐出口处的压力。
现以具有三个储罐的35MPa等级加氢站为例，详细解释本发明实施例提供的方案。
具体的，如图1所示，该加氢站内配备有储罐1、储罐2和储罐3，这三个储罐中最高储氢压力为45MPa，最低储氢压力分别为20MPa、30MPa和40MPa(其中，所述最低出清压力是可以调整的，例如储罐1的最低储氢压力范围可以为20MPa至25MPa，储罐2的最低储氢压力范围可以为25MPa至35MPa，储罐3的最低储氢压力范围可以为35MPa至43MPa)。压缩机与管束车相连接，用于将管束车内存储的氢气加压后，经缓冲罐补充至储罐1、储罐2和/或储罐3中。在驱动罐的出口处设置减压阀，可以根据实际需求调节减压阀，以使得驱动罐出口具有合适的压力。
为了提高加氢站的加氢效率，可以按照储罐压力从低至高的顺序为车辆加氢，例如可以按照储罐1-储罐2-储罐3的顺序为氢能燃料电池汽车加注。其中，随着加注次数的增加，储罐1、储罐2和储罐3的压力也会下降。
当储罐3的压力降低至预设压力40MPa时，电磁阀3通电并由闭合状态切换至开启状态，驱动罐中的驱动气经过电磁阀3和限流孔板3后到达气动阀3的驱动气室。在限流孔板3的限流作用下，气动阀3驱动气室压力缓慢升高，推动气动阀3的主阀逐渐打开。当限流孔板3两侧气体压力达到平衡时，气动阀3的主阀会完全打开，此时可以启动压缩机向储罐3补气。
储罐3的压力会在压缩机补气过程中逐渐升高。当压力达到最高压力45MPa左右时，电磁阀2通电并由闭合状态切换至开启状态。驱动罐中的驱动气经过电磁阀2和限流孔板2后到达气动阀2的驱动气室。在限流孔板2的限流作用下，气动阀2的驱动气室压力缓慢升高，推动气动阀2的主阀逐渐打开。当限流孔板2两侧气体压力达到平衡时，气动阀2的主阀会完全打开，此时电磁阀3断开电源并由开启状态切换至闭合状态，气动阀3的驱动气放空后关闭，压缩机会停止向储罐3补气，并开始向储罐2补气。
类似的，储罐2的压力会在压缩机补气过程中逐渐升高。当压力达到最高压力45MPa左右时，电磁阀1通电并由闭合状态切换至开启状态，驱动罐中的驱动气经过电磁阀1和限流孔板1后到达气动阀1的驱动气室。在限流孔板1的作用下，气动阀1的驱动气室压力缓慢升高，推动气动阀1的主阀逐渐打开。当限流孔板1两侧气体压力达到平衡时，气动阀1的主阀会完全打开，此时电磁阀2断开电源并由开启状态切换至闭合状态，气动阀2的驱动气放空后关闭，压缩机会停止向储罐2补气，并开始向储罐1补气。
储罐1的压力会在压缩机补气过程中逐渐升高。当压力达到最高压力45MPa左右时，压缩机会停机，电磁阀1断开电源并由开启状态切换至闭合状态，气动阀1的驱动气放空后关闭，加氢站内的储罐补氢操作结束。
对于加氢站的加氢过程，为了提高储罐中的氢气利用效率，可以按照储罐压力从低至高的顺序为车辆加氢。
例如，当有氢燃料电池车辆来加氢时，会记录此时缓冲罐的压力P1和车载储氢罐的压力PFCV1。然后电磁阀7会接通电源，驱动罐输出的驱动气会使得气动阀7打开，此时缓冲罐中的氢气会经加氢机流入车载储氢罐，当缓冲罐与车载储氢罐压力平衡(即缓冲罐的压力处于稳定状态)时，再记录缓冲罐的压力P2和车载储氢罐的压力PFCV2，并根据如下公式确定前来加注的车辆的车载储氢罐的容积VFCV：
在确定车载储氢罐的容积VFCV后，可以基于以下公式确定加氢升压速率PRR的范围：其中，A的取值范围为1800至4200，优选取值为3000。
在确定加氢升压速率PRR后，电磁阀7断开电源并由开启状态切换至闭合状态。气动阀7的驱动空气放空后关闭，电磁阀4接通电源并由闭合状态切换至开启状态，驱动罐中的驱动气经电磁阀4后到达气动阀4的驱动气室。在气动阀4打开后，加氢机可以从储罐1中取气，并根据通过上述方式确定的加氢升压速率PRR向车载储氢罐加注氢气。
若车载储氢罐的压力达到预设的目标压力(如35MPa)时，停止为其加注氢气。若车载储氢罐的压力未达到预设的目标压力(如35MPa)时，并且储罐1的压力与车载储氢罐的压力低于预设压差(例如5MPa)时，电磁阀4断开电源连接并由闭合状态切换至断开状态，气动阀4被关闭，电磁阀5接通电源并由断开状态切换至闭合状态，气动阀5被打开，此时加氢机会切换至从储罐2中取气，并继续向车载储氢罐中加注氢气。
