[發(fā)明專利]一種燃料電池系統(tǒng)及其氫系統(tǒng)瓶閥故障檢測方法、裝置

有效

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• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN113036186B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設計）人: 李江川;張金亮;司耀輝;李進;張龍海
• 申請（專利權）人: 宇通客車股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04313
• 分類號: H01M8/04313;H01M8/04664
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 吳敏;史萌楊

本發(fā)明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池系統(tǒng)及其氫系統(tǒng)瓶閥故障檢測方法、裝置。該方法首先獲取燃料電池系統(tǒng)工作過程中氫氣的實際消耗速率，確定設定時間內氫氣的真實消耗量；并獲取設定時間的初始時刻和結束時刻氫系統(tǒng)的壓力值和溫度值，并結合氫系統(tǒng)總水容積，確定氫系統(tǒng)供給燃料電池的理論消耗量；然后比較真實消耗量和理論消耗量，若理論消耗量與真實消耗量之間的差異大于設定值，且判定氫系統(tǒng)無氫氣泄漏故障時，則判定氫系統(tǒng)的瓶閥發(fā)生故障。本發(fā)明可實時、有效地判斷瓶閥是否存在故障而使氫瓶無法供氣，判斷效率較高，保證了氫系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保燃料電池系統(tǒng)的安全可靠運行。

技術領域

本發(fā)明屬于燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池系統(tǒng)及其氫系統(tǒng)瓶閥故障檢測方法、裝置。

背景技術

燃料電池是一種將燃料的化學能直接轉化為電能的裝置，只需通入燃料和氧化劑就可以連續(xù)輸出電能，具有能量轉換率高、清潔環(huán)保的優(yōu)點。燃料電池汽車因其高效率，零排放等優(yōu)勢，已成為新能源汽車發(fā)展的重要方向。

燃料電池系統(tǒng)使用較多的是氫氣，目前氫儲存方式為采用高壓氫瓶進行儲存，氫瓶端部安裝瓶閥，內置電磁閥、手動截止閥、溫度傳感器和壓力釋放裝置(PRD)，其中電磁閥為常閉式，用于控制氫氣的供應。如圖1所示，每個氫瓶端部安裝一個瓶閥控制氫氣供應，氫系統(tǒng)中所有瓶閥為同一路供電，根據(jù)燃料電池氫氣需求同時開閉，無法單獨控制。故該方案存在以下問題：瓶閥中電磁閥無開關反饋信號，若供電后某個瓶閥發(fā)生故障電磁閥無法打開氫瓶無法供氣時無故障提示，同時由于其他氫瓶可正常供氣，不影響燃料電池的正常工作，無法判斷瓶閥是否存在故障，影響氫系統(tǒng)可靠性和燃料電池汽車的續(xù)航里程，故需對燃料電池氫系統(tǒng)中的瓶閥是否發(fā)生故障進行檢測。

例如，申請公布號為CN108177527A的中國發(fā)明專利申請公開了一種燃料電池汽車氫瓶閥門狀態(tài)的檢測方法，該方法為整車控制器控制燃料電池在整車停車或停止供氫前的這一段時間內繼續(xù)工作，同時進行燃料電池中的一路氫瓶瓶閥的檢測，判斷該路氫瓶瓶閥的工作狀態(tài)，檢測完畢后重新使高壓管路壓力值恢復到監(jiān)測前值，完成該路氫瓶瓶閥的檢測；等待下次整車控制器發(fā)出即將停車或停止供氫的指令，然后依次輪流循環(huán)對氫系統(tǒng)其它各路瓶閥進行檢測，判斷瓶閥狀態(tài)。該方法需要整車控制器向氫管理系統(tǒng)發(fā)出即將停車或停止供氫的指令才能進行瓶閥是否故障的檢測，無法在燃料電池工作過程中對瓶閥是否故障進行實時的檢測，檢測不及時；而且，該方法需一路一路的檢測，也即一個瓶閥一個瓶閥的檢測，每次都要等待下次整車控制器發(fā)出即將停車或停止供氫的指令，檢測時間較長，效率低。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了一種燃料電池系統(tǒng)及其氫系統(tǒng)瓶閥故障檢測方法、裝置，用以解決現(xiàn)有技術對瓶閥故障檢測不及時、效率低的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案包括：

本發(fā)明提供了一種燃料電池氫系統(tǒng)瓶閥故障檢測方法，包括如下步驟：

獲取燃料電池系統(tǒng)工作過程中氫氣的實際消耗速率，確定設定時間內氫氣的真實消耗量；獲取設定時間的初始時刻和結束時刻氫系統(tǒng)的壓力值和溫度值，并結合氫系統(tǒng)總水容積，確定氫系統(tǒng)供給燃料電池的理論消耗量；比較真實消耗量和理論消耗量，若理論消耗量與真實消耗量之間的差異大于設定值，且判定氫系統(tǒng)無氫氣泄漏故障時，則判定氫系統(tǒng)的瓶閥發(fā)生故障。

上述技術方案的有益效果為：本發(fā)明在燃料電池工作過程中，基于真實氣體狀態(tài)方程，可計算出設定時間內氫系統(tǒng)供給燃料電池的理論消耗量，基于燃料電池系統(tǒng)工作過程中氫氣的實際消耗速率，可計算出設定時間內氫氣的真實消耗量，將兩者進行比較，在排除氫氣泄漏故障的情況下，便可根據(jù)兩者之間的差異便可實時、有效地判斷瓶閥是否存在故障而使氫瓶無法供氣，判斷效率較高，保證了氫系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保燃料電池系統(tǒng)的安全可靠運行。而且，本發(fā)明利用燃料電池車輛上已有的溫度傳感器、壓力傳感器、氫泄漏傳感器等便可判斷瓶閥是否出現(xiàn)故障，成本較低。