一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶及储氢量算法

技术领域

本发明涉及储氢瓶检测技术领域，尤其涉及一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶及储氢量算法。

背景技术

随着氢燃料电池汽车的普及，越来越多的氢瓶装配到氢燃料电池汽车上，但现有的氢瓶仅瓶口部分含有温度检测传感器和压力检测传感器，无法很好的体现氢瓶内部的气压和温度，导致对氢瓶的氢气储气量的检测精确不高。

发明内容

为了解决传统氢瓶储氢量检测精度不高的技术问题，本发明提供一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶及储氢量算法，氢瓶上具有多个传感器探头，能很好地测量氢瓶中的气压和温度，进而获取到更精确的氢瓶储氢量信息，可用于氢燃料电池汽车，储氢系统以及氢气测试系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶，所述多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶包括瓶体，所述瓶体的一端设置进出气口，所述瓶体上设置多个压力温度集成传感器，所述多个压力温度集成传感器包括探头部分和传感器部分，所述探头部分安装于所述瓶体的内部，所述传感器部分安装于所述瓶体的外表面，所述多个压力温度集成传感器实时采集所述瓶体内的温度值和压力值，以获取所述瓶体内的储氢量。

优选地，所述多个压力温度集成传感器包括：第一压力温度集成传感器、第二压力温度集成传感器、第三压力温度集成传感器和第四压力温度集成传感器；

所述第一压力温度集成传感器靠近所述进出气口，且设置于所述瓶体长度的1/3处，所述第二压力温度集成传感器设置于所述瓶体长度的2/3处，所述第三压力温度集成传感器与所述第一压力温度集成传感器关于所述瓶体中轴线对称，所述第四压力温度集成传感器与所述第二压力温度集成传感器关于所述瓶体中轴线对称。

优选地，所述进出气口连接控制阀的一端，所述控制阀的另一端连接连接头，所述控制阀用于控制氢气的进出。

优选地，所述多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶还设置显示仪表，所述显示仪表实时显示所述瓶体内的储氢量。

优选地，所述瓶体为圆柱体形状，采用金属衬里，外表面由纤维与树脂复合材料包裹，包裹形式采用两极铺设或螺旋形铺设。

优选地，所述控制阀为比例控制阀。

优选地，所述显示仪表为机械压力指针表。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶的储氢量算法，应用于所述的多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶，所述储氢量算法包括以下步骤：

获取当前状态下多个压力温度集成传感器的测量值；

根据所述测量值计算得到当前氢瓶的气压平均值和温度平均值；

根据所述气压平均值和所述温度平均值计算得到氢瓶中的储氢量；所述储氢量的计算公式为：

W＝m*V/R(P/(Z*T))，

其中，W为储氢量，单位g，m为氢气分子摩尔质量2.016g/mol，V为氢瓶的总容积，单位L，R为公用气体常量，R＝0.0083145Mpa*L/(mol*K)，P为当前氢瓶的气压平均值，T为当前氢瓶的温度平均值，Z为在P和T下的氢气压缩因子。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶及储氢量算法，氢瓶具有多个传感器探头，分布于氢瓶表面的不同位置，能很好地测量氢瓶中的气压和温度，进而根据储氢量算法获取到更精确的氢瓶储气量信息，可用于氢燃料电池汽车，储氢系统以及氢气测试系统，具有适用性广，可靠性高，稳定性好，精确度高等特点。

附图说明

图1是本发明一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶结构图；

图2是本发明一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶的储氢量算法流程图；

图中：1-瓶身，2-进出口，3-第一压力温度集成传感器，4-第二压力温度集成传感器，5-第三压力温度集成传感器，6-第四压力温度集成传感器，7-控制阀，8-连接头，9-显示仪表。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，图1是本发明一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶结构图；

本发明实施例提供了一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶，包括瓶体1，其特征在于，所述瓶体1的一端设置进出气口2，所述瓶体1上设置多个压力温度集成传感器，所述多个压力温度集成传感器包括探头部分和传感器部分，所述探头部分安装于所述瓶体1的内部，所述传感器部分安装于所述瓶体1的外表面，所述多个压力温度集成传感器实时采集所述瓶体1内的温度值和压力值，以获取所述瓶体1内的剩余储氢量。

