一种液态储氢的余量计算方法及系统与流程

本发明涉及新能源汽车，具体涉及一种液态储氢的余量计算方法及系统。

背景技术：

1、随着氢能产业的快速发展，车载液态储氢系统因其高储氢密度成为重型燃料电池汽车的重要技术路线。在实际运行过程中，准确实时地监测储氢罐内的剩余氢液量对于车辆续航里程的精准预估、加氢策略的制定以及运行安全至关重要。然而，车载环境复杂多变，如何在车辆行驶、加减速及颠簸等各种工况下实现剩余量的高精度测量，一直是本领域技术人员亟待解决的关键问题。

2、现有技术中，液态储氢剩余量的测量主要依赖于以下两种检测方案。一种常见的方案是基于液位计（如电容式或超声波式），通过测量液面高度结合罐体几何形状推算质量；另一种方案是利用液氢的热力学饱和特性，通过监测罐内压力和温度来推算液体密度进而计算质量。这两种方法在实验室静止或理想稳态条件下均能获得一定的测量精度，并在部分固定式储罐中得到应用。

3、然而，上述现有技术方案在实际车载应用中存在明显缺陷。对于液位测量法，车辆行驶过程中的振动、加减速及转弯会导致罐内液氢剧烈晃动，造成液位读数大幅波动甚至失真，且难以反映罐内温度分层现象；对于压力 - 温度法，其依赖气液热力学平衡状态，在快速加氢、排氢或环境温度剧变等非稳态工况下，罐内压力与温度无法及时达到平衡，导致密度推算误差较大，从而导致剩余量测量结果不准，影响用户体验与安全。

技术实现思路

1、针对相关技术中，车载液态储氢剩余量测量无法适应车辆晃动及非稳态工况，导致测量精度低的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种液态储氢的余量计算方法，所述余量计算方法包括：

3、获取储氢罐的实时监测数据，所述实时监测数据至少包括液位数据、压力数据、温度数据以及运动状态数据；

4、基于运动状态数据和压力数据的变化趋势，辨识储氢罐的当前工作状态；

5、根据液位数据计算第一剩余质量估计值，并根据压力数据和温度数据计算第二剩余质量估计值；

6、根据储氢罐的当前工作状态，确定第一剩余质量估计值和第二剩余质量估计值对应的动态权重；

7、基于动态权重对所述第一剩余质量估计值和所述第二剩余质量估计值进行融合处理，得到储氢罐内的氢气剩余质量。

8、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于运动状态数据和压力数据的变化趋势辨识储氢罐的当前工作状态，包括：

9、根据运动状态数据的变化幅值和运动状态数据的变化率判断储氢罐的当前工作状态；其中，

10、当运动状态数据的变化幅值低于预设运动阈值且压力数据的变化率低于预设压力波动阈值时，则判断储氢罐处于稳态工况；

11、当运动状态数据的幅值高于预设运动阈值时，则判断储氢罐处于动态行驶工况。

12、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据运动状态数据的变化幅值和运动状态数据的变化率判断储氢罐的当前工作状态，还包括：

13、当压力数据的变化率高于预设加注阈值时，则判断储氢罐处于加注工况；

14、当压力数据的变化率低于预设排氢阈值时，则判断储氢罐处于排氢工况。

15、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据储氢罐的当前工作状态确定第一剩余质量估计值和第二剩余质量估计值对应的动态权重，包括：

16、在稳态工况下，设置第二剩余质量估计值的权重高于第一剩余质量估计值的权重；

17、在动态行驶工况下，设置第一剩余质量估计值的权重高于第二剩余质量估计值的权重；

18、在加注工况下，设置第一剩余质量估计值的权重高于第二剩余质量估计值的权重；

19、在排氢工况下，设置第一剩余质量估计值的权重低于第二剩余质量估计值的权重。

20、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据储氢罐的当前工作状态确定第一剩余质量估计值和第二剩余质量估计值对应的动态权重，包括：

