CN110556552B - 燃料电池发动机监控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池发动机监控系统及方法，该系统包括冷却系统和控制器，冷却系统还包括：设置在冷却液主管道上的离子浓度传感器，离子浓度传感器与控制器通信连接；离子浓度传感器，用于监测冷却液电导率；控制器，用于获取冷却液电导率；基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果。基于本发明可以智能实时监测冷却液电导率，减少甚至避免冷却液电导率超标对电堆造成的损坏，保证整车安全。

Description

燃料电池发动机监控系统及方法

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池发动机监控系统及方法。

背景技术

燃料电池是一种以氢气为燃料、与氧气进行电化学反应生成电能的装置。燃料电池发动机的冷却系统中冷却液电导率一旦超标而没有及时发现，将对将对电堆造成不可修复的损坏，甚至威胁整车安全。

因此，如何监控冷却液电导率，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种燃料电池发动机监控系统及方法。技术方案如下：

一种燃料电池发动机监控系统，所述系统包括冷却系统和控制器，所述冷却系统还包括：设置在冷却液主管道上的离子浓度传感器，所述离子浓度传感器与所述控制器通信连接；

所述离子浓度传感器，用于监测冷却液电导率；

所述控制器，用于获取所述冷却液电导率；基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果。

优选的，用于基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果的所述控制器，具体用于：

判断所述冷却液电导率是否大于预设的电导率阈值；如果所述冷却液电导率不大于所述电导率阈值，确定所述冷却系统的电导率不超标；如果所述冷却液电导率大于所述电导率阈值，获取距离当前时刻最近的一个车辆停机时长；判断所述车辆停机时长是否为第一次获取；如果所述车辆停机时长为第一次获取，判断所述车辆停机时长是否大于预设的停机时长阈值；如果所述车辆停机时长大于所述停机时长阈值，控制所述冷却系统中的水泵工作，并返回执行所述获取所述冷却液电导率；如果所述车辆停机时长不为第一次获取或者所述车辆停机时长不大于所述停机时长阈值，确定所述冷却系统的电导率超标。

优选的，所述控制器，还用于：

在确定所述冷却液电导率超标的情况下，计算所述冷却液电导率的增长速率；判断所述冷却液电导率的增长速率是否大于预设的增长速率阈值；如果所述冷却液电导率的增长速率大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为冷却液；如果所述冷却液电导率的增长速率不大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为离子过滤器。

优选的，所述离子过滤器包括：主离子过滤器和备用离子过滤器，所述主离子过滤器的输入端设置有第一阀门，所述备用离子过滤器的输入端设置有第二阀门，所述第一阀门、所述第二阀门分别与所述控制器电连接，所述第一阀门的初始工作状态为打开，所述第二阀门的初始工作状态为关闭；