接下来，若车载储氢罐的压力达到预设的目标压力(如35MPa)时，停止为其加注氢气。若车载储氢罐的压力未达到预设的目标压力(如35MPa)时，并且储罐2的压力与车载储氢罐的压力低于预设压差(例如5MPa)时，电磁阀5断开电源连接并由闭合状态切换至断开状态，气动阀5被关闭，电磁阀6接通电源并由断开状态切换至闭合状态，气动阀6被打开，此时加氢机会切换至从储罐3中取气，并继续向车载储氢罐中加注氢气。
直至车载储氢罐的压力达到预设的目标压力(例如35MPa)，电磁阀6断开电源并由闭合状态切换至断开状态，加氢过程结束。
以排量为300Nm3/h@20MPa的压缩机为例，结合相应的实施例和对比例进行实验，能够得到如下结论。
对比例1
当前正在补气储罐的容积为5m3，压力为45MPa，下一待补气储罐的容积为5m3，压力为25MPa。基于现有的加氢站，在切换待补气储罐时，压缩机出口压力由45MPa突变为25MPa。如图2所示，在1800s左右，当前补气储罐补气完毕，其对应阀门被关闭，同时下一待补气储罐的阀门打开，由于两个储罐的压差较大且没有有效的缓冲措施，因而压缩机出口处的压力会骤降至低于250bar(即25MPa)左右，可能会略高于250bar，然后再随着对所述下一待补气储罐的补气会逐渐上升。
实施例1
当前正在补气储罐的容积为5m3，压力为45MPa，下一待充气储罐的容积为5m3，压力为25MPa。采用本实施例提供的加氢站，即在压缩机与储罐之间设置一个容积为100L的缓冲罐和采用限流孔板控制气动阀开启速度后，压缩机出口压力变化有一个微延时时间(取决于对应的气动阀的动作速度)，在1900s左右，压缩机出口压力开始发生变化，出口压力值最低可以达到325bar左右，明显远高于对比例1中的出口压力最低值。
对比例2
当前正在补气储罐的容积为1m3，压力为87.5MPa，下一待补气储罐的容积为1m3，压力为60MPa。基于现有的加氢站，在切换待补气储罐时，压缩机出口压力由87.5MPa突变为87.5MPa。如图3所示，在650s左右，当前储罐补气完毕，其对应阀门被关闭，同时下一待补气储罐的阀门打开，由于两个储罐的压差较大且没有有效的缓冲措施，因而压缩机出口处的压力会骤降至低于600bar(即60MPa)左右，可能会略高于600bar，然后再随着对所述下一待补气储罐的补气会逐渐上升。
实施例2
当前正在补气储罐的容积为1m3，压力为87.5MPa，下一待补气储罐的容积为1m3，压力为60MPa。采用本实施例提供的加氢站，即在压缩机与储罐之间设置一个容积为30L的缓冲罐和采用限流孔板控制气动阀开启速度后，压缩机出口压力变化有一个微延时时间(取决于对应的气动阀的动作速度)，在650s左右，出口压力值最低可以达到640bar左右，明显远高于对比例2中的出口压力最低值。
通过图2和图3都可以明显看出，在切换待补气缓冲罐过程中，相较于对比例1和对比例2提供的方案来说，实施例1和实施例2提供的方案的过渡更加平滑且波动范围小，可以有效消除压缩机出口处的压力突变，因而能够有效延长压缩机的使用寿命。
另外，本发明实施例还提供了一种车辆加氢方法，可以适用于采用本发明任意实施例提供的加氢站对车辆进行加氢，也能够适用于现有的加氢站对车辆进行加氢。
具体的，本发明实施例提供的车辆加氢方法的示意图如图4所示，包括步骤S410至S440。
在步骤S410，控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气。
所述储罐向车载储氢罐中注入氢气以用于确定车载储氢罐的容积，因此其可以是在加氢站中设置一单元储罐，也可以是加氢站中已有的储罐。
在一些优选实施例中，考虑到如果加氢站中设置有缓冲罐，缓冲罐的容积会比用于为车辆加氢的加氢罐容积小，压力低，可控性好，因此用于先向车载储氢罐注入预定量氢气的储罐优选为加氢站内的缓冲罐。
