一种加氢方法及系统与流程

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及一种加氢方法及系统。

背景技术：

氢气作为一种低能耗、低污染、高能效的能源材料，被广泛应用在能源动力设备中，现阶段已有部分汽车、轮船、飞机等采用氢气作为燃料能源。以氢燃料汽车为例，氢燃料汽车上通常可以设置有储氢装置(比如储氢瓶)，通过预先向储氢装置中充入氢气，使得储氢装置可以将存储的氢气通过燃料系统向驱动装置供电，驱动氢燃料汽车运动。在实际操作中，虽然将氢气作为能源可以降低能耗，但是，若氢气与空气中的氧气混合，则极易发生化学反应，产生大量热能，甚至可能引起爆炸。因此，如何安全高效地实现充氢及储氢的过程，对于保证用户安全、提高用户体验是非常重要的。

现有技术通常采用高压储氢瓶作为储氢装置，在向高压储氢瓶中充入氢气时，可以预先对氢气气源中输出的氢气进行升压处理，进而将升至一定压力的氢气输入高压储氢瓶中。采用该种方式，一方面，若要氢燃料汽车上存储有足够的氢气，可能需要较大体积的高压储氢瓶，因此可能会占用较大的车内空间，使得氢燃料汽车的空间布局受限；另一方面，高压储氢瓶在储氢时需要的氢气压力较大，需要预先对氢气进行升压，若氢燃料汽车上的高压储氢瓶发生碰撞，或者运动过程中的高压储氢瓶余温较高，可能会使得高压储氢瓶发生爆炸，若要解决这个问题，可能需要在高压储氢瓶外设置缓存装置。由此可知，采用高压储氢瓶作为储氢装置的方式，成本较高，且安全性较差。

综上，目前亟需一种加氢方法及系统，用以降低成本，并提高充氢的安全性。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种加氢方法及系统，用以降低成本，并提高充氢的安全性。

本发明实施例提供的一种加氢方法，所述加氢方法应用于加氢系统，所述方法包括：

将温控装置和合金储氢装置连接，控制所述温控装置对所述合金储氢装置进行降温处理；

将氢气气源和所述合金储氢装置连接，控制氢气气源中的氢气充入预设供氢管道，进而通过所述预设供氢管道充入所述合金储氢装置；

在确定所述合金储氢装置储氢结束后，控制所述氢气气源中的氢气停止充入所述预设供氢管道，以及控制所述温控装置停止对所述合金储氢装置进行降温处理。

可选地，所述加氢系统包括控制器；所述方法还包括：

所述控制器接收到加氢指令后，若检测到所述温控装置和所述合金储氢装置成功连接，则控制所述温控装置对所述合金储氢装置进行降温处理；

所述控制器若检测到所述氢气气源和所述合金储氢装置成功连接，则控制氢气气源中的氢气充入所述预设供氢管道。

可选地，所述预设供氢管道上设置有预设置换口；控制氢气气源中的氢气进入预设供氢管道之前，所述方法还包括：

控制氮气气源中的氮气通过所述预设置换口充入所述预设供氢管道，使得所述氮气将所述预设供氢管道中的空气排出。

可选地，所述预设供氢管道上设置有减压器和压力检测装置；所述氢气气源中的氢气充入所述预设供氢管道之后，通过所述预设供氢管道充入所述合金储氢装置之前，所述方法还包括：

获取压力检测装置检测到的所述预设供氢管道中的氢气压力值，若所述氢气压力值大于第一预设阈值，则控制所述减压器对所述预设供氢管道中的氢气进行降压处理；以及，检测到所述氢气压力值小于或等于所述第一预设阈值后，控制所述减压器停止对所述预设供氢管道中的氢气进行降压处理。

可选地，所述预设供氢管道上设置有流量机；所述确定所述合金储氢装置储氢结束，包括：

获取所述流量机检测到的所述预设供氢管道上的氢气流量值，若所述氢气流量值小于第二预设阈值，则确定所述合金储氢装置储氢结束。

本发明实施例提供的一种加氢系统，所述加氢系统用于向待加氢车辆加氢，所述待加氢车辆上设置有合金储氢装置；所述加氢系统包括加氢机和温控装置，所述加氢机和所述温控装置设置在加氢站中；