所述控制器，还用于：

在确定所述冷却系统的更换目标为离子过滤器的情况下，控制所述第一阀门的目标工作状态为关闭、所述第二阀门的目标工作状态为打开。

优选的，所述控制器，还用于：

如果所述冷却液电导率不大于所述电导率阈值，预测所述冷却系统的电导率超标时间。

优选的，所述控制器，还用于：

基于所述电导率超标时间执行告警事件。

优选的，所述离子浓度传感器为多个；

用于获取所述冷却液电导率的所述控制器，具体用于：

获取每个所述离子浓度传感器的冷却液电导率；根据每个所述离子浓度传感器的冷却液电导率确定一个目标冷却液电导率。

一种燃料电池发动机监控方法，所述方法应用于控制器，所述方法包括：

获取冷却液电导率，所述冷却液电导率是离子浓度传感器监测的，所述离子浓度传感器设置在冷却系统的冷却液主管道上；

基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果。

优选的，所述基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果，包括：

判断所述冷却液电导率是否大于预设的电导率阈值；

如果所述冷却液电导率不大于所述电导率阈值，确定所述冷却系统的电导率不超标；

如果所述冷却液电导率大于所述电导率阈值，获取距离当前时刻最近的一个车辆停机时长；

判断所述车辆停机时长是否为第一次获取；

如果所述车辆停机时长为第一次获取，判断所述车辆停机时长是否大于预设的停机时长阈值；

如果所述车辆停机时长大于所述停机时长阈值，控制所述冷却系统中的水泵工作，并返回执行所述获取所述冷却液电导率；

如果所述车辆停机时长不为第一次获取或者所述车辆停机时长不大于所述停机时长阈值，确定所述冷却系统的电导率超标。

优选的，所述方法还包括：

在确定所述冷却液电导率超标的情况下，计算所述冷却液电导率的增长速率；

判断所述冷却液电导率的增长速率是否大于预设的增长速率阈值；

如果所述冷却液电导率的增长速率大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为冷却液；

如果所述冷却液电导率的增长速率不大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为离子过滤器。

以上本发明提供的燃料电池发动机监控系统及方法，在冷却系统的基础上，增加设置在冷却液主管道上的离子浓度传感器，由离子浓度传感器监测冷却液电导率，控制器基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果。基于本发明可以智能实时监测冷却液电导率，减少甚至避免冷却液电导率超标对电堆造成的损坏，保证整车安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为冷却系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的燃料电池发动机监控系统的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的燃料电池发动机监控系统的另一结构示意图；

图4为本发明实施例公开的燃料电池发动机监控方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为冷却系统的结构示意图。参见图1，冷却系统包括：膨胀水箱1，氢气浓度传感器2，液位传感器3，水泵4，颗粒过滤器5，电动三通阀6，散热器总成7，PTC加热器8，第一温、压传感器9，离子过滤器10，电机控制器11，中冷器12，电堆13，第二温、压传感器14。

基于图1所示的冷却系统，本发明实施例提供一种燃料电池发动机监控系统，该系统包括冷却系统和控制器，该控制器可以为电机控制器11，还可以为其他控制器，比如整车控制器，本实施例对此不做限定。

图2为本发明实施例提供的燃料电池发动机监控系统的结构示意图。参见图2，冷却系统的冷却液主管道上设置有离子浓度传感器15，该离子浓度传感器15与控制器通信连接(图2中未示出通信连接的关系)。

需要说明的是，图2中离子浓度传感器15的设置位置仅为示例，离子浓度传感器15还可以设置于冷却液主管道(图2中用线条加粗来表示)的其他位置，本实施例对此不做限定。

离子浓度传感器15，用于监测冷却液电导率。

本实施例中，离子浓度传感器15是一种可以监测冷却液电导率的传感器。

控制器，用于获取冷却液电导率；基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果。

本实施例中，可以预先设置一个电导率允许范围，如果冷却液电导率在该电导率允许范围内，则可以确定冷却系统的电导率不超标，反之，则可以确定冷却系统的电导率超标。

当然，为提高超标监控的准确率，离子浓度传感器15为多个。此时，控制器获取每个离子浓度传感器15的冷却液电导率；根据每个离子浓度传感器15的冷却液电导率确定一个目标冷却液电导率。

具体的，可以将所有离子浓度传感器15的冷却液电导率的均值、或者其中一个离子浓度传感器15的冷却液电导率作为目标冷却液电导率(比如最接近均值的一个冷却液电导率，再比如最大的冷却液电导率)，进一步基于该目标冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果。

在其他一些实施例中，为避免车辆长时间停机冷却液电导率分布不均导致监控失误，用于基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果的控制器，具体用于：

判断冷却液电导率是否大于预设的电导率阈值；如果冷却液电导率不大于电导率阈值，确定冷却系统的电导率不超标；如果冷却液电导率大于电导率阈值，获取距离当前时刻最近的一个车辆停机时长；判断车辆停机时长是否为第一次获取；如果车辆停机时长为第一次获取，判断车辆停机时长是否大于预设的停机时长阈值；如果车辆停机时长大于停机时长阈值，控制冷却系统中的水泵工作，并返回执行获取冷却液电导率；如果车辆停机时长不为第一次获取或者车辆停机时长不大于停机时长阈值，确定冷却系统的电导率超标。

本实施例中，预先设置一个电导率阈值，如果冷却液电导率不大于该电导率阈值，则可以确定冷却系统的电导率不超标，反之则需要获取最近的车辆停机时长，也就是整车最近一次未运行时间。如果车辆停机时长是第一次获取，则表示之前未运行过水泵4、冷却液也未循环过，反之，则表示离子浓度传感器15此时监测到的是冷却液循环后的冷却液电导率。

如果车辆停机时长为第一次获取、且车辆停机时长大于停机时长阈值(即车辆长时间停机)，即控制水泵工作一定时长，再重新获取离子浓度传感器15监测到的冷却液电导率，并重新判断冷却液电导率是否大于电导率阈值。

