CN105691208B - 用于燃料电池车辆的氢泄漏确定系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于测量智能钥匙与车辆之间距离的系统控制方法。当智能钥匙与车辆之间的距离基于预定距离发生改变时，由氢传感器检测控制器检测是否发生氢泄漏。然后经由仪表盘的显示、应急灯的开启以及车辆的警告声向驾驶员告知氢泄漏。或者，基于泄漏氢的浓度维持车辆的无法启动状态或车辆启动的关闭以确保安全措施。

Description

用于燃料电池车辆的氢泄漏确定系统的控制方法

技术领域

本公开内容涉及用于燃料电池车辆的氢泄漏确定系统的控制方法，更具体地涉及这样的控制方法，其通过利用智能钥匙测量燃料电池车辆的距离，并基于所测距离相较于车辆与智能钥匙的设定距离的差异控制氢传感器的检测，来确定氢泄漏。

背景技术

通常，用于燃料电池车辆的燃料电池系统被分为空气处理系统(APS)、燃料处理系统(FPS)、热管理系统(TMS)以及通风系统。空气处理系统给燃料电池组供应空气(氧气)以与氢反应，燃料处理系统给燃料电池组供应氢。同时，热管理系统将燃料电池组在反应期间产生的热维持在合适的温度，并维持整个系统所需要的水平衡，并且通风系统排放在燃料电池组中参与反应的空气、氢及水。

这样的燃料电池系统通过储存在燃料电池系统内的氢与氧的化学反应产生用于驱动车辆需要的电力。具体地，用作燃料的氢是无色、无味道且无气味的高爆炸性气体，并因此具有即使是微小静电也可能引起点燃的性质。因此，检测燃料电池车辆中的氢泄漏非常重要。根据现有技术，为了检测氢泄漏，在车辆内部安装氢传感器并安装用于控制氢传感器的系统(例如，氢泄漏确定系统)。因此，氢传感器主要安装在氢管线单元、氢气罐、燃料电池组等内并确定氢泄漏，当检测到氢泄漏时，基于泄漏氢的浓度可采取安全措施。

然而，当车辆启动停止时，电力不再施加到氢传感器，导致氢泄漏的检测困难，当发生氢泄漏时，为了安全起见，需要一种可确定氢泄漏是否发生在距车辆预定距离或更远距离的控制方法。

现有技术公开了在车辆启动停止后以预定的时间间隔驱动气体泄漏监测单元的控制方法。然而，现有技术并未提供用于排出泄漏氢的构造，并且还要求与车辆的距离低于预定距离以便确定氢泄漏。

上述在该部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成该国本领域中普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供用于氢泄漏确定系统的控制方法，该系统测量智能钥匙与车辆之间的距离，当智能钥匙与车辆之间的距离接近或超过预设距离时，通过氢传感器检测控制器来检测是否发生氢泄漏，并向驾驶员显示氢泄漏。

在一方面，本发明提供用于燃料电池车辆的氢泄漏确定系统的控制方法，该系统可包括：多个设置在车辆内且配置为检测氢泄漏的氢传感器，和配置为接收由氢传感器测量的氢浓度且测量车辆与智能钥匙之间距离的控制器，该控制方法可包括：确定智能钥匙与车辆之间的距离是否超过或接近第一设定值；当智能钥匙与车辆之间的距离超过或接近第一设定值时执行氢传感器的检测；以及通过氢传感器确定在车辆内是否发生氢泄漏。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括：响应于确定出发生氢泄漏，当在启动车辆之前或之后泄漏氢的量等于或大于第二设定值时，通过点亮仪表盘和应急灯而显示氢泄漏信息。此外，响应于确定出发生氢泄漏，当在启动车辆之前或之后泄漏氢的量等于或大于第三设定值时，维持车辆的无法启动状态或将车辆的启动关闭。

该方法还可包括：响应于确定出发生氢泄漏，使泄漏的氢通过关联车辆控制器运转的通风设备进行通风。氢传感器可包括四个传感器，该四个传感器可分别设置在车辆的内部、发动机舱、发动机舱组(engine room stack)以及储氢系统内。此外，在氢传感器的检测中，可通过储氢控制单元(HSCU)执行氢传感器的检测。

本发明提供用于燃料电池车辆的氢泄漏确定系统的控制方法，从而提供能够保障驾驶员安全的燃料电池车辆。本发明涵盖测量智能钥匙与燃料电池车辆之间的距离和警告驾驶员氢泄漏的功能，从而提供当驾驶员远离车辆预定距离(即，距离车辆为预定距离)时允许驾驶员识别关于氢泄漏的信息的控制方法。本发明根据氢泄漏情况运行与燃料电池车辆互相配合的通风设备，从而即使在发生氢泄漏之后驾驶员也可安全地进入车辆。