在本实施例中，所述多个压力温度集成传感器包括：第一压力温度集成传感器3、第二压力温度集成传感器4、第三压力温度集成传感器5和第四压力温度集成传感器6；

所述第一压力温度集成传感器3靠近所述进出气口2，且设置于所述瓶体1长度的1/3处，所述第二压力温度集成传感器4设置于所述瓶体1长度的2/3处，所述第三压力温度集成传感器5与所述第一压力温度集成传感器3关于所述瓶体1中轴线对称，所述第四压力温度集成传感器6与所述第二压力温度集成传感器4关于所述瓶体1中轴线对称。

由于在加氢或者泄放氢气的过程中，氢瓶中的氢气对外做功或者外部对氢瓶做功，使得氢瓶中的氢气温度和压强有一定的变化，为了精准的获取氢瓶中氢气的平均压力和平均温度值，将第一压力温度集成传感器3和第二压力温度集成传感器4放到瓶体长度的1/3和2/3处，能更好的采集水平面上的氢气压力和温度，对称布置第一压力温度集成传感器3、第二压力温度集成传器4和第三压力温度集成传感器5、第四压力温度集成传器6，是为了采集纵向的氢气压力和温度，减少重力对温度采集的影响。

在周围环境温度变化时，单一传感器的氢瓶，传感器所采集的温度及压力信息无法满足信息的采集的正确性和精度，若是想要获取正确信息，需要较长时间将氢瓶至于该环境中，待氢瓶气温与环境保持一致后才能测量，这样造成了大量时间的浪费，本实施例一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶在室外环境变化时，所采集的氢瓶压力和温度信息依旧能精准的反应产品状态，减少测试验证时的等待时间，可大大增加信息采集效率，减少人力成本和时间成本。

在本实施例中，所述进出气口2连接控制阀7的一端，所述控制阀7的另一端连接连接头8，所述控制阀7用于控制氢气的进出，当检测到氢瓶中的储氢量高于最大预设值时，控制阀7调节通过进出气口泄气，当检测到储氢量低于最低预设值时，控制阀7调节通过进出气口加气，连接头8用于将氢瓶与外部容器进行连接，由金属材料制成。

在本实施例中，所述多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶还设置显示仪表9，所述显示仪表9实时显示所述瓶体1内的氢气含量。

在本实施例中，所述瓶体1采用了金属衬里，衬里的厚度较II型瓶有所减少，对瓶体1外表面则进行了全瓶身的纤维与树脂复合材料的包裹。包裹形式采用两极铺设或螺旋形铺设。瓶体1采用耐压钢材料。

作为可选地实施方式，所述控制阀7为比例控制阀。

作为可选地实施方式，所述显示仪表9为机械压力指针表，不需要额外供电。

基于所述的多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶，本发明实施例还提供了一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶的储氢量算法。

请参考图2,本实施例中，一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶的储氢量算法包括以下步骤：

S1、获取当前状态下多个压力温度集成传感器的测量值；

假设当前状态下，第一集成压力温度传感器3采集的气压为P1，温度为T1；第二集成压力温度传感器4采集的气压为P2，温度为T2；第三集成压力温度传感器5采集的气压为P3，温度为T3；第四集成压力温度传感器6采集的气压为P4，温度为T4。

S2、根据所述测量值计算得到当前氢瓶的气压平均值和温度平均值；

当前氢瓶气压平均值和温度平均值分别为：

P＝(P1+P2+P3+P4)/4；

T＝(T1+T2+T3+T4)/4。

S3、根据所述气压平均值和所述温度平均值计算得到氢瓶中的储氢量；所述储氢量的计算公式为：

W＝m*V/R(P/(Z*T))，

其中，W为储氢量，单位g，m为氢气分子摩尔质量2.016g/mol，V为氢瓶的总容积，单位L，R为公用气体常量，R＝0.0083145Mpa*L/(mol*K)，P为当前氢瓶的气压平均值，T为当前氢瓶的温度平均值，Z为在P和T下的氢气压缩因子。

本发明提供一种多传感器探头式氢燃料汽车氢瓶及储氢量算法，氢瓶上具有多个传感器探头，分布于氢瓶表面的不同位置，能很好地测量氢瓶中的气压和温度，进而根据储氢量算法获取到更精确的氢瓶储气量信息，可用于氢燃料电池汽车，储氢系统以及氢气测试系统，具有适用性广，可靠性高，稳定性好，精确度高等特点。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。