一种燃料电池车氢安全控制方法与流程

1.本公开实施例涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种燃料电池车氢安全控制方法。


背景技术：

2.为了满足双碳以及绿色环保的要求，燃料电池领域的应用越来越广泛，其中氢气是燃料电池车的动力源之一，而氢气是最轻的元素，氢气具有较大的浮力和较强的扩散性，如果发生氢气泄漏，氢气会迅速扩散，若遇火源，极易发生安全事故，因此氢燃料电池车氢系统安全性显得尤为重要。
3.相关技术中，针对氢系统每个管路接头，用氢气检漏仪测量氢气是否泄漏，再结合氢系统保压时间来判断氢气的泄漏程度。另外，利用动态检测氢系统检测管路的气密封性等技术，都是在车辆运行过程中对车辆的氢安全状态进行检测。
4.因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
5.需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种燃料电池车氢安全控制方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
7.本发明提供一种燃料电池车氢安全控制方法，包括：
8.获取整车断电前以及下一次整车上电后的瓶阀的压力值以及减压阀的压力值；
9.计算得到整车断电前和下一次整车上电后之间的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值；
10.在整车启动前，对氢系统控制器进行通电，并进行氢安全检测：
11.设定压力差值和氢安全等级的对应关系；
12.根据计算得到的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值确定当前氢安全等级。
13.本发明中，利用压力传感器获取整车断电前以及下一次整车上电后的瓶阀的压力值以及减压阀的压力值。
14.本发明中，所述在整车启动前，对氢系统控制器进行通电，并进行氢安全检测的步骤还包括：
15.根据确定的所述当前氢安全等级控制报警装置的报警状态，确定是否进行整车启动。
16.本发明中，所述氢安全等级包括安全、一级故障、二级故障和三级故障，所述压力差值对应的氢安全等级设定如下：
17.当所述瓶阀的压力差值＜2mpa，且所述减压阀的压力差值＜0.5mpa时，所述氢安全等级为安全；
18.所述一级故障包括：
19.所述瓶阀的压力差值＜2mpa，且所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；
20.所述瓶阀的压力差值≥2mpa且＜5mpa，且所述减压阀的压力差值＜0.5mpa；
21.所述瓶阀的压力差值≥2mpa且＜5mpa，且所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；
22.所述二级故障包括：
23.所述瓶阀的压力差值≥5mpa且＜10mpa，所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；
24.所述三级故障包括：
25.所述瓶阀的压力差值≥10mpa，所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa。
26.本发明中，当所述当前氢安全等级为安全时，所述报警装置不报警，进行整车启动；当所述当前氢安全等级为一级故障、二级故障或三级故障时，所述报警装置进行报警，不进行整车启动。
27.本发明中，当所述当前氢安全等级为三级故障时，进行整车断电。
28.本发明中，根据所述瓶阀的压力差值判断氢系统的高压压力是否异常；
29.根据所述减压阀的压力差值判断氢系统的中压压力是否异常。
30.本发明中，当所述瓶阀的压力差值≥2mpa时，则判定氢系统的高压压力异常，此时不开启瓶阀。
31.本发明中，当所述减压阀的压力差值≥0.5mpa时，则判定氢系统的中压压力异常，此时不开启减压阀。
32.本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
33.本发明中的燃料电池车氢安全控制方法，通过对整车断电前以及下一次整车上电后这两个时间节点的瓶阀以及减压阀的氢压力值进行测量，得到整车断电后到下一次整车上电前这个时间段内的氢压力差值，根据氢压力差值判断氢安全等级，快速找到氢系统泄漏点，避免车辆发生氢安全事故。
附图说明
34.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1示出本公开示例性实施例中的燃料电池车氢安全控制方法的流程图；