此外，本发明利用智能钥匙与燃料电池车辆之间的距离提供控制方法，该方法在当驾驶员离开车辆且远离车辆和/或驾驶员接近车辆时可确定氢泄漏，从而至少两次确定是否发生氢泄漏，以提高确定是否发生氢泄漏的可靠性。

附图说明

现在将参考在附图中图示的示例性实施方式对本发明的以上和其它特征进行详细说明，下文给出的这些实施方式仅仅用于示例说明，因此不是对本发明的限制，其中：

图1示出根据现有技术在燃料电池车辆启动时检测氢泄漏的方法的流程图；

图2是示出根据本发明示例性实施方式的设置在燃料电池车辆内的四个氢传感器与储氢控制单元(HSCU)之间的连接关系的配置图；

图3示出根据本发明示例性实施方式的储氢系统的构造和氢传感器的位置以及氢气罐；

图4示出根据本发明的示例性实施方式在检测到氢泄漏时在车辆仪表盘上显示的警告信息；

图5示出根据本发明的示例性实施方式在智能钥匙与车辆隔开预定距离时确定氢泄漏的方法的流程图；且

图6示出根据本发明的示例性实施方式在智能钥匙接近车辆在预定距离内时确定氢泄漏的方法的流程图。

在附图中提及的附图标记包括对以下在下文中进一步讨论的元件的参照：

10：燃料电池车辆

20：氢传感器

30：储氢控制单元(HSCU)

40：储氢系统

应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

尽管示例性实施方式被描述为利用多个单元来进行示例性处理，但应当理解示例性处理也可以由一个或多个模块完成。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，并且处理器被具体配置为执行所述模块以进行以下进一步描述的一个或多个处理。

此外，本发明的控制逻辑可以实现为包含可由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机系统中，以便，例如通过远程信息处理(telematics)服务器或控制器局域网(CAN)以分布式模式存储和执行计算机可读介质。

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该(a、an、the)”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。

除非具体说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准差范围内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。

下面将详细地参照本发明的各个示例性实施方式，其实施例在附图中图示，并在下文加以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。以下，将参考附图描述本发明的示例性实施方式，以便本发明所属领域的普通技术人员可以容易地执行示例性实施方式。

本发明提供用于燃料电池车辆10的氢泄漏确定系统的控制方法，从而提供能够确保驾驶员安全的燃料电池车辆10。此外，本发明涵盖测量智能钥匙与燃料电池车辆10之间的距离和警告驾驶员氢泄漏的功能，以便在驾驶员距离车辆预定距离时驾驶员可识别关于氢泄漏的信息。

根据本发明的示例性实施方式，当测量到由于氢泄漏使得氢浓度等于或大于预定浓度时，停车场内与车辆互相配合的空调机可经操作以使泄漏的氢排放到停车场的外部。由此，可从易燃区去除氢浓度以保证燃料电池车辆10的安全。

图1示出根据现有技术在应用氢泄漏确定系统的燃料电池车辆10内检测氢泄漏的方法的流程图。根据现有技术，为了确定氢泄漏，通过接通(key-on)或启动车辆将电力施加给氢传感器，以检测是否发生氢泄漏。现有技术提供操作车辆使之停止或不能启动并警告驾驶员氢泄漏的控制方法。

然而，根据现有技术的氢泄漏确定和控制方法需要电力施加到车辆以激活氢传感器，其需要在冒着泄漏氢的风险下接通或启动车辆是不合理的。根据本发明的燃料电池车辆10的氢泄漏确定系统安装有储氢系统40，其配置为储存用作电池组燃料的高压氢气。

储氢系统40可由塑性材料制成的内衬层和碳复合材料制成的外复合层形成。具体地，氢泄漏确定系统可包括多个配置为检测燃料电池车辆10氢泄漏的氢传感器20。氢传感器20可通常设置在车辆内部，根据本发明的示例性实施方式，燃料电池车辆10可包括四个氢传感器20，但是并不限于此。氢泄漏确定系统可包括配置为操作储氢系统40的储氢控制单元(HSCU)30(例如，控制器)。储氢系统40可配置为打开和关闭氢气阀，另外还接收由氢传感器20测量的氢气量并将接收的氢气量与预储存的设定值进行比较。

