CN111029618B - 一种燃料电池供氢系统及其故障诊断处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池领域，公开一种燃料电池供氢系统及其故障诊断处理方法。所述燃料电池供氢系统包括依次串联设置的氢气源、开关阀、三位三通阀、供给气路、紧急排气阀、压力传感器和燃料电池堆，供给气路包括并联设置的第一气路和第二气路，氢气源的氢气通过三位三通阀输送至第一气路和/或第二气路，第一气路上设置有第一氢进阀，第二气路上设置有第二氢进阀，三位三通阀置于第一位置时，第一气路堵塞，第二气路接通，三位三通阀置于第二位置时，第一气路和第二气路均接通，三位三通阀置于第三位置时，第一气路接通，第二气路堵塞。本发明能够保证氢气供给，诊断出氢进阀故障，并在两路氢进阀任意一路故障时，通过处理维持氢供给系统继续工作。

Description

一种燃料电池供氢系统及其故障诊断处理方法

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，尤其涉及一种燃料电池供氢系统及其故障诊断处理方法。

背景技术

氢进阀也称为氢喷射器，其通过周期性开启，将氢气从氢瓶供给到燃料电池系统，由于氢进阀直接影响供给到燃料电池的氢量，当氢进阀故障导致供气过多时，会损坏燃料电池堆，供气过少时，无法保证发电继续进行。所以氢进阀极为重要，由于氢进阀需要经常开关，也使氢进阀故障频繁，保证其正常工作并监测其状态显得尤为重要。

现有燃料电池供氢系统只有一个氢进阀，或有两个或多个并联，但均未考虑详细的氢进阀故障诊断处理方法，未全面考虑阀门可能出现未开启直通故障、无法开启的堵塞故障或开启后无法关闭的故障，且在单一氢进阀出现故障后均无法供氢，致使燃料电池系统瘫痪。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供一种燃料电池供氢系统及其故障诊断处理方法，保证氢气供给，能够诊断出氢进阀的故障。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种燃料电池供氢系统，包括依次串联设置的氢气源、开关阀、三位三通阀、供给气路、紧急排气阀、压力传感器和燃料电池堆；

所述供给气路包括并联设置的第一气路和第二气路，所述氢气源的氢气通过所述三位三通阀输送至所述第一气路和/或所述第二气路，所述第一气路上设置有第一氢进阀，所述第二气路上设置有第二氢进阀；

所述三位三通阀置于第一位置时，所述第一气路堵塞，所述第二气路接通，所述三位三通阀置于第二位置时，所述第一气路和所述第二气路均接通，所述三位三通阀置于第三位置时，所述第一气路接通，所述第二气路堵塞。

一种燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，用于诊断如上所述的燃料电池供氢系统，包括上电自检方法，所述上电自检方法包括以下步骤：

关闭第一氢进阀、第二氢进阀和紧急排气阀，并将三位三通阀置于第二位置，打开开关阀，在第一时间段内判断压力传感器的压力值是否升高到第一预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障，跳转至步骤S1000，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障，跳转至步骤S2000；

S1000、打开紧急排气阀，并将三位三通阀置于第一位置，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，判断在第一时间段内压力传感器的压力值是否再次升高到第一预设阈值，若是，则第二氢进阀为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀为未开启直通故障；

S2000、第一氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，若否，则第一氢进阀无堵塞故障。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，步骤S1000包括：

S1100、当第二氢进阀为未开启直通故障时，打开紧急排气阀，并将三位三通阀置于第三位置，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，判断在第一时间段内压力传感器的压力值是否再次升高到第一预设阈值，若是，则第一氢进阀为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀无未开启直通故障；

S1200、当第一氢进阀为未开启直通故障时，将第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第二氢进阀为堵塞故障，关闭开关阀，若否，则第二氢进阀无堵塞故障。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，步骤S1100包括：

S1110、当第一氢进阀为未开启直通故障时，打开紧急排气阀，关闭开关阀，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第一氢进阀和第二氢进阀均为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1120、当第一氢进阀无未开启直通故障时，将第一氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，关闭开关阀，若否，则第一氢进阀无堵塞故障。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，步骤S1120包括：

S1121、第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1122、当第一氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，步骤S1200包括：

S1210、第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1220、当第二氢进阀无堵塞故障，则判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第二氢进阀为开启后无法关闭故障，第一氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；若否，则第二氢进阀为正常工作状态，第一氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，步骤S2000包括：

S2100、当第一氢进阀为堵塞故障时，三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则关闭开关阀，第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2110、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S2200、当第一氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，若否，则第一氢进阀为正常工作状态。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，步骤S2200包括：