如果车辆停机时长为第一次获取、但车辆停机时长不大于停机时长阈值(即车辆未长时间停机)，此时冷却液电导率分布均匀，即确定冷却系统的电导率超标。

如果车辆停机时长不为第一次获取，此时经水泵工作、冷却液循环冷却液电导率分布均匀，即确定冷却系统的电导率超标。

在此基础上，为实现智能预测超标，控制器，还用于：

如果冷却液电导率不大于电导率阈值，预测冷却系统的电导率超标时间。

本实施例中，通过对当前时刻获取的冷却液电导率和历史获取的冷却液电导率可以拟合得到一个“时间—冷却液电导率”的曲线，进而在该曲线上确定电动率阈值对应的时间，该时间即为电导率超标时间。

此外，控制器可以基于电导率超标时间执行告警事件。本实施例中，控制器在距离电导率超标时间一定时间时进行告警。当然，控制器的告警形式，比如嗡鸣、再比如语音提示等等，本实施例对此不做限定。

在其他一些实施例中，为实现智能识别更换离子过滤器还是冷却液，减少维修排查时间和成本，控制器，还用于：

在确定冷却液电导率超标的情况下，计算冷却液电导率的增长速率；判断冷却液电导率的增长速率是否大于预设的增长速率阈值；如果冷却液电导率的增长速率大于预设的增长速率阈值，确定冷却系统的更换目标为冷却液；如果冷却液电导率的增长速率不大于预设的增长速率阈值，确定冷却系统的更换目标为离子过滤器。

本实施例中，离子过滤器是一种通过离子交换来降低冷却液中电导率的设备。通过对当前时刻获取的冷却液电导率和历史获取的冷却液电导率可以拟合得到一个“时间—冷却液电导率”的曲线，可以将该曲线在当前时刻的曲线斜率作为当前时刻的冷却液电导率的增长速率。如果冷却液电导率的增长速率大于增长速率阈值，则表示需要更换冷却液，反之，则需要更换离子过滤器。

在其他一些实施例中，为避免离子过滤器更换过程中停用冷却系统带来的损失。参见图3所示的燃料电池发动机监控系统，离子过滤器10包括：

主离子过滤器和备用离子过滤器，主离子过滤器的输入端设置有第一阀门，备用离子过滤器的输入端设置有第二阀门，第一阀门、第二阀门分别与控制器电连接，第一阀门的初始工作状态为打开，第二阀门的初始工作状态为关闭；

控制器，还用于：

在确定冷却系统的更换目标为离子过滤器的情况下，控制第一阀门的目标工作状态为关闭、第二阀门的目标工作状态为打开。

本实施例中，如果需要更换离子过滤器，则将主离子过滤器的工作状态由打开切换为关闭、将备用离子过滤器的工作状态由关闭切换为打开。这就可以在不放冷却液的前提下更换离子过滤器，减少维修难度和时间。

本发明实施例提供的燃料电池发动机监控系统，在冷却系统的基础上，增加设置在冷却液主管道上的离子浓度传感器，由离子浓度传感器监测冷却液电导率，控制器基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果。基于本发明可以智能实时监测冷却液电导率，减少甚至避免冷却液电导率超标对电堆造成的损坏，保证整车安全。