所述温控装置用于，在所述温控装置和所述合金储氢装置成功连接后，对所述合金储氢装置进行降温处理；

所述加氢机用于，在所述加氢机和所述合金储氢装置成功连接后，将氢气气源中的氢气充入预设供氢管道，进而通过所述预设供氢管道充入所述合金储氢装置。

可选地，所述氢气气源设置在移动管束车上。

可选地，所述加氢系统还包括控制器，所述控制器分别与所述温控装置和所述加氢机连接；所述控制器用于：

接收到加氢指令后，若检测到所述温控装置和所述合金储氢装置成功连接，则控制所述温控装置对所述合金储氢装置进行降温处理；以及，若检测到所述氢气气源和所述合金储氢装置成功连接，则控制氢气气源中的氢气充入所述预设供氢管道。

可选地，所述预设供氢管道上设置有减压器和压力检测装置；所述压力检测装置用于，检测所述预设供氢管道中的氢气压力值；

所述控制器还用于，若确定所述氢气压力值大于第一预设阈值，则控制所述减压器对所述预设供氢管道中的氢气进行降压处理；以及，在所述氢气压力值小于或等于所述第一预设阈值后，控制所述减压器停止对所述预设供氢管道中的氢气进行降压处理。

可选地，所述预设供氢管道上设置有流量机；所述流量机用于，检测所述预设供氢管道上的氢气流量值；

所述控制器还用于，若所述氢气流量值小于第二预设阈值，则确定所述合金储氢装置储氢结束，控制所述氢气气源中的氢气停止充入所述预设供氢管道，以及控制所述温控装置停止对所述合金储氢装置进行降温处理。

本发明的上述实施例中，加氢方法可以应用于加氢系统，在将温控装置和合金储氢装置连接后，可以控制温控装置对合金储氢装置进行降温处理，进而在将氢气气源和合金储氢装置连接后，控制氢气气源中的氢气通过预设供氢管道充入合金储氢装置，且可以在确定合金储氢装置储氢结束后，控制氢气气源中的氢气停止充入预设供氢管道，以及控制温控装置停止对合金储氢装置进行降温处理。本发明实施例中采用合金储氢装置作为储氢装置，一方面，由于合金储氢装置可以实现低压储氢，因此在对合金储氢装置进行充氢时，可以无需对氢气气源输出的氢气进行升压处理，从而可以降低成本，提高充氢的安全性；另一方面，通过利用合金储氢装置降温吸氢的特性，可以实现小体积的合金储氢装置存储较高密度的氢气，从而节省车内空间；也就是说，本发明实施例中的加氢方法能够实现安全高效地加氢，从而可以提高用户的体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种加氢系统的架构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种加氢方法对应的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种加氢系统的架构示意图，加氢系统可以用于向待加氢车辆300加氢，待加氢车辆300上可以设置有至少一个合金储氢装置301。合金储氢装置301是由储氢合金制作而成，可以用于存储氢气；合金储氢装置301的形状可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，比如，可以为合金储氢瓶，或者也可以为合金储氢球，或者还可以为合金储氢箱，具体不做限定。

具体实施中，在需要向待加氢车辆300加氢时，加氢系统可以通过预设加氢管道将氢气气源101与至少一个合金储氢装置301连接，使得氢气气源101中的氢气通过预设加氢管道充入至少一个合金储氢装置301中。通过加氢系统向至少一个合金储氢装置中充入氢气后，在车辆启动时，合金储氢装置中存储的氢气可以向车辆的燃料系统提供能源，从而驱动车辆运动。

本发明实施例以待加氢车辆300上设置有一个合金储氢装置为例进行描述，在实际操作中，也可以根据实际情况在待加氢车辆上设置多个合金储氢装置。在对多个合金储氢装置加氢时，加氢系统可以将多个合金储氢装置中的任一合金储氢装置与预设加氢管道连接，或者也可以将多个合金储氢装置同时与预设加氢管道连接，比如，在预设加氢管道与合金储氢装置连接的接口上设置多个子接口，多个子接口中的每个子接口均可以连接一个合金储氢装置，从而使得氢气气源101中的氢气可以通过预设加氢管道同时充入多个合金储氢装置中。

