CN106143177A - 用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法及系统，以防止低压DC-DC转换器和各个控制器的传感器失灵。确定针对低压DC-DC转换器和各个控制器的故障诊断的开始定时，并且检测低压DC-DC转换器和各个控制器的传感器的电压之间的偏差，以确定低压DC-DC转换器和各个控制器是否发生故障。

Description

用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法及系统
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2015年5月14日提交的韩国专利申请第10-2015-0067562号的优先权的权益，通过引用将其阐述的全部内容结合于本文中。
技术领域
本公开涉及一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法及系统，并且更具体地，涉及确定低压直流-直流转换器和控制器的传感器的电压的有效性的一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法及系统。
背景技术
众所周知，在安装有燃料电池系统的燃料电池车辆中，使用氢作为燃料提供至燃料电池堆以产生电力，且通过由燃料电池堆产生的电力运行电动机以驱动车辆。具体地，该燃料电池系统不是一种通过燃烧将燃料的化学能转换为热能的类型的发电系统，而是在燃料电池堆中以电化学方式并且直接地将化学能转化为电能。
在上述的燃料电池系统中，在燃料电池系统运行的过程中，将高纯氢自贮氢罐提供至燃料电池的阳极，并且通过使用空气供给装置(诸如鼓风机)将大气中的空气直接提供给燃料电池的阴极。因此，通过阳极的催化剂将供应到燃料电池堆的氢分离成氢离子和电子，所分离的氢离子穿过聚电解质隔膜移动至阴极，以及提供至阴极的氧与通过外部导线而提供至阴极的电子耦合以产生电能，同时产生水。
上述的燃料电池系统涉及：包括空气供应、氢的供应、热管理等的控制功能，用于高压电池和燃料电池系统之间的电力分配的控制功能，和用于基于驾驶员的意图驾驶车辆的控制功能，以及涉及基于传感器操作控制器以执行上述的控制功能。然而，基于传感器的控制器具有可靠性或者传感器不能连续地感测的问题。
发明内容
本公开提供了一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法和系统，该系统和方法能够通过由布置在车辆燃料电池的系统内的中央处理单元(CPU)，确定低压直流-直流转换器和各个控制器的故障诊断的开始定时，并且检测与所确定的故障诊断的开始定时相匹配的低压直流-直流和各个控制器的传感器的电压之间偏差，从而确定低压直流-直流转换器和各个控制器是否发生故障(例如，是否出现故障或错误)，来防止低压直流-直流(DC-DC)转换器和各个控制器的传感器发生故障，并提高燃料电池车辆的可靠性。
本公开的其它目的和优点可通过以下描述来理解，并且将通过本公开的示例性实施方式来清楚地描述。容易得知，本公开的目的和优点可以通过在所附权利要求中示出的装置及其其组合来实现。
根据本公开的示例性实施方式，一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法，包括：由布置在该系统内的中央处理单元(如处理器)确定是否满足车辆的点火条件和各个控制器的驱动条件；由处理器确定是否满足低压直流-直流(DC-DC)转换器的驱动条件；并且由处理器确定是否低压直流-直流转换器和控制器发生故障(例如，是否出现故障或者错误)。
在确定是否满足车辆的点火条件中，处理器可被配置为于在低压直流-直流转换器供应电力的时间间隔之前的从车辆钥匙的打开至车辆点火的完成之间的时间间隔以及在低压直流-直流转换器供应电力的时间间隔之后的从车辆钥匙的关闭至车辆点火的终止的时间间隔中，开始低压直流-直流转换器和各个控制器的故障诊断。此外，在确定是否满足车辆的驱动条件中，处理器可被配置为当在车辆点火之后，鼓风机的每分钟转数(RPM)值小于阈值，燃料电池车辆的系统中的电流量小于阈值，或者消耗功率小于阈值时开始故障诊断。
在确定是否满足低压直流-直流转换器的驱动条件中，处理器可被配置为当低压直流-直流转换器的电流量小于阈值或者低压直流-直流转换器消耗的电力小于阈值时开始故障诊断。确定低压直流-直流转换器和控制器是否发生故障，可包括：响应于确定低压直流-直流转换器和控制器发生故障，由处理器将车辆的针对故障信息的行驶周期与预设周期进行比较。