图2示出根据本发明的燃料电池车辆10的构造和多个传感器可安装的位置。对于氢传感器20，至少一个氢传感器20可设置在车辆内，更优选地，四个氢传感器20可设置在其中。根据本发明的示例性实施方式，四个氢传感器20可分别设置在车辆的内部、发动机舱中、发动机舱组(engine room stack)中、以及在储氢系统40以上。氢传感器20可配置为将关于所测的氢浓度的数据传输至控制器。控制器通常是中央处理单元，更优选地，可通过HSCU 30和氢传感器20检测控制器进行配置。

控制器可配置为收集所测氢浓度的数据并将所收集的氢浓度数据与预储存的设定值进行比较。此外，控制器可配置为计算智能钥匙与车辆之间的距离，当根据储存逻辑智能钥匙接近车辆在预定距离内或智能钥匙远离预定距离(例如移动到特定的距离范围外)时执行接通。

如上所述，当执行车辆接通时，电力可施加给氢传感器20和控制器，从而可以执行用于测量是否发生氢泄漏并将控制器内预先设定的设定值与所测量的氢浓度进行比较的逻辑。控制器可与设置在外部停车场的空调机和通风设备系统互相配合。因此，控制器可配置为基于是否发生氢泄漏，操作停车场内的空调机或执行对于内部通风必要的操作。

图3示出根据本发明示例性实施方式的设置在储氢系统40中的传感器的构造。通常，在检测氢泄漏时，氢传感器20可设置在维持高氢浓度的储氢系统40之上。根据本发明的示例性实施方式，除了位于储氢系统40以上的氢传感器，氢泄漏确定系统还可包括设置在车辆内部的氢传感器20，并且还可包括设置在发动机舱内部和发动机舱组内部的氢传感器20。

图4示出应用本发明的示例性实施方式，其中当在燃料电池车辆10内发生氢泄漏时，可通过设置在车辆仪表板内的仪表盘显示氢泄漏警告信息。具体地，可根据燃料电池车辆10内的氢泄漏通过点亮仪表盘和应急灯基于氢泄漏显示警告信息。此外，当等于或大于第三设定值量的氢气泄漏时，可由控制器维持车辆的无法启动状态或者执行关闭车辆启动的操作。

图5示出根据本发明的用于燃料电池车辆10的氢泄漏确定系统的控制方法的流程图。在包括智能钥匙的燃料电池车辆10的氢泄漏确定系统的控制方法中，控制逻辑可在车辆停车或停止(S101)时执行。当驾驶员或乘客携带着智能钥匙远离(例如，预定距离)车辆移动时(S102)，可操作氢传感器20检测控制器(S103)。在本发明的示例性实施方式中，可对四个氢传感器20和HSCU 30施加约12V的电力。

可基于智能钥匙与车辆之间的测量距离来实施控制器的逻辑。控制器可配置为利用智能钥匙与车辆内部之间的短程通信而实时测量智能钥匙和车辆之间的距离，由此可配置为确定该距离是否超过预储存的第一设定值。

当智能钥匙与车辆之间的距离大于存储在控制器内的第一设定值时，氢传感器20检测控制器可运转并且可对用于检测氢浓度的构造供电。换言之，可对氢传感器20和HSCU30供电。氢传感器20检测控制器可由HSCU 30操作。

可通过操作氢传感器20检测控制器，由设置在车辆内的至少一个氢传感器20测量氢泄漏量(S104)，当泄漏的氢浓度等于或大于第二设定值时，可通过经由车辆仪表盘显示氢泄漏信息、开启应急灯、打开车辆警告声等警告方法中的至少一种在发生氢泄漏时警示使用者(S105)。

可测量氢泄漏量，并且当泄漏的氢浓度等于或大于第三设定值时，除了使用经由车辆仪表盘显示氢泄漏信息、开启应急灯、打开车辆警告声等方法之外，可将车辆的启动关闭或维持在无法启动的状态。该操作可消除当在易燃区发生氢泄漏时因车辆启动或电气设备连接导致氢气起火或爆炸的危险。

此外，如上所述，当检测到氢泄漏时，可通过与车辆关联驱动的空调系统来执行通风，以在达到易燃区之前将泄漏到单个停车场内的氢排放到外部，从而消除火灾或爆炸的危险(S106)。空调系统可配置为与车辆的控制器通信并且可包括连接到车辆的所有空调系统。

