本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于電壓力調(diào)節(jié)高壓罐系統(tǒng)的冗余自適應(yīng)算法，具體提供了使用壓力開關(guān)作為壓力測量裝置來控制氣體儲存系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)器的方法和系統(tǒng)。控制器使用供給壓力數(shù)據(jù)和氣體流量需求數(shù)據(jù)來計算前饋控制項，并且使用來自壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力傳感器的數(shù)據(jù)來計算反饋控制項。在正常運行期間，調(diào)節(jié)器下游的壓力在設(shè)定點壓力附近振蕩，監(jiān)測壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段，并且計算使接通時間和斷開時間平衡的自適應(yīng)控制項。如果壓力傳感器失靈，則過長的開關(guān)接通時間或斷開時間將被檢測到；響應(yīng)于這種情況，忽略反饋控制項，并且計算旨在恢復開關(guān)的平衡的接通時間和斷開時間從而指示實際壓力在設(shè)定點附近振蕩的自適應(yīng)控制項。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)大體涉及氣體儲存系統(tǒng)中的壓力測量，并且更具體地，涉及一種如下方法和機械化用壓力開關(guān)替代氣體儲存系統(tǒng)中兩個冗余壓力傳感器之一；與來自剩余的壓力傳感器的信號相比，使用自適應(yīng)算法來監(jiān)測壓力開關(guān)的接通-斷開循環(huán)；并且確保來自氣體儲存系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器的輸出在預(yù)期的壓力范圍內(nèi)。
技術(shù)介紹
燃料電池車輛預(yù)期在汽車市場中越來越流行。燃料電池車輛提供一些期望的特征，所述特征諸如實際上無污染排放，以及避免車輛使用石油燃料。燃料電池車輛的重要組成部分是氫儲存系統(tǒng)，該系統(tǒng)儲存為大多數(shù)燃料電池車輛作為燃料所使用的氫氣。氫儲存系統(tǒng)通常由用于儲存氣態(tài)氫的一個或多個互連的壓力容器、連同運行氫儲存系統(tǒng)所必需的 許多閥、計量表、以及附件組成。 燃料電池需要在指定壓力下的可靠的氫氣源。壓力調(diào)節(jié)器被用來將氫氣的壓力從其被存儲在容器中的高壓降低到燃料電池所需的較低的壓力。為了確保壓力調(diào)節(jié)器正常運行，有必要測量壓力調(diào)節(jié)器出口處的壓力。為了冗余度，通常用兩個壓力傳感器來測量出自調(diào)節(jié)器的氫氣的壓力。雖然這種布置提供了所需的可靠度和冗余度，但是使用兩個壓力傳感器連同相關(guān)聯(lián)的布線和控制器連接的成本和復雜性是顯著的。期望用較簡單的且成本較低的裝置來替代壓力調(diào)節(jié)器下游的一個壓力傳感器。這樣的實施方式不僅會降低氫儲存系統(tǒng)的成本，還能夠通過簡化組件和排除布線連接和其它潛在的故障源來提高可靠度。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的教義，公開了使用壓力開關(guān)作為第二壓力測量裝置來控制氣體儲存系統(tǒng)中的壓力調(diào)節(jié)器的方法和系統(tǒng)。控制器使用供給壓力數(shù)據(jù)和氣體流量需求數(shù)據(jù)來計算前饋控制項，并且使用來自壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力傳感器的數(shù)據(jù)來計算反饋控制項。在正常運行期間，調(diào)節(jié)器下游的壓力在設(shè)定點壓力附近振蕩，監(jiān)測壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段，并且計算旨在使接通時段和斷開時段平衡的自適應(yīng)控制項。在壓力傳感器反饋信號出現(xiàn)故障的情況下，開關(guān)的過長的接通時間或斷開時間將被檢測到。響應(yīng)于過長的接通時間或斷開時間，忽略反饋控制項，并且計算旨在恢復壓力開關(guān)的平衡的接通時間和斷開時間從而指示實際壓力在設(shè)定點壓力附近振蕩的自適應(yīng)控制項。本專利技術(shù)還涉及以下技術(shù)方案。方案I. 一種用于控制壓力調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括 壓力傳感器，所述壓力傳感器用于提供測量信號，所述測量信號量化所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力； 壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)用于提供斷開信號，所述斷開信號指示所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力高于設(shè)定點壓力；或接通信號，所述接通信號指示所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力低于所述設(shè)定點壓力；以及 控制器，響應(yīng)于來自所述壓力傳感器的測量信號和來自所述壓力開關(guān)的信號，所述控制器被配置成控制所述壓力調(diào)節(jié)器，使得所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力尋求達到所述設(shè)定點壓力，并且使得所述壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段平衡。方案2.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成使用反饋控制項、前饋控制項和自適應(yīng)控制項的組合來控制所述壓力調(diào)節(jié)器。方案3.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成基于所述設(shè)定點壓力和來自所述壓力傳感器的測量信號之間的差來計算所述反饋控制項。方案4.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成基于所述壓力調(diào)節(jié)器上游的壓力和通過所述壓力調(diào)節(jié)器的氣體的流率來計算所述前饋控制項。 方案5.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成基于所述壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段之間的差來計算所述自適應(yīng)控制項。方案6.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置成檢測所述壓力開關(guān)的大于預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段；以及根據(jù)大于所述預(yù)定閾值的所述接通時段或斷開時段來確定來自所述壓力傳感器的測量信號是不準確的。方案7.根據(jù)方案6所述的系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成基于大于所述預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段來計算所述自適應(yīng)控制項，使得所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力恢復到所述設(shè)定點壓力。