在车辆的针对故障信息的行驶周期与预设周期的比较中，当针对故障信息的行驶周期大于预设周期时，可确定发生故障。此外，在车辆的针对故障信息的行驶周期与预设周期的比较中，当针对故障信息的行驶周期小于预设周期时，存储故障信息和行驶周期。
附图说明
通过结合附图来看的以下具体实施方式，本公开的上述的以及其他目标、特征和优势将变得更加显然。
图1是示出根据本公开的示例性实施方式的测量燃料电池车辆的系统内的各控制器的电压的结构的示意图。
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的用于确定低压直流-直流转换器和控制器在燃料电池车辆的系统中是否发生故障的方法的示意图。
具体实施方式
应当理解，本文中所使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种小船和海船的船只，航天器等，以及包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合电动车辆、氢动力车辆及其他替代燃料车辆(例如，燃料来源于非石油的资源)。如本文所指的混合动力车辆是具有两种以上动力源的车辆，例如具有汽油动力和电动力两者的车辆。
尽管示例性实施方式被描述为利用多个单元来执行示例性处理，但是应当理解，还可由一个或者多个模块执行该示例性处理。此外，应理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。该存储器被配置为对模块进行存储，并且该处理器具体地被配置为执行所述模块以执行下文中进一步描述的一个或多个处理。
此外，本发明的控制逻辑可被体现为计算机可读介质上的非临时性计算机可读介质，计算机可读介质包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。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、闪存驱动、智能卡以及光数据存储装置。计算机可读介质还可分布在网络耦合的计算机系统中，使得例如通过远程信息处理服务器(telematics server)或控制器局域网络(CAN)的分布式的方式存储并执行该计算机可读介质。
本文中使用的术语仅出于描述具体实施方式目的而并非旨在限制本发明。除非上下文中明确指出不同，否则本文中所使用的单数形式“一(a)”、“一个(an)”及“该(the)”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，术语“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”在用于此说明书中时，表明存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组。如在本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任意以及所有组合。
以上提及的目的、特征和优点将通过以下参照附图详细描述的具体实施方式而变得显然。因此，本公开所属领域的技术人员可以容易地实施本公开的技术构思。此外，在本公开的描述中，当确定与本公开相关的公知技术的详细说明可能不必要地使本公开的主旨不清楚时，其将被省略。在下文中，将参照附图详细描述本公开的示例性实施方式。
图1是示出根据本公开的示例性实施方式的测量燃料电池车辆的系统内的各控制器的电压的结构的示意图。燃料电池车辆的系统可包括中央处理单元(CPU)1(如处理器)，其被配置为除了执行各个控制器和低压直流-直流转换器的控制功能之外，还执行车辆的输入/输出功能。
参考图1，多个传感器包括各个控制器，各个控制器包括燃料电池单元(FCU)10、低压直流-直流转换器(LDC)20、氢供给控制器30或燃料处理系统(FPS)、鼓风机控制器40或BPCU等等，该多个传感器可以被配置为测量低压电池(例如，辅助电池)50的电压，并且处理器1可以被配置为计算由控制器所测量的电压的偏差平均值，然后确定电压的偏差平均值是否超过阈值。此外，低压直流-直流转换器20可以被配置为在车辆点火后给低压电池50充电，并且将电力提供给车辆的电子负载。
图2是示出根据本公开的示例性实施方式的用于确定低压直流-直流转换器和控制器在燃料电池车辆的系统中是否发生故障的方法的示意图。参考图2，燃料电池车辆的系统内的CPU可被配置为检测是否满足车辆的点火条件和驱动条件(S10)。