所述控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气具体可以为：在控制储罐向车载储氢罐注入氢气后，在储罐的压力与车载储氢罐的压力达到平衡状态时，确定该注氢操作可以辅助确定车载储氢罐的容积，因而可以控制储罐停止向车载储氢罐注入氢气。
可以所述储罐的压力和/或所述车载储氢罐的压力均基本维持不变时，确认储罐与车载储氢罐处于平衡状态。
在步骤S420，基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定所述车载储氢罐的容积。
具体的，在注入预定量氢气之前，先确定第一车载储氢罐压力和第一储罐压力。在注入预定量氢气之后，再确定第二车载储氢罐压力和第二储罐压力。基于车载储氢罐和缓冲罐之间的压力变化，即可确定车载储氢罐的容积。
例如，可以通过以下公式确定车载储氢罐的容积：其中，VFCV为所述车载储氢罐的容积，V为所述储罐的容积，P1为所述第一储罐压力，P2为所述第二储罐压力，PFCV1为所述第一车载储氢罐压力，PFCV2为所述第二车载储氢罐压力。
在步骤S430，基于所述车载储氢罐的容积，确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率。
具体的，可以通过以下公式确定所述加氢升压速率：其中，PRR为所述加氢升压速率，VFCV为所述车载储氢罐的容积，A为常数，取值范围为1800至4200。
其中，所述常数A的具体取值可以依据车辆状态、加氢储罐压力状态和加氢站环境状态等多个参数从上述范围中选定。例如在环境温度较高时，可以适当选取一个较低值用于确定加氢升压速率。所述常数A优选取值为3000，其能够满足于大多数加氢场景。
在步骤S440，基于所述加氢升压速率，控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢。
在加氢站中具有多个加氢储罐时，为了提高加氢储罐中的氢气使用效率，可以考虑结合当前多个加氢储罐的压力状态，按照压力从低至高的顺序为车载储罐进行加氢，直至加氢完成。
例如，在当前用于为所述车载储氢罐加氢的第一加氢储罐与所述车载储氢罐的压力差小于预设范围时，切换至压力较高于所述第一加氢储罐的第二加氢储罐继续为所述车载储氢罐加氢。
其中，所述预设范围可以根据加氢站实际状态和需求自行设定，例如3MPa至5MPa等。
现结合图1所示的加氢站详细解释本发明实施例提供的车辆加氢方法。
当有燃料电池车辆前来加氢时，先记录加氢站内的缓冲罐的压力P1和车载储氢罐的压力PFCV1，然后电磁阀7接通电源，驱动罐输出的驱动气会使得气动阀7打开，此时缓冲罐中的氢气会经加氢机流入车载储氢罐，当缓冲罐与车载储氢罐压力平衡(即缓冲罐的压力处于稳定状态)时，再记录缓冲罐的压力P2和车载储氢罐的压力PFCV2，并根据如下公式确定前来加注的车辆的车载储氢罐的容积VFCV：
在确定车载储氢罐的容积VFCV后，可以基于以下公式确定加氢升压速率PRR的范围：其中，A的取值范围为1800至4200，优选取值为3000。
在确定加氢升压速率PRR后，电磁阀7断开电源并由开启状态切换至闭合状态，气动阀7的驱动空气放空后关闭，电磁阀4接通电源并由闭合状态切换至开启状态，驱动罐中的驱动气经电磁阀4后到达气动阀4的驱动气室，在气动阀4打开后，加氢机可以从储罐1中取气，并根据通过上述方式确定的加氢升压速率PRR向车载储氢罐加注氢气。
若车载储氢罐的压力达到预设的目标压力(如35MPa)时，停止为其加注氢气。若车载储氢罐的压力未达到预设的目标压力(如35MPa)时，并且储罐1的压力与车载储氢罐的压力低于预设压差(例如5MPa)时，电磁阀4断开电源连接并由闭合状态切换至断开状态，气动阀4被关闭，电磁阀5接通电源并由断开状态切换至闭合状态，气动阀5被打开，此时加氢机会切换至从储罐2中取气，并继续向车载储氢罐中加注氢气。