如图1所示，加氢系统可以包括设置在加氢站中的加氢机201和温控装置202，本发明实施例中，加氢站设置的位置可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，比如，可以随机设置多个加氢站，或者也可以按照预设距离均匀地设置多个加氢站，或者也可以在车辆密集的区域设置多个加氢站等，具体不作限定。在对合金储氢装置301加氢时，加氢机201和温控装置202可以分别与合金储氢装置301连接，其中，实现连接的方式可以有多种，比如，可以通过卡扣和孔配合实现快速连接，或者可以通过滑道和销轴配合实现快速连接，或者还可以通过粘贴范式实现连接，具体不做限定。

具体实施中，可以首先将温控装置202和合金储氢装置301连接，温控装置202用于在温控装置202和合金储氢装置301成功连接后，对合金储氢装置301进行降温处理。本发明实施例中，合金储氢装置301具有低温储氢的特性，因此，当合金储氢装置301的温度下降时，合金储氢装置301可以吸收氢气。进一步地，在确定合金储氢装置301的温度降低后，可以通过加氢机201将氢气气源101和合金储氢装置301连接，加氢机201用于在氢气气源101和合金储氢装置301成功连接后，将氢气气源101中的氢气充入预设供氢管道，进而通过预设供氢管道充入合金储氢装置301。

在一个示例中，可以预先通过温控装置202对合金储氢装置301降温一段时间，在确定合金储氢装置301的温度小于预设温度时，通过加氢机201将氢气气源101与合金储氢装置301连接。此时，氢气气源101中的氢气可以按照预设流速充入合金储氢装置301中，因此，可以通过加氢的时间确定加氢过程是否结束。在另一个示例中，可以在温控装置202对合金储氢装置301降温降温的同时，通过加氢机201将氢气气源101与合金储氢装置301连接，此时，氢气气源101中的氢气充入合金储氢装置301中的流速可以逐渐增大，当流速增大至第一预设阈值时，可以确定加氢过程结束。在其它可能的示例中，还可以通过其它方式确定储氢完成，比如，可以通过记录流过预设供氢管道的氢气质量或体积确定是否储氢完成，或者可以通过检测氢气气源101中剩余氢气的质量或体积确定是否储氢完成，具体不作限定。

本发明实施例中采用合金储氢装置作为储氢装置，由于合金储氢装置可以实现低压储氢，因此在对合金储氢装置进行充氢时，可以无需对氢气气源输出的氢气进行升压处理，从而可以降低成本，提高充氢的安全性；另一方面，通过利用合金储氢装置降温吸氢的特性，可以实现小体积的合金储氢装置存储较高密度的氢气，从而节省车内空间；也就是说，本发明实施例中的加氢方法能够实现安全高效地加氢，从而可以提高用户的体验。

在一种可能的实现方式(为便于描述，简称为实现方式1)中，氢气气源101可以设置在移动管束车102上。在实现方式1中，本发明实施例中的加氢系统可以适用的一种场景为：在驾驶车辆a行驶的过程中，用户若发现车辆a的供氢能源不足，则可以将车辆a行驶至距离用户当前所在的位置最近的一个加氢站(比如，加氢站a)，并可以通过网络(比如，拨打电话、发送短息、通过供氢软件提交订单等)告知供氢公司；相应地，供氢公司可以派遣工作人员将携带有氢气气源的移动管束车(或者也可以采用无人移动管束车)驾驶至加氢站a，并将加氢站中设置的温控装置和加氢机分别与车辆a上的合金储氢装置连接。在给车辆a加氢时，可以先开启温控装置对合金储氢装置进行降温，进而控制氢气气源中的氢气通过预设加氢管道充入合金储氢装置中，当确定车辆a加氢完成后，可以将温控装置和加氢机分别与合金储氢装置断开连接。

在实现方式1中，当车辆a加氢完成时，可以检测移动管束车上携带的氢气气源中氢气的余量，若确定氢气的余量小于预设氢气余量，则可以将移动管束车开回加氢公司。若确定氢气的余量大于或等于预设氢气余量，则可以将移动管束车停放在加氢站a的附近；在需要加氢的车辆b行驶至加氢站a时，可以优先使用该移动管束车对车辆b进行加氢。