基于上述实施例提供的燃料电池发动机监控系统，本发明实施例则提供一种燃料电池发动机监控方法，该方法应用于控制器，方法流程图如图4所示，包括如下步骤：

S10，获取冷却液电导率，冷却液电导率是离子浓度传感器监测的，离子浓度传感器设置在冷却系统的冷却液主管道上。

S20，基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果。

可选的，步骤S20“基于冷却液电导率确定冷却系统的电导率超标结果”，包括：

判断冷却液电导率是否大于预设的电导率阈值；

如果冷却液电导率不大于电导率阈值，确定冷却系统的电导率不超标；

如果冷却液电导率大于电导率阈值，获取距离当前时刻最近的一个车辆停机时长；

判断车辆停机时长是否为第一次获取；

如果车辆停机时长为第一次获取，判断车辆停机时长是否大于预设的停机时长阈值；

如果车辆停机时长大于停机时长阈值，控制冷却系统中的水泵工作，并返回执行步骤S10；

如果车辆停机时长不为第一次获取或者车辆停机时长不大于停机时长阈值，确定冷却系统的电导率超标。

可选的，上述方法还包括：

在确定冷却液电导率超标的情况下，计算冷却液电导率的增长速率；

判断冷却液电导率的增长速率是否大于预设的增长速率阈值；

如果冷却液电导率的增长速率大于预设的增长速率阈值，确定冷却系统的更换目标为冷却液；

如果冷却液电导率的增长速率不大于预设的增长速率阈值，确定冷却系统的更换目标为离子过滤器。

可选的，上述方法还包括：

如果冷却液电导率不大于电导率阈值，预测冷却系统的电导率超标时间。

可选的，上述方法还包括：

基于电导率超标时间执行告警事件。

本发明实施例提供的燃料电池发动机监控方法，可以智能实时监测冷却液电导率，减少甚至避免冷却液电导率超标对电堆造成的损坏，保证整车安全。

以上对本发明所提供的一种燃料电池发动机监控系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池发动机监控系统，所述系统包括冷却系统和控制器，其特征在于，所述冷却系统还包括：设置在冷却液主管道上的离子浓度传感器，所述离子浓度传感器与所述控制器通信连接；

所述离子浓度传感器，用于监测冷却液电导率；

所述控制器，用于获取所述冷却液电导率；基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果；

用于基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果的所述控制器，具体用于：

判断所述冷却液电导率是否大于预设的电导率阈值；如果所述冷却液电导率不大于所述电导率阈值，确定所述冷却系统的电导率不超标；如果所述冷却液电导率大于所述电导率阈值，获取距离当前时刻最近的一个车辆停机时长；判断所述车辆停机时长是否为第一次获取；如果所述车辆停机时长为第一次获取，判断所述车辆停机时长是否大于预设的停机时长阈值；如果所述车辆停机时长大于所述停机时长阈值，控制所述冷却系统中的水泵工作，并返回执行所述获取所述冷却液电导率；如果所述车辆停机时长不为第一次获取或者所述车辆停机时长不大于所述停机时长阈值，确定所述冷却系统的电导率超标。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

在确定所述冷却液电导率超标的情况下，计算所述冷却液电导率的增长速率；判断所述冷却液电导率的增长速率是否大于预设的增长速率阈值；如果所述冷却液电导率的增长速率大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为冷却液；如果所述冷却液电导率的增长速率不大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为离子过滤器。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述离子过滤器包括：主离子过滤器和备用离子过滤器，所述主离子过滤器的输入端设置有第一阀门，所述备用离子过滤器的输入端设置有第二阀门，所述第一阀门、所述第二阀门分别与所述控制器电连接，所述第一阀门的初始工作状态为打开，所述第二阀门的初始工作状态为关闭；

所述控制器，还用于：

在确定所述冷却系统的更换目标为离子过滤器的情况下，控制所述第一阀门的目标工作状态为关闭、所述第二阀门的目标工作状态为打开。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

如果所述冷却液电导率不大于所述电导率阈值，预测所述冷却系统的电导率超标时间。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

基于所述电导率超标时间执行告警事件。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述离子浓度传感器为多个；

用于获取所述冷却液电导率的所述控制器，具体用于：

获取每个所述离子浓度传感器的冷却液电导率；根据每个所述离子浓度传感器的冷却液电导率确定一个目标冷却液电导率。

7.一种燃料电池发动机监控方法，其特征在于，所述方法应用于控制器，所述方法包括：

获取冷却液电导率，所述冷却液电导率是离子浓度传感器监测的，所述离子浓度传感器设置在冷却系统的冷却液主管道上；

基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果；

所述基于所述冷却液电导率确定所述冷却系统的电导率超标结果，包括：

判断所述冷却液电导率是否大于预设的电导率阈值；

如果所述冷却液电导率不大于所述电导率阈值，确定所述冷却系统的电导率不超标；

如果所述冷却液电导率大于所述电导率阈值，获取距离当前时刻最近的一个车辆停机时长；

判断所述车辆停机时长是否为第一次获取；

如果所述车辆停机时长为第一次获取，判断所述车辆停机时长是否大于预设的停机时长阈值；

如果所述车辆停机时长大于所述停机时长阈值，控制所述冷却系统中的水泵工作，并返回执行所述获取所述冷却液电导率；

如果所述车辆停机时长不为第一次获取或者所述车辆停机时长不大于所述停机时长阈值，确定所述冷却系统的电导率超标。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述冷却液电导率超标的情况下，计算所述冷却液电导率的增长速率；

判断所述冷却液电导率的增长速率是否大于预设的增长速率阈值；

如果所述冷却液电导率的增长速率大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为冷却液；

如果所述冷却液电导率的增长速率不大于预设的增长速率阈值，确定所述冷却系统的更换目标为离子过滤器。

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