36.图2示出本公开示例性实施例中的在整车启动前，对氢系统控制器进行通电和氢安全检测的流程图；
37.图3示出本公开示例性实施例中的氢系统工作原理图；
38.图4示出本公开又一个示例性实施例中的燃料电池车氢安全控制方法的流程图。
具体实施方式
39.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形
式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
40.此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
41.本示例实施方式中提供一种燃料电池车氢安全控制方法，请参考图1，可以包括步骤s100-s300：
42.步骤s100，获取整车断电前以及下一次整车上电后的瓶阀的压力值以及减压阀的压力值。在利用氢能源作为燃料的电池车中，在车辆的氢系统的高压管路和中压管路中均设置有压力传感器，分别用于对瓶阀以及减压阀的压力进行测量。相关技术中，缺乏对整车断电后到下一次整车上电前这个时间段内的氢泄露的检测，采用本技术的技术方案可以利用压力传感器分别对整车断电前以及下一次整车上电后的压力值进行检测，从而实现对这个时间段内的氢泄露情况进行精确检测，确保车辆氢安全。
43.步骤s200，计算得到整车断电前和下一次整车上电后之间的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值，所述压力差值是对以上时间段内的氢泄露情况进行判断的依据。
44.步骤s300，在整车启动前，对氢系统控制器进行通电，并进行氢安全检测。
45.具体地，请参考图2，所述步骤s300可以包括步骤s301-s302：
46.步骤s301，设定压力差值和氢安全等级的对应关系。例如，所述氢安全等级包括安全、一级故障、二级故障和三级故障。
47.步骤s302，根据计算得到的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值确定当前氢安全等级。
48.本实施方式中，通过对整车断电前以及下一次整车上电后这两个时间节点的瓶阀以及减压阀的氢压力值进行测量，得到整车断电后到下一次整车上电前这个时间段内的氢压力差值，根据氢压力差值判断氢安全等级，快速找到氢系统泄漏点，避免车辆发生氢安全事故。
49.可选的，在一些实施例中，请参考图2，所述步骤s300还可以包括步骤s303：
50.步骤s303，根据确定的所述当前氢安全等级控制报警装置的报警状态，确定是否进行整车启动。
51.本实施例中，可以利用报警装置针对当前氢安全等级进行报警，例如，当所述当前氢安全等级为安全时，所述报警装置不报警，整车的信号灯状态正常，进行整车启动。当所述当前氢安全等级为一级故障、二级故障或三级故障时，所述报警装置进行报警，可以利用指示灯和警报声进行报警，不进行整车启动。
52.可选的，在一些实施例中，所述压力差值对应的氢安全等级设定如下：
53.当所述瓶阀的压力差值＜2mpa，且所述减压阀的压力差值＜0.5mpa时，所述氢安全等级为安全；
54.所述一级故障包括：
55.所述瓶阀的压力差值＜2mpa，且所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；
56.所述瓶阀的压力差值≥2mpa且＜5mpa，且所述减压阀的压力差值＜0.5mpa；
57.所述瓶阀的压力差值≥2mpa且＜5mpa，且所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa。
58.所述二级故障包括：
59.所述瓶阀的压力差值≥5mpa且＜10mpa，所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa。
60.所述三级故障包括：
61.所述瓶阀的压力差值≥10mpa，所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa。
62.通过对每个氢安全等级的压力差值进行具体的数值的限定，可以将计算得到的压力差值进行氢安全等级划分，以进一步根据当前氢安全等级对车辆的启动与否进行指引。
63.可以理解的是，在对氢泄露情况进行判断的过程中，根据所述瓶阀的压力差值判断氢系统的高压压力是否异常，例如，当所述瓶阀的压力差值≥2mpa时，则判定高压压力异常，此时不开启瓶阀；根据所述减压阀的压力差值判断氢系统的中压压力是否异常，例如，当所述减压阀的压力差值≥0.5mpa时，则判定中压压力异常，此时不开启减压阀。
64.下面对氢燃料电池车的氢系统工作原理进行描述。