一般来说，移动管束车携带的氢气气源中的氢气余量降至5mpa时，氢气气源即无法对车辆快速加氢。在一种优选的方案中，可以在加氢站a附近停放至少两台移动管束车(以两台移动管束车移动管束车x1和移动管束车x2)，在使用移动管束车x1对车辆加氢时，若移动管束车x1携带的氢气气源中的氢气余量为2mpa～5mpa，则可以同时使用移动管束车x1和移动管束车x2对车辆加氢，直至移动管束车x1携带的氢气气源中的氢气余量降为2mpa。此时，可以将移动管束车x1开回加氢公司。由此可知，通过采用至少两台移动管束车对汽车加氢，可以提高氢气的利用率。

需要说明的是，上述场景仅为加氢系统的应用场景的一种示例，并不构成对本发明实施例的限定，可以理解的，基于本发明实施例中提出的加氢系统所适用的其它应用场景，均为本发明实施例中的方案。

本发明实施例中，使用加氢系统对待加氢车辆300加氢的过程可以是由工作人员来控制实现的，或者也可以是由加氢系统自动控制实现的。在一种可能的实现方式中，加氢系统中还可以包括控制器，控制器可以分别与温控装置202和加氢机201连接。具体实施中，控制器在接收到加氢指令后，若检测到温控装置202和合金储氢装置301成功连接，则可以控制温控装置202对合金储氢装置301进行降温处理；以及，控制器若检测到氢气气源101和合金储氢装置301成功连接，则可以控制氢气气源101中的氢气充入预设供氢管道。

优选地，控制器在控制氢气气源101中的氢气充入预设供氢管道之前，还可以预先获取合金储氢装置301的温度，若确定合金储氢装置310的温度降至预设温度，则可以控制氢气气源101中的氢气充入预设供氢管道。一种可能的实现方式为：预先在合金储氢装置301的周围设置水箱，并采用冷水机作为温控装置202，冷水机中的冷水可以在冷水机与水箱之间循环流动，从而对合金储氢装置301进行降温。此时，控制器可以检测流出水箱的冷水的温度，进而确定合金储氢装置301的温度。

在一个示例中，预设供氢管道上可以依次设置有减压器和压力检测装置，压力检测装置可以用于检测预设供氢管道中的氢气压力值，从而使得控制器可以根据检测到的氢气压力值调节减压器，进而控制预设管道上的氢气压力。具体地说，控制器可以将压力检测装置检测到的氢气压力值与第一预设阈值进行对比，若确定氢气压力值大于第一预设阈值，则可以通过调节减压器，使得预设供氢管道中的氢气压力降至第一预设阈值；相应地，若控制器确定氢气压力值小于或等于第一预设阈值，则可以无需调节降压器。

本发明实施例中，预设供氢管道可以包括连通氢气气源101与加氢机201的第一管道和连通加氢机201与合金储氢装置301的第二管道。其中，加氢机201上可以设置有加氢枪，第二管道可以为通过加氢枪与合金储氢装置301的连接实现导通的。优选地，减压器和压力检测装置可以设置在第二管道上，如此，压力检测装置检测到的氢气压力值可以为氢气即将充入合金储氢装置301之前的氢气压力值，根据该氢气压力值调整减压器，可以保证加氢过程的安全性。

进一步地，预设供氢管道上还可以设置有流量机，流量机可以检测预设供氢管道上的氢气流量值(即氢气的流速)。具体实施中，控制器可以获取流量机检测到的氢气流量值，若确定氢气流量值小于第二预设阈值，则可以确定合金储氢装置301储氢结束；此时，控制器可以控制氢气气源101中的氢气停止充入预设供氢管道，并可以控制温控装置202停止对合金储氢装置301进行降温处理。

本发明实施例中，氢气具有一定的危险性，若氢气和空气中的氧气混合，可能会发生爆炸；因此，需要在加氢系统所包括的各个设备或装置之间设置安全距离。安全距离可以由本领域技术人员根据经验进行设置，或者也可以根据实际情况进行确定，具体不作限定。在一种优选的方案中，如图1所示，氢气气源101和加氢机201之间设置的距离h1可以为4000mm，氢气气源101与温控装置202之间设置的距离h2可以为4500mm，加氢机201与温控装置202之间设置的距离h3可以为4530mm。

