[發明專利]一種燃料電池汽車氫系統及其故障檢測方法

有效

• 申請號: 202010167171.9
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN113386564B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李江川;李力軍;張金亮;司耀輝;張龍海
• 申請（專利權）人: 宇通客車股份有限公司
• 主分類號: B60L3/00
• 分類號: B60L3/00;B60L58/30
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳曉輝

本發明涉及一種燃料電池汽車氫系統及其故障檢測方法，屬于燃料電池新能源技術領域。現有技術對燃料電池氫系統的故障認定均是假定以燃料電池是在理想狀態運行中為前提，沒有輔以其他的判斷條件，導致出現當燃料電池不在理想狀態運行時出現故障誤判，以及由于故障誤判導致汽車行駛舒適性下降的問題。本發明提出的燃料電池汽車氫系統及其故障檢測方法，設定減壓閥與燃料電池之間的流路為第一流路，所述故障檢測包括第一流路氫氣壓力低壓過高故障檢測和/或第一流路氫氣壓力低壓過低故障檢測；通過引入燃料電池開機?停機狀態以及燃料電池實時功率變化率等判斷條件，使燃料電池氫系統故障檢測實時且準確，防止誤報警，提高汽車使用的舒適性。

技術領域

本發明屬于新能源領域，涉及一種燃料電池汽車氫系統及其故障檢測方法。

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輸出電能，具有能量轉換率高、清潔環保的優點。燃料電池汽車因其高效率，零排放等優勢，已成為新能源汽車發展的重要方向。燃料電池汽車目前氫氣儲存方式為高壓氣瓶儲存，高壓氫氣經過減壓閥將壓力降低至燃料電池需求壓力范圍后，才能實現氫氣的正常供應。減壓閥工作過程中，會因系統壓力波動、氫氣流量需求波動和減壓閥本身性能下降等原因，造成減壓閥出口壓力上升或下降，嚴重時會超過燃料電池需求壓力閾值上限或下限。為了保護燃料電池，需要嚴格控制燃料電池入口壓力即第一流路壓力。

專利號為CN108630967A的文獻公開了一種燃料電池系統的控制方法，當低壓壓力傳感器檢測到第一流路壓力值異常時，切斷第二流路氫氣供應，所述第二流路為減壓閥與氫氣氣瓶之間的氫氣流路。通過判斷低壓壓力傳感器檢測值的情況來判定減壓閥和低壓壓力傳感器是否發生故障，具體判定規則為：當低壓壓力傳感器測到低壓壓力值下降時，判定為減壓閥發生故障；當低壓壓力傳感器檢測到低壓壓力值未下降時，判定為壓力傳感器發生故障。此方案僅僅在檢測第一流路低壓故障過高警報時對故障的具體原因進行分析，未對第一流路的低壓故障過低報警和燃料電池停堆條件下因減壓閥本身特性造成的誤報進行檢測。

圖1與圖2所示的是現有技術中針對燃料電池氫系統的另外一種故障檢測方法，在減壓閥出口設置低壓壓力傳感器，實時監測第一流路壓力，同時設定氫氣壓力的低壓最大值與氫氣壓力的低壓最小值，當第一流路壓力大于所述設定低壓最大值時，氫系統報出氫氣低壓過高故障，當第一流路壓力小于所述設定低壓最小值時，氫系統報出氫氣低壓過低故障，并執行相應保護策略。

圖1與圖2所示的故障檢測方法雖然加入了低壓過低故障檢測策略，但是現有技術對燃料電池氫系統的故障認定均是假定以燃料電池是在理想狀態運行中為前提，沒有輔以其他的判斷條件，因此會出現當燃料電池不在理想狀態運行時所出現的各種故障誤判的問題，以及造成汽車運行中由于故障誤判導致的舒適性下降的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃料電池汽車氫系統，用以解決因汽車運行中由于故障誤判導致的舒適性下降的問題。

本發明的另一目的是在于提供一種燃料電池氫系統故障檢測方法，用以解決因汽車在運行中未設定周全的判定條件所導致的各種故障誤判問題。

為實現上述目的，本發明的燃料電池汽車氫系統的技術方案為：

方案1：一種燃料電池汽車氫系統，包括減壓閥、燃料電池、壓力傳感器和控制器；所述減壓閥與所述燃料電池之間的流路為第一流路；所述壓力傳感器用于檢測所述第一流路的氣體壓力，所述控制器與所述壓力傳感器連接，用于結合第一流路的壓力、燃料電池的狀態來進行故障檢測,所述燃料電池的狀態包括工作狀態和非工作狀態，所述故障檢測包括第一流路低壓過高故障檢測和/或第一流路低壓過低故障檢測。

第一流路低壓過高故障檢測：當第一流路壓力值大于設定最大值并小于減壓閥鎖止壓力、氫系統處于非工作狀態的情況下判定第一流路不存在低壓過高故障；