图6示出当智能钥匙接近车辆在第一设定值距离内时确定氢泄漏的方法的流程图。当车辆与其之间的距离维持在等于或大于第一设定值的智能钥匙靠近(例如，更接近)车辆在第一设定值以内时(S201)，可操作氢传感器20检测控制器(S202)。为了操作氢传感器20检测控制器，设置在车辆内的电源可被连通并配置为向氢传感器、HSCU 30等供电。然后，可检测氢泄漏(S203)。具体地，由氢传感器测量的测量值可被传输给控制器，并与控制器内的预定值相比较以确定是否发生氢泄漏。

当泄漏的氢浓度等于或大于第二设定值时，可通过经由车辆仪表盘显示氢泄漏信息、开启应急灯、打开车辆警告声等警告方法中的至少一种在发生氢泄漏时警告使用者(S204)。可测量氢泄漏量，并且当泄漏的氢浓度等于或大于第三设定值时，除了使用经由车辆仪表盘显示氢泄漏信息、开启应急灯、打开车辆警告声等方法之外，可将车辆启动关闭或维持在无法启动的状态。

该操作可确保用于消除当在易燃区发生氢泄漏时由于车辆启动或电气设备接通导致的氢气起火或爆炸的风险的安全措施。此外，如上所述，当检测到氢泄漏时，可通过与车辆关联驱动的空调系统执行通风，以在达到易燃区之前将向单个停车场之内泄漏的氢排放到外部，从而消除火灾或爆炸的风险(S205)。空调系统可配置为与车辆的控制器通信并且可包括连接到车辆上的所有空调系统。

Claims (9)

1.一种用于燃料电池车辆的氢泄漏确定系统的控制方法，所述氢泄漏确定系统包括多个布置在所述车辆内且配置为检测氢泄漏的氢传感器，以及配置为接收由所述氢传感器测量的氢浓度且测量所述车辆与智能钥匙之间距离的控制器，所述控制方法包括以下步骤：

通过所述控制器确定所述智能钥匙与所述车辆之间的距离是否大于或接近第一设定值；以及

当所述智能钥匙与所述车辆之间的距离超过或接近所述第一设定值时，通过所述控制器执行所述氢传感器的检测；并且

通过所述控制器使用所述氢传感器确定在所述车辆内是否发生氢泄漏，

其中所述控制器还被配置为：

响应于确定出发生氢泄漏，使所述车辆中的泄漏的氢经由停车场内的通风设备通风。

2.如权利要求1所述的控制方法，其还包括以下步骤：

响应于确定出发生氢泄漏，当在启动所述车辆之前或之后泄漏氢的量等于或大于第二设定值时，通过所述控制器通过点亮仪表盘和应急灯显示氢泄漏信息。

3.如权利要求1所述的控制方法，其还包括以下步骤：

响应于确定出发生氢泄漏，当在启动所述车辆之前或之后泄漏氢的量等于或大于第三设定值时，通过所述控制器维持所述车辆的无法启动状态或将所述车辆的启动关闭。

4.如权利要求1所述的控制方法，其中所述氢传感器包括四个传感器，且所述四个传感器分别布置在所述车辆的内部、发动机舱、发动机舱组以及储氢系统。

5.如权利要求1所述的控制方法，其中所述氢传感器的检测由储氢控制单元(HSCU)执行。

6.一种燃料电池车辆的氢泄漏确定系统，其包括：

多个布置在所述车辆内且配置为检测氢泄漏的氢传感器；和

配置为接收由所述氢传感器测量的氢浓度且测量所述车辆与智能钥匙之间距离的控制器，

其中所述控制器还配置为：

确定所述智能钥匙与所述车辆之间的距离是否大于或接近第一设定值；以及

当所述智能钥匙与所述车辆之间的距离超过或接近所述第一设定值时执行所述氢传感器的检测；并且

使用所述氢传感器确定在所述车辆内是否发生氢泄漏，

其中所述控制器还被配置为：

响应于确定出发生氢泄漏，使所述车辆中的泄漏的氢通过停车场内的通风设备通风。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器还配置为：

响应于确定出发生氢泄漏，当在启动所述车辆之前或之后泄漏氢的量等于或大于第二设定值时，通过点亮仪表盘和应急灯显示氢泄漏信息。

8.如权利要求6所述的系统，其中所述控制器还配置为：

响应于确定出发生氢泄漏，当在启动所述车辆之前或之后泄漏氢的量等于或大于第三设定值时，维持所述车辆的无法启动状态或将所述车辆的启动关闭。

9.如权利要求6所述的系统，其中所述氢传感器包括四个传感器，且所述四个传感器分别布置在所述车辆的内部、发动机舱、发动机舱组以及储氢系统。