接下来，若车载储氢罐的压力达到预设的目标压力(如35MPa)时，停止为其加注氢气。若车载储氢罐的压力未达到预设的目标压力(如35MPa)时，并且储罐2的压力与车载储氢罐的压力低于预设压差(例如5MPa)时，电磁阀5断开电源连接并由闭合状态切换至断开状态，气动阀5被关闭，电磁阀6接通电源并由断开状态切换至闭合状态，气动阀6被打开，此时加氢机会切换至从储罐3中取气，并继续向车载储氢罐中加注氢气。
直至车载储氢罐的压力达到预设的目标压力(例如35MPa)，电磁阀6断开电源并由闭合状态切换至断开状态，加氢过程结束。
如图5所示，本发明实施例还提供了一种车辆加氢装置，所述加氢装置包括预注单元51、计算单元52和加氢单元53。其中，预注单元51用于控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气，计算单元52用于基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气至后的状态确定所述车载储氢罐的容积，并基于所述车载储氢罐的容积确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率，加氢单元53用于基于所述加氢升压速率控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢。
其中，用于向车载储氢罐注入预定量氢气的储罐为加氢站的缓冲罐。
在一些可选实施例中，预注氢单元用过通过以下方式向所述车载储氢罐注入预定量氢气：控制所述储罐开始向所述车载储氢罐注入氢气；以及在所述储罐的压力与所述车载储氢罐的压力达到平衡状态时，控制所述储罐停止向所述车载储氢罐注入氢气。
在一些可选实施例中，所述计算单元用于通过以下方式确定所述车载储氢罐的容积：确定所述车载储氢罐在注入预定量氢气之前的第一车载储氢罐压力和在注入预定量氢气之后的第二车载储氢罐压力；确定所述储罐在向所述车载储氢罐注入预定量氢气之前的第一储罐压力和注入预定量氢气之后的第二储罐压力；以及基于所述储罐的容积、第一车载储氢罐压力、第二车载储氢罐压力、第一储罐压力和第二储罐压力确定所述车载储氢罐的容积。
有关于本发明上述实施例提供的车辆加氢装置的具体细节和益处，可参阅上述针对本发明提供的车辆加氢方法的具体细节及益处，于此不再赘述。
本发明实施例还提供一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于使得机器执行上述任意实施例提供的车辆加氢方法。
所述车辆加氢装置包括处理器和存储器，上述预注单元、计算单元和加氢单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来确定加氢升压速率并根据所述加氢升压速率为车辆加氢。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述车辆加氢方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述车辆加氢方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现本发明实施例提供的车辆加氢方法的步骤。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如本发明实施例提供的车辆加氢方法的步骤的程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种车辆加氢方法，其特征在于，所述方法包括：
控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气；
基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定所述车载储氢罐的容积；
基于所述车载储氢罐的容积，确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率；以及
基于所述加氢升压速率，控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢；
所述加氢升压速率为：