21、在稳态工况下，将第二剩余质量估计值和第一剩余质量估计值的权重系数分别设置为0.8和0.2；

22、在动态行驶工况下，将第二剩余质量估计值和第一剩余质量估计值的权重系数分别设置为0.3和0.7。

23、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据液位数据计算第一剩余质量估计值，包括：

24、根据液位数据和储氢罐的预设尺寸参数计算液氢体积；

25、根据预设液氢密度参数和液氢体积计算第一剩余质量估计值。

26、结合第一方面，在一种实施方式中，所述根据液位数据和储氢罐的预设尺寸参数计算液氢体积，包括：

27、若储氢罐处于动态行驶工况，则对液位数据进行滤波处理，并使用运动状态数据对液面倾斜进行补偿以得到修正后的等效平均液位高度；

28、根据等效平均液位高度和储氢罐的预设尺寸参数计算液氢体积。

29、结合第一方面，在一种实施方式中，所述基于动态权重对所述第一剩余质量估计值和所述第二剩余质量估计值进行融合处理得到储氢罐内的氢气剩余质量后，还包括：若储氢罐处于稳态工况，则以氢气剩余质量作为基准值对预设液氢密度参数进行反向修正。

30、第二方面，本申请实施例提供了一种用于执行如上述任一项所述液态储氢的余量计算方法的余量计算系统，其包括：

31、数据采集模块，其用于获取储氢罐的实时监测数据，所述实时监测数据至少包括液位数据、压力数据、温度数据以及运动状态数据；

32、状态辨识模块，其用于基于运动状态数据和压力数据的变化趋势，辨识储氢罐的当前工作状态；

33、计算模块，其用于根据液位数据计算第一剩余质量估计值，并根据压力数据和温度数据计算第二剩余质量估计值；

34、权重分配模块，其用于根据储氢罐的当前工作状态，确定第一剩余质量估计值和第二剩余质量估计值对应的动态权重；

35、融合处理模块，其用于基于动态权重对所述第一剩余质量估计值和所述第二剩余质量估计值进行融合处理，得到储氢罐内的氢气剩余质量。

36、结合第二方面，在一种实施方式中，所述数据采集模块包括：惯性测量单元，其用于采集储氢罐的加速度信号和角速度信号。

37、本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

38、本申请通过利用运动状态和压力趋势精准辨识工况，并据此动态调整液位模型与压力 - 温度模型的权重，实现了不同物理状态下最优测量策略的自动切换与融合，从而显著提升了剩余质量计算的全工况适应性和最终数据的可靠性。

1.一种液态储氢的余量计算方法，其特征在于，所述余量计算方法包括：

2.根据权利要求 1 所述的余量计算方法，其特征在于，所述基于运动状态数据和压力数据的变化趋势辨识储氢罐的当前工作状态，包括：

3.根据权利要求 2所述的余量计算方法，其特征在于，所述根据运动状态数据的变化幅值和运动状态数据的变化率判断储氢罐的当前工作状态，还包括：

4.根据权利要求3所述的余量计算方法，其特征在于，所述根据储氢罐的当前工作状态确定第一剩余质量估计值和第二剩余质量估计值对应的动态权重，包括：

5.根据权利要求4所述的余量计算方法，其特征在于，所述根据储氢罐的当前工作状态确定第一剩余质量估计值和第二剩余质量估计值对应的动态权重，包括：

6.根据权利要求2所述的余量计算方法，其特征在于，所述根据液位数据计算第一剩余质量估计值，包括：

7.根据权利要求6所述的余量计算方法，其特征在于，所述根据液位数据和储氢罐的预设尺寸参数计算液氢体积，包括：

8.根据权利要求6所述的余量计算方法，其特征在于，所述基于动态权重对所述第一剩余质量估计值和所述第二剩余质量估计值进行融合处理得到储氢罐内的氢气剩余质量后，还包括：若储氢罐处于稳态工况，则以氢气剩余质量作为基准值对预设液氢密度参数进行反向修正。

9.一种用于执行如权利要求1所述液态储氢的余量计算方法的余量计算系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的余量计算系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：惯性测量单元，其用于采集储氢罐的加速度信号和角速度信号。