本发明的上述实施例中，加氢方法可以应用于加氢系统，在将温控装置和合金储氢装置连接后，可以控制温控装置对合金储氢装置进行降温处理，进而在将氢气气源和合金储氢装置连接后，控制氢气气源中的氢气通过预设供氢管道充入合金储氢装置，且可以在确定合金储氢装置储氢结束后，控制氢气气源中的氢气停止充入预设供氢管道，以及控制温控装置停止对合金储氢装置进行降温处理。本发明实施例中采用合金储氢装置作为储氢装置，一方面，由于合金储氢装置可以实现低压储氢，因此在对合金储氢装置进行充氢时，可以无需对氢气气源输出的氢气进行升压处理，从而可以降低成本，提高充氢的安全性；另一方面，通过利用合金储氢装置降温吸氢的特性，可以实现小体积的合金储氢装置存储较高密度的氢气，从而节省车内空间；也就是说，本发明实施例中的加氢方法能够实现安全高效地加氢，从而可以提高用户的体验。

针对上述加氢系统的流程，本发明实施例还提供一种加氢方法，该方法的具体内容可以参照上述加氢系统实施。

图2为本发明实施例提供的一种加氢方法的流程示意图，该加氢方法可以应用于图1所示的加氢系统，该方法包括：

步骤201，将温控装置和合金储氢装置连接，控制所述温控装置对所述合金储氢装置进行降温处理；

步骤202，将氢气气源和所述合金储氢装置连接，控制氢气气源中的氢气充入预设供氢管道，进而通过所述预设供氢管道充入所述合金储氢装置；

步骤203，在确定所述合金储氢装置储氢结束后，控制所述氢气气源中的氢气停止充入所述预设供氢管道，以及控制所述温控装置停止对所述合金储氢装置进行降温处理。

可选地，所述加氢系统包括控制器；所述方法还包括：

所述控制器接收到加氢指令后，若检测到所述温控装置和所述合金储氢装置成功连接，则控制所述温控装置对所述合金储氢装置进行降温处理；

所述控制器若检测到所述氢气气源和所述合金储氢装置成功连接，则控制氢气气源中的氢气充入所述预设供氢管道。

可选地，所述预设供氢管道上设置有预设置换口；控制氢气气源中的氢气进入预设供氢管道之前，所述方法还包括：

控制氮气气源中的氮气通过所述预设置换口充入所述预设供氢管道，使得所述氮气将所述预设供氢管道中的空气排出。

可选地，所述预设供氢管道上设置有减压器和压力检测装置；所述氢气气源中的氢气充入所述预设供氢管道之后，通过所述预设供氢管道充入所述合金储氢装置之前，所述方法还包括：

获取压力检测装置检测到的所述预设供氢管道中的氢气压力值，若所述氢气压力值大于第一预设阈值，则控制所述减压器对所述预设供氢管道中的氢气进行降压处理；以及，检测到所述氢气压力值小于或等于所述第一预设阈值后，控制所述减压器停止对所述预设供氢管道中的氢气进行降压处理。

可选地，所述预设供氢管道上设置有流量机；所述确定所述合金储氢装置储氢结束，包括：获取所述流量机检测到的所述预设供氢管道上的氢气流量值，若所述氢气流量值小于第二预设阈值，则确定所述合金储氢装置储氢结束。

从上述内容可以看出：本发明的上述实施例中，加氢方法可以应用于加氢系统，在将温控装置和合金储氢装置连接后，可以控制温控装置对合金储氢装置进行降温处理，进而在将氢气气源和合金储氢装置连接后，控制氢气气源中的氢气通过预设供氢管道充入合金储氢装置，且可以在确定合金储氢装置储氢结束后，控制氢气气源中的氢气停止充入预设供氢管道，以及控制温控装置停止对合金储氢装置进行降温处理。本发明实施例中采用合金储氢装置作为储氢装置，一方面，由于合金储氢装置可以实现低压储氢，因此在对合金储氢装置进行充氢时，可以无需对氢气气源输出的氢气进行升压处理，从而可以降低成本，提高充氢的安全性；另一方面，通过利用合金储氢装置降温吸氢的特性，可以实现小体积的合金储氢装置存储较高密度的氢气，从而节省车内空间；也就是说，本发明实施例中的加氢方法能够实现安全高效地加氢，从而可以提高用户的体验。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。