，
其中，为所述加氢升压速率，为所述车载储氢罐的容积，为常数，取值范围为1800至4200；
所述控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气包括：控制所述储罐开始向所述车载储氢罐注入氢气；以及
在所述储罐的压力与所述车载储氢罐的压力达到平衡状态时，控制所述储罐停止向所述车载储氢罐注入氢气；所述基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气之后的状态，确定所述车载储氢罐的容积包括：
确定所述车载储氢罐在注入预定量氢气之前的第一车载储氢罐压力和在注入预定量氢气之后的第二车载储氢罐压力；
确定所述储罐在向所述车载储氢罐注入预定量氢气之前的第一储罐压力和注入预定量氢气之后的第二储罐压力；以及
基于所述储罐的容积、第一车载储氢罐压力、第二车载储氢罐压力、第一储罐压力和第二储罐压力确定所述车载储氢罐的容积；
该方法还包括基于以下公式确定所述车载储氢罐的容积：
，
其中，为所述车载储氢罐的容积，为所述储罐的容积，为所述第一储罐压力，为所述第二储罐压力，为所述第一车载储氢罐压力，为所述第二车载储氢罐压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢站具有多个加氢储罐，所述多个加氢储罐按照压力从低至高的顺序为所述车载储氢罐加氢，所述方法还包括：
在当前用于为所述车载储氢罐加氢的第一加氢储罐与所述车载储氢罐的压力差小于预设范围时，切换至压力高于所述第一加氢储罐的第二加氢储罐继续为所述车载储氢罐加氢。
3.一种车辆加氢装置，其特征在于，所述装置包括：
预注氢单元，用于控制加氢站的储罐向车载储氢罐注入预定量氢气；
计算单元，用于基于所述储罐和所述车载储氢罐在注入所述预定量氢气之前和注入所述预定量氢气至后的状态确定所述车载储氢罐的容积，并基于所述车载储氢罐的容积确定为所述车辆加氢时的加氢升压速率；以及
加氢单元，用于基于所述加氢升压速率，控制所述加氢站的加氢储罐为所述车辆加氢；
所述加氢升压速率为：
，
其中，为所述加氢升压速率，为所述车载储氢罐的容积，为常数，取值范围为1800至4200；
所述预注氢单元用于通过以下方式向所述车载储氢罐注入预定量氢气：
控制所述储罐开始向所述车载储氢罐注入氢气；以及
在所述储罐的压力与所述车载储氢罐的压力达到平衡状态时，控制所述储罐停止向所述车载储氢罐注入氢气；
所述计算单元用于通过以下方式确定所述车载储氢罐的容积：
确定所述车载储氢罐在注入预定量氢气之前的第一车载储氢罐压力和在注入预定量氢气之后的第二车载储氢罐压力；
确定所述储罐在向所述车载储氢罐注入预定量氢气之前的第一储罐压力和注入预定量氢气之后的第二储罐压力；以及
基于所述储罐的容积、第一车载储氢罐压力、第二车载储氢罐压力、第一储罐压力和第二储罐压力确定所述车载储氢罐的容积；
所述车载储氢罐的容积包括：
，
其中，为所述车载储氢罐的容积，为所述储罐的容积，为所述第一储罐压力，为所述第二储罐压力，为所述第一车载储氢罐压力，为所述第二车载储氢罐压力。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，
所述储罐为所述加氢站的缓冲罐。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述加氢站具有多个加氢储罐，所述多个加氢储罐按照压力从低至高的顺序为所述车载储氢罐加氢，所述装置还包括：
在当前用于为所述车载储氢罐加氢的第一加氢储罐与所述车载储氢罐的压力差小于预设范围时，切换至压力高于所述第一加氢储罐的第二加氢储罐继续为所述车载储氢罐加氢。
6.一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，其特征在于，该指令用于使得机器执行上述权利要求1至2中任一项所述的车辆加氢方法。
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