65.氢燃料电池车采用高压氢气作为动力源，相比传统燃油车，氢气作为一种易燃易爆的气体，车载氢系统主要包括氢气瓶、瓶阀、减压阀、储氢控制器、压力传感器等零部件，请参考图3，其工作原理为：整车通过vcu（车辆管理控制器，vehicle control unit）将指令传递给fcu（fuelcell control unit，燃料电池控制器），fcu将指令传递给储氢控制器，储氢控制器采集瓶阀的压力p1和减压阀的压力p2。若系统采集到压力均符合要求，将气瓶内压力泄放，然后通过减压阀降低到燃料电池发动机需求压力，进而启动燃料电池发动机，保证其正常运行。
66.以下对本技术的控制方法进行实例讲解，请参考图4。
67.设定：整车断电前采集的瓶阀压力为p1，下一次整车上电后读取的压力为p11，二者压力差δp1=p1-p11；整车断电前采集的减压阀压力为p2，下一次整车上电后读取的压力为p22，二者压力差δp2=p2-p22；压力单位为：mpa。
68.整车启动前，需对氢系统控制器hss通电，进行自我检测及诊断功能，包括以下几种情况：
69.（1）若读取到瓶阀压力差δp1＜2mpa，减压阀压力差δp2＜0.5mpa，hss进行自我诊断，高压和中压压力均正常，然后将信号传递给fcu，整车信号一切正常，当前安全等级为安全，可开启氢系统瓶阀及减压阀，进而燃料电池发动机可正常运行。
70.（2）若读取到瓶阀压力差δp1＜2mpa，减压阀压力差0.5mpa≤δp2＜1.5mpa，hss进行自我诊断，高压压力正常，中压压力异常，上报故障信息，显示中压压力异常，减压阀暂不开启，然后将信号传递给fcu，整车仪表台泄漏报警灯亮起，属于一级泄漏，同时快速锁定泄漏点，便于快速检测。
71.（3）若读取到瓶阀压力差2mpa≤δp1＜5mpa，减压阀压力差δp2＜0.5mpa，hss进行自我诊断，高压压力异常，上报故障信息，中压压力正常，瓶阀暂不开启，然后将信号传递给fcu，整车仪表台泄漏报警灯亮起，属于一级泄漏，同时快速锁定泄漏点，便于快速检测。
72.（4）若读取到瓶阀压力差：2mpa≤δp1＜5mpa，减压阀压力差：0.5mpa≤δp2＜1.5mpa，hss进行自我诊断，高压压力异常，中压压力异常，上报故障信息，瓶阀和减压阀暂
不开启，然后将信号传递给fcu，整车仪表台泄漏报警灯亮起，属于一级泄漏，同时快速锁定泄漏点，便于快速检测。
73.（5）若读取到瓶阀压力差：5mpa≤δp1＜10mpa，减压阀压力差：0.5mpa≤δp2＜1.5mpa，hss进行自我诊断，高压压力异常，中压压力异常，上报故障信息，瓶阀和减压阀暂不开启，然后将信号传递给fcu，整车仪表台泄漏报警灯亮起，属于二级泄漏，同时快速锁定泄漏点，便于快速检测。
74.（6）若读取到瓶阀压力差δp1≥10mpa，减压阀压力差：0.5mpa≤δp2＜1.5mpa，hss进行自我诊断，高压压力异常，中压压力异常，上报故障信息，瓶阀和减压阀暂不开启，然后将信号传递给fcu，整车仪表台泄漏报警灯亮起，属于三级泄漏，同时快速锁定泄漏点，便于快速检测。
75.需要指出的是，因为氢气分子较小，容易泄漏，当氢气出现局部泄漏，但泄漏量仍小于5000ppm时，在相关技术中，由于其泄漏量未能达到报警值，不会触发报警装置。而采用本技术的技术方案，可以通过对氢压力差值进行氢泄露判断，不会对小泄露量的情况进行遗漏。
76.在具体实施中，设定车辆正常供氢压力为1.35mpa，而车辆放置3天以上，整车再次上电后，实际检测到供氢压力为0.6~0.7mpa，超出本技术中设定的上电前后减压阀压力差，故车辆暂时不开启减压阀，锁定泄漏点后对车辆进行检修。
77.目前gb/t 26990或者ec79规定氢系统接头泄漏率为10ncc/h，本技术的技术方案中设定的压力差值经过折算已远高于上述标准，更好地保证了车辆的安全运行。
78.需要理解的是，上述描述中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底
”ꢀ“
内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开实施例的限制。
79.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
80.在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
81.在本公开实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
82.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
83.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