在下文中，将详细描述用于检测车辆的点火条件是否满足的方法。处理器被配置为在低压直流-直流转换器供电的时间间隔之前的从车辆的钥匙拧开到车辆点火的完成的时间间隔中，以及在低压直流-直流转换器供电的时间间隔之后的从车辆的钥匙关掉到车辆点火的终止的时间间隔中，开始低压直流-直流转换器和各个控制器的故障诊断。
在下文中，将详细描述用于检测是否满足车辆的驱动条件的方法。处理器可被配置为当在车辆点火后鼓风机的每分钟转数(RPM)值小于阈值、燃料电池车辆的系统中的电流量小于阈值、或消耗功率小于阈值时开始故障诊断。
此外，处理器可被配置为检测是否满足低压直流-直流转换器的驱动条件(S20)。具体地，处理器可以被配置为当使用低压直流-直流转换器的电力的负载(例如电子冷却泵、电子助力转向(MDPS)等)改变时，即低压直流-直流转换器的电流量小于阈值时，或低压直流-直流转换器的消耗功率小于阈值时开始故障诊断。处理器可被配置为确定低压直流-直流转换器(LDC)和各个控制器是否发生故障(例如，在LDC或控制器中是否出现故障或者错误)(S30)。
现将详细说明一种用于诊断低压直流-直流转换器和各个控制器的故障的方法。包括在低压直流-直流转换器和各个控制器中的传感器可以被配置为测量电压，并且处理器可被配置为计算电压的偏差平均值。随后处理器可以被配置为检测所计算出的低压直流-直流转换器和各个控制器的电压的偏差平均值是否超过阈值的标记。
当燃料电池单元的电压、低压直流-直流转换器的电压、鼓风机控制器的电压或氢供给控制器的电压的偏差平均值大于阈值时，处理器可被配置为确定低压直流-直流转换器和各个控制器发生故障。具体地，如下表1中所示，处理器可被配置为检测基于燃料电池单元的电压、低压直流-直流转换器的电压、鼓风机控制器的电压或氢供给控制器的电压的偏差平均值是否超过阈值的标记，并且当这两个标记都为0时，处理器可被配置为确定低压直流-直流转换器可以正常地运行(例如，没有故障或者错误地运行)。
然而，处理器检测基于燃料电池单元的电压、低压直流-直流转换器的电压、鼓风机控制器的电压或氢供给控制器的电压的偏差平均值是否超过阈值的标记，并且当两个标记都为1时，处理器可以被配置为确定所述低压直流-直流转换器的故障。例如，该处理器可以被配置为检测基于燃料电池单元(FCU)的电压的偏差平均值是否超过阈值检测所述标记，并且当对应的标记为1时，处理器可被配置为确定燃料电池单元(FCU)的电压传感器的故障。
表1
此外，当偏差平均值大于阈值时，处理器可被配置为将确定的低压直流-直流转换器和控制器的故障信息存储在存储器中。当处理器确定低压直流-直流转换器或各个控制器发生故障时，处理器可被配置为确定针对故障信息的行驶周期(driving cycle)是否发生Y次或更多次(S40)。
具体地，当针对故障信息的行驶周期发生Y次或更多次，处理器可被配置为将有关故障的信息告知(例如，输出通知至)驾驶员(S50)。然而，当针对故障信息的行驶周期发生Y次或更少时，包括在处理器中的存储器可被配置为不将有关于故障的信息和行驶周期的通知输出至驾驶员，但是可被配置为存储该故障信息和该行驶周期(S60)。
如上所述，根据本公开的示例性实施方式，可通过确定低压直流-直流转换器和各个控制器的传感器之间的电压的偏差来确定低压直流-直流转换器和各个控制器是否发生故障，从而使得可以防止低压直流-直流转换器和各个控制器的失灵，并增加燃料电池车辆的系统的可靠性。
尽管已参考示例性实施方式和附图对本公开进行了描述，但本公开并不限于此，而是可在不悖离所附权利要求中要求保护的本公开的实质和范围的情况下，由本公开所属领域的技术人员作出种种变形和改变。
图中各元件符号
10:燃料电池单元(FCU)
20:低压直流-直流转换器(LDC)
30:氢供给控制器
40:鼓风机控制器
50:低压电池(12V)
S10:满足点火条件和驱动条件？
S20:满足低压直流-直流转换器的驱动条件？
S30:识别低压直流-直流转换器和控制器的故障
S40:检查故障且行驶周期>Y
S50:通知驾驶员发生故障
S60:存储故障信息/行驶周期。

Claims (14)

1.一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的方法，包括以下步骤：
由包含在所述系统内的处理器确定是否满足车辆的点火条件和各个控制器的驱动条件；
由所述处理器确定是否满足低压直流-直流转换器的驱动条件；以及