方案8.根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，進一步包括在所述壓力調(diào)節(jié)器下游的卸壓閥，其中如果所述控制器檢測到所述卸壓閥的排氣，則計算所述自適應(yīng)控制項以降低所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力。方案9.根據(jù)方案I所述的系統(tǒng)，其中所述壓力調(diào)節(jié)器、所述壓力傳感器、所述壓力開關(guān)和所述控制器被用在氫儲存系統(tǒng)中。方案10.根據(jù)方案9所述的系統(tǒng)，其中所述氫儲存系統(tǒng)被用來對汽車燃料電池提供氫氣。方案11. 一種用于對燃料電池提供氫氣的氫儲存系統(tǒng)，所述氫儲存系統(tǒng)包括 一個或多個壓力容器，所述一個或多個壓力容器用于儲存氫氣； 壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器用于將氫氣從容器壓力降低到設(shè)定點壓力； 第一壓力傳感器，所述第一壓力傳感器在所述壓力調(diào)節(jié)器的上游，用于測量所述容器壓力； 第二壓力傳感器，所述第二壓力傳感器用于測量所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力； 壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)用于確定所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力是高于還是低于所述設(shè)定點壓力；以及 控制器，響應(yīng)于來自所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器和所述壓力開關(guān)的信號，所述控制器被配置成控制所述壓力調(diào)節(jié)器，使得所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力尋求達到所述設(shè)定點壓力，并且使得所述壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段平衡。方案12.根據(jù)方案11所述的氫儲存系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成使用反饋控制項、前饋控制項和自適應(yīng)控制項的組合來控制所述壓力調(diào)節(jié)器，其中所述反饋控制項是基于所述設(shè)定點壓力和來自所述第二壓力傳感器的信號之間的差，所述前饋項是基于來自所述第一壓力傳感器的信號和通過所述壓力調(diào)節(jié)器的氣體的流率，并且所述自適應(yīng)控制項是基于所述壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段之間的差。方案13.根據(jù)方案12所述的氫儲存系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置成檢測所述壓力開關(guān)的大于預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段；以及根據(jù)大于所述預(yù)定閾值的所述接通時段或斷開時段來確定來自所述第二壓力傳感器的信號是不準確的。方案14.根據(jù)權(quán)利要要13所述的氫儲存系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成基于大于所述預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段來計算所述自適應(yīng)控制項，使得所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力恢復到所述設(shè)定點壓力。方案15. —種用于控制氣體儲存系統(tǒng)中壓力調(diào)節(jié)器的方法，所述方法包括 測量所述壓力調(diào)節(jié)器下游的氣體壓力； 基于所述壓力調(diào)節(jié)器下游的氣體壓力和設(shè)定點壓力之間的差來計算反饋控制項； 測量所述壓力調(diào)節(jié)器上游的氣體壓力和氣體流率需求； 基于所述壓力調(diào)節(jié)器上游的氣體壓力和所述氣體流率需求來計算前饋控制項； 評估壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段，其中所述斷開時段指示所述壓力調(diào)節(jié)器下游的氣體壓力高于所述設(shè)定點壓力，并且所述接通時段指示所述壓力調(diào)節(jié)器下游的氣體壓力低于所述設(shè)定點壓力； 基于所述接通時段和所述斷開時段之間的差來計算自適應(yīng)控制項；以及合并并使用所述反饋控制項、所述前饋控制項和所述自適應(yīng)控制項來控制所述壓力調(diào)節(jié)器。方案16.根據(jù)方案15所述的方法，其中所述自適應(yīng)控制項被計算，使得所述接通時段和所述斷開時段平衡。方案17.根據(jù)方案15所述的方法，進一步包括 確定是否已經(jīng)歷了大于預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段； 如果已經(jīng)經(jīng)歷了大于所述預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段，則計算自適應(yīng)控制項，所述自適應(yīng)控制項將使所述壓力調(diào)節(jié)器下游的氣體壓力恢復到所述設(shè)定點壓力；以及 如果已經(jīng)經(jīng)歷了大于所述預(yù)定閾值的接通時段或斷開時段，則合并并使用所述前饋控制項和所本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于控制壓力調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，包括：壓力傳感器，所述壓力傳感器用于提供測量信號，所述測量信號量化所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力；壓力開關(guān)，所述壓力開關(guān)用于提供：斷開信號，所述斷開信號指示所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力高于設(shè)定點壓力；或接通信號，所述接通信號指示所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力低于所述設(shè)定點壓力；以及控制器，響應(yīng)于來自所述壓力傳感器的測量信號和來自所述壓力開關(guān)的信號，所述控制器被配置成控制所述壓力調(diào)節(jié)器，使得所述壓力調(diào)節(jié)器下游的壓力尋求達到所述設(shè)定點壓力，并且使得所述壓力開關(guān)的接通時段和斷開時段平衡。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：O邁爾，T魏斯普芬寧，
申請(專利權(quán))人：通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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