技术特征：
1.一种燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，包括：获取整车断电前以及下一次整车上电后的瓶阀的压力值以及减压阀的压力值；计算得到整车断电前和下一次整车上电后之间的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值；在整车启动前，对氢系统控制器进行通电，并进行氢安全检测：设定压力差值和氢安全等级的对应关系；根据计算得到的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值确定当前氢安全等级。2.根据权利要求1所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，利用压力传感器获取整车断电前以及下一次整车上电后的瓶阀的压力值以及减压阀的压力值。3.根据权利要求1所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，所述在整车启动前，对氢系统控制器进行通电，并进行氢安全检测的步骤还包括：根据确定的所述当前氢安全等级控制报警装置的报警状态，确定是否进行整车启动。4.根据权利要求3所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，所述氢安全等级包括安全、一级故障、二级故障和三级故障，所述压力差值对应的氢安全等级设定如下：当所述瓶阀的压力差值＜2mpa，且所述减压阀的压力差值＜0.5mpa时，所述氢安全等级为安全；所述一级故障包括：所述瓶阀的压力差值＜2mpa，且所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；所述瓶阀的压力差值≥2mpa且＜5mpa，且所述减压阀的压力差值＜0.5mpa；所述瓶阀的压力差值≥2mpa且＜5mpa，且所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；所述二级故障包括：所述瓶阀的压力差值≥5mpa且＜10mpa，所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa；所述三级故障包括：所述瓶阀的压力差值≥10mpa，所述减压阀的压力差值≥0.5mpa且＜1.5mpa。5.根据权利要求4所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，当所述当前氢安全等级为安全时，所述报警装置不报警，进行整车启动；当所述当前氢安全等级为一级故障、二级故障或三级故障时，所述报警装置进行报警，不进行整车启动。6.根据权利要求5所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，当所述当前氢安全等级为三级故障时，进行整车断电。7.根据权利要求3所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，根据所述瓶阀的压力差值判断氢系统的高压压力是否异常；根据所述减压阀的压力差值判断氢系统的中压压力是否异常。8.根据权利要求7所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，当所述瓶阀的压力差值≥2mpa时，则判定氢系统的高压压力异常，此时不开启瓶阀。9.根据权利要求8所述燃料电池车氢安全控制方法，其特征在于，当所述减压阀的压力差值≥0.5mpa时，则判定氢系统的中压压力异常，此时不开启减压阀。

技术总结
本发明是关于一种燃料电池车氢安全控制方法，包括：获取整车断电前以及下一次整车上电后的瓶阀的压力值以及减压阀的压力值；计算得到整车断电前和下一次整车上电后之间的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值；在整车启动前，对氢系统控制器进行通电，并进行氢安全检测：设定压力差值和氢安全等级的对应关系；根据计算得到的瓶阀的压力差值以及减压阀的压力差值确定当前氢安全等级。本发明中，通过对整车断电前以及下一次整车上电后这两个时间节点的瓶阀以及减压阀的氢压力值进行测量，得到整车断电后到下一次整车上电前这个时间段内的氢压力差值，根据氢压力差值判断氢安全等级，快速找到氢系统泄漏点，避免车辆发生氢安全事故。安全事故。安全事故。


技术研发人员：许彪 王东斌 李明 李司光
受保护的技术使用者：质子汽车科技有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/8/9