[发明专利]一种燃料电池汽车车载储氢瓶加注方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池汽车车载储氢瓶加注方法，包括以下步骤：设定温度阈值；对不同的氢气质量流量进行仿真，得到加注过程中不同的氢气质量流量的温度‑时间变化曲线；根据不同的氢气质量流量的温度‑时间变化曲线选定温升与加注时间均居中的优势质量流量，在温度不超过温度阈值的条件下，利用优势质量流量对储氢瓶进行设定时长延时加注。与现有技术相比，可使温升更小，且总加注时间较短。

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车车载储氢瓶加注领域，尤其是涉及一种燃料电池汽车车载储氢瓶加注方法。

背景技术

为满足燃料电池汽车商业化的需求，车载储氢瓶的氢气加注时间必须缩短至合理的范围，然而过大的加注流量将导致瓶内温度急剧上升，当瓶内温度超过一定温度时将会对储氢瓶材料的安全性能产生影响，造成安全隐患。

计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究的方法。应用该方法，可精确、有效地对储氢瓶加注过程进行仿真模拟，是研究流体力学的有效工具。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池汽车车载储氢瓶加注方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池汽车车载储氢瓶加注方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：设定温度阈值；

步骤S2：对不同的氢气质量流量进行仿真，得到加注过程中不同的氢气质量流量的温度-时间变化曲线；

步骤S3：根据不同的氢气质量流量的温度-时间变化曲线选定温升与加注时间均居中的优势质量流量，在温度不超过温度阈值的条件下，利用优势质量流量对储氢瓶进行设定时长延时加注。

所述步骤S2中仿真的过程包括：

步骤S21：获取储氢瓶的几何参数和储氢瓶的材料参数；

步骤S22：根据储氢瓶的几何参数建立储氢瓶的有限元网格模型；

步骤S23：在Fluent软件中导入有限元网格模型与材料参数；

步骤S24：设定不同的氢气质量流量，通过计算流体动力学模型得到加注过程中不同的氢气质量流量的温度-时间变化曲线。

所述的有限元网格模型在Hypermesh软件中建立。

所述的材料参数包括密度、比热和热传导率。

在Fluent软件中，湍流模型选用标准k-ε模型。

Fluent软件中设置初始温度和环境温度为20℃，初始压力为2Mpa。

所述的步骤S3中对优势质量流量进行设定时长延时加注的过程包括：

在加注过程中设置多个延时点，在各延时点处暂停加注设定时长，所述加注设定时长通过在多个预设加注设定时长中以温度不超过温度阈值且总加注时间最短为条件选取。

所述多个延时点的位置设定以温升最小为条件。

对于70Mpa、134L的III型储氢瓶，若储氢瓶总长1750mm、内径333mm、铝内衬层厚9.5mm且多层高性能碳纤维增强复合材料外包裹层厚24mm，则氢气质量流量为40g/s，在加注进行到第30s和第85s时分别进行15s的延时，总加注时间155s。

所述的高温阈值为85℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：