由所述处理器确定所述低压直流-直流转换器和所述控制器是否发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在是否满足所述车辆的所述点火条件的确定中，所述处理器被配置为于在所述低压直流-直流转换器供应电力的时间间隔之前的从车辆钥匙的打开至车辆点火的完成的时间间隔以及在所述低压直流-直流转换器供应电力的所述时间间隔之后的从所述车辆钥匙的关闭至所述车辆点火的终止的时间间隔中，开始所述低压直流-直流转换器和所述各个控制器的故障诊断。
3.根据权利要求1所述方法，其中，在是否满足所述车辆的驱动条件的确定中，所述处理器被配置为当在所述车辆点火之后，鼓风机的每分钟转数值小于阈值、所述燃料电池车辆的所述系统中的电流量小于阈值、或者消耗功率小于阈值时，开始故障诊断。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在是否满足所述低压直流-直流转换器的驱动条件的确定中，所述处理器被配置为当所述低压直流-直流转换器的电流量小于阈值或者所述低压直流-直流转换器的消耗功率小于阈值时开始故障诊断。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述低压直流-直流转换器和所述控制器是否发生故障，包括：
响应于确定所述低压直流-直流转换器和所述控制器发生故障，由所述处理器将所述车辆的针对故障信息的行驶周期与预设周期进行比较。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述车辆的针对所述故障信息的所述行驶周期与所述预设周期的比较中，当针对所述故障信息的所述行驶周期大于所述预设周期时，输出故障发生通知。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，在所述车辆的针对所述故障信息的所述行驶周期与所述预设周期的比较中，当针对所述故障信息的所述行驶周期小于所述预设周期时，存储所述故障信息和所述行驶周期。
8.一种用于保持燃料电池车辆的系统的稳定性的系统，包括：
处理器，所述处理器包括：
第一确定单元，确定是否满足车辆的点火条件和各个控制器的驱动条件；
第二确定单元，确定是否满足低压直流-直流转换器的驱动条件；以及
第三确定单元，确定所述低压直流-直流转换器和所述控制器是否发生故障。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，在是否满足所述车辆的所述点火条件的确定中，所述第一确定单元进一步被配置为于在所述低压直流-直流转换器供应电力的时间间隔之前的从车辆钥匙的打开至车辆点火的完成的时间间隔以及在所述低压直流-直流转换器供应电力的所述时间间隔之后的从所述车辆钥匙的关闭至所述车辆点火的终止的时间间隔中，开始所述低压直流-直流转换器和所述各个控制器的故障诊断。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，在是否满足所述车辆的驱动条件的确定中，所述第一确定单元进一步被配置为当在所述车辆点火之后，鼓风机的每分钟转数值小于阈值、所述燃料电池车辆的系统中的电流量小于阈值、或者消耗功率小于阈值时，开始故障诊断。
11.根据权利要求8所述的系统，其中，在是否满足所述低压直流-直流转换器的所述驱动条件的确定中，所述第二确定单元进一步被配置为当所述低压直流-直流转换器的电流量小于阈值或者所述低压直流-直流转换器的消耗功率小于阈值时开始故障诊断。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述处理器进一步包括第四确定单元，用于确定所述低压直流-直流转换器和所述控制器是否发生故障，所述第四确定单元进一步被配置为：
响应于确定所述低压直流-直流转换器和所述控制器发生故障，将所述车辆的针对故障信息的行驶周期与预设周期进行比较。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，在所述车辆的针对所述故障信息的所述行驶周期与所述预设周期的比较中，当针对所述故障信息的所述行驶周期大于所述预设周期时，所述第四确定单元输出故障发生通知。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，在所述车辆的针对所述故障信息的所述行驶周期与所述预设周期的比较中，当针对所述故障信息的所述行驶周期小于所述预设周期时，所述第四确定单元存储所述故障信息和所述行驶周期。
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