[發明專利]燃料電池混合動力汽車的氣體置換系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202110776866.1
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113619380B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 王波;吳星成;陳明;王子劍;賀翀
• 申請（專利權）人: 東風汽車集團股份有限公司
• 主分類號: B60K13/04
• 分類號: B60K13/04;B60K13/02;B60R16/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;王虹

本發明公開了一種燃料電池混合動力汽車的氣體置換系統及其控制方法，氣體置換系統包括加氣組件、氫瓶、氫瓶電磁閥、壓力傳感器、減壓閥、手動排空閥，還包括置換開關、HMS氫系統控制器、上位機、蓄電池，HMS氫系統控制器與蓄電池硬線連接且置換開關設置于HMS氫系統控制器與蓄電池之間，HMS氫系統控制器與氫瓶電磁閥電性連接，所述HMS氫系統控制器與壓力傳感器與電性連接，上位機與HMS氫系統控制器電性連接。本發明獨立設置置換開關控制HMS氫系統控制器的喚醒和休眠，優化了參與置換模式的控制器數量，降低能耗，實現氫系統控制器HMS對氫瓶瓶閥啟閉的單獨控制，避免對氣體置換造成干擾。

技術領域

本發明涉及燃料電池汽車，具體地指一種燃料電池混合動力汽車的氣體置換系統及其控制方法。

背景技術

燃料電池混合動力車輛中，由于車載高壓(35MPa/70MPa)氫瓶出廠前一般是使用氦氣或者氦氮混合氣(5％氦氣+95％氮氣)進行氣密性測試，氫瓶上會有少許測試氣體殘留，為了盡可能排出殘留氣體，在燃料電池整車裝配完成進行首次加氫前必須完成氫瓶內氣體的置換工作，先進行若干次充進氮氣然后排出的方式完成氣密性殘余氣體的置換，此時氫瓶內剩余主要為氮氣，然后進行若干次充入氫氣并排出的方式完成氮氣置換，確保氫瓶內為滿足純度要求的氫氣。置換過程需要開啟和關閉氣瓶瓶閥，瓶閥的啟閉由氫系統控制器HMS控制。同時利用上位機(外接電腦)監控瓶內壓力狀態，確保氫瓶壓力變化在可控范圍以內。

傳統燃料電池混合動力汽車的置換控制，需要整車鑰匙ON檔上電后進行，無法單獨喚醒氫系統控制器進行操作，而正常鑰匙ON擋，會喚醒車上大部分控制器(諸如整車控制器VCU、燃電系統控制器FCU、動力電池控制器BMS等)，導致12V蓄電池負載增加，長時間進行置換操作存在蓄電池虧電風險，同時各控制器喚醒，因為彼此間信號交互，可能干擾置換時氫系統控制器HMS對氫瓶瓶閥啟閉的單獨控制。如何在滿足置基本要求的前提下實現氣體置換，盡可能減少參與控制的模塊，簡化控制系統，提高控制效率，并降低能耗，是燃料電池混合動力汽車亟待解決的技術問題。

因此，需要開發出一種結構簡單、操作方便、無需整車鑰匙ON檔上電即可進行氣體置換的氣體置換系統及其控制方法。

發明內容

本發明的目的就是要解決上述背景技術的不足，提供一種結構簡單、操作方便、無需整車鑰匙ON檔上電即可進行氣體置換的氣體置換系統及其控制方法。

本發明的技術方案為：一種燃料電池混合動力汽車的氣體置換系統，其特征在于，包括管道連接的加氣組件、氫瓶、氫瓶電磁閥、壓力傳感器、減壓閥、手動排空閥，所述加氣組件與氫瓶入口端連接用于供應氣體，所述氫瓶出口端沿氣體流向依次連接氫瓶電磁閥、壓力傳感器、減壓閥、手動排空閥后通向車外；

還包括置換開關、HMS氫系統控制器、上位機、蓄電池，所述HMS氫系統控制器與蓄電池硬線連接，所述置換開關設置于HMS氫系統控制器與蓄電池之間用于控制通斷，所述HMS氫系統控制器與氫瓶電磁閥電性連接用于控制其啟閉，所述HMS氫系統控制器與壓力傳感器與電性連接用于向壓力傳感器分配電源且所述壓力傳感器向HMS氫系統控制器實時反饋排氣壓力，所述上位機與HMS氫系統控制器電性連接用于顯示、監控排氣壓力。

優選的，所述加氣組件包括氮氣源、氫氣源、加氣設備，所述加氣設備設置兩個進氣口分別與氮氣源、氫氣源連通，所述加氣設備出口端沿氣體流向依次設置壓力表和加氫口，所述加氫口與氫瓶入口端連接。

進一步的，所述加氫口與氫瓶間設有僅允許氣體朝氫瓶入口端流動的單向閥。

進一步的，所述氮氣源、氫氣源、加氣設備均在出口端設有手動閥。

優選的，所述置換開關電性輸入端與蓄電池硬線連接、電性輸出端與HMS氫系統控制器硬線連接，所述置換開關設有ON檔和OFF檔，所述置換開關位于ON檔時蓄電池、氫系統控制器間導通，所述置換開關位于OFF檔時HMS氫系統控制器、蓄電池間斷開。