S2210、当第一氢进阀为开启后无法关闭故障时，打开紧急排气阀，将三位三通阀置于第一位置，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，并将第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则关闭开关阀，第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若是，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2211、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀和第二氢进阀均为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S2220、当第一氢进阀为正常工作状态工作时，第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2221、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，三位三通阀置于第三位置，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为开启后无法关闭故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均为正常工作状态，将三位三通阀置于第二位置，执行双路工作模式。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，还包括双路工作模式故障诊断处理方法，所述双路工作模式故障诊断处理方法包括以下步骤：

S3000、根据燃料电池系统需求氢气量，第一氢进阀和第二氢进阀在相应开启周期与开启时间状态下工作，判断压力传感器的压力升高值是否达到第四预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障；

S3100、当第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障时，将三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力升高值是否恢复，若是，则第一氢进阀为未开启直通故障，若否，则第二氢进阀为未开启直通故障；

S3110、当第一氢进阀为未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，第一氢进阀为未开启直通故障，第二氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为未开启直通故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S3120、当第二氢进阀为未开启直通故障时，将三位三通阀置于第三位置，第一氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力升高值是否恢复，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀不均为未开启直通故障，若否，则关闭开关阀，第一氢进阀和第二氢进阀均为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S3121、当第一氢进阀和第二氢进阀不均为未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式；

S3200、当第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为堵塞故障，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均工作正常，将三位三通阀置于第二位置，继续执行双路工作模式；

S3210、当第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为堵塞故障时，将三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力降低值是否恢复，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式，若否，则第二氢进阀为堵塞故障；

S3211、当第二氢进阀为堵塞故障时，将三位三通阀置于第三位置，第一氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力降低值是否恢复，若是，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为堵塞故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则关闭开关阀，第一氢进阀和第二氢进阀均为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

当压力升高值达到第六预设阈值，打开紧急排气阀，直到压力传感器的压力升高值恢复，再关闭紧急排气阀。

作为本发明的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法的优选方案，还包括单路工作故障诊断处理方法，所述单路工作故障诊断处理方法包括以下步骤：

S4000、将三位三通阀置于第一位置或第三位置，根据燃料电池系统需求氢气量，第一氢进阀或第二氢进阀在相应开启周期与开启时间状态下工作，判断压力传感器的压力升高值是否达到第四预设阈值，若是，则关闭开关阀，原处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀无未开启直通故障；

S4100、当处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀无未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，原处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为正常工作状态，继续执行单路工作模式。

本发明的有益效果为：

本发明提供的燃料电池供氢系统及其故障诊断处理方法，燃料电池供氢系统包括依次串联设置的氢气源、开关阀、三位三通阀、供给气路、紧急排气阀、压力传感器和燃料电池堆，供给气路包括并联设置的第一气路和第二气路，氢气源的氢气通过三位三通阀输送至第一气路和/或第二气路，第一气路上设置有第一氢进阀，第二气路上设置有第二氢进阀，三位三通阀置于第一位置时，第一气路堵塞，第二气路接通，三位三通阀置于第二位置时，第一气路和第二气路均接通，三位三通阀置于第三位置时，第一气路接通，第二气路堵塞。本发明结合燃料电池系统的实际使用情况，采用三位三通阀与两个氢进阀组合使用的供氢系统方案，并详细阐述了上电自检过程中、双路工作过程中和单路工作过程中对两个氢进阀的故障诊断处理方法，上电自检过程中可判断两个氢进阀的堵塞故障、未开启直通故障和开启后无法关闭故障，执行双路工作模式过程中和单路工作过程中，有效识别氢进阀的堵塞故障和开启后无法关闭故障，故障诊断完善，可保证一个氢进阀故障时供氢系统能够继续工作，并在氢压过高时打开紧急排气阀避免损坏燃料电池堆，能够保证燃料电池系统的氢气正常供给。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明具体实施方式提供的燃料电池供氢系统的结构示意图。

图中：

1-氢气源；2-开关阀；3-减压阀；4-三位三通阀；5-第一气路；6-第二气路；7-第一氢进阀；8-第二氢进阀；9-压力传感器；10-紧急排气阀；11-燃料电池堆。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供一种燃料电池供氢系统，如图1所示，该燃料电池供氢系统包括依次串联设置的氢气源1、开关阀2、三位三通阀4、供给气路、紧急排气阀10、压力传感器9和燃料电池堆11。氢气源1可以为储存高压氢气的氢瓶，开关阀2位于氢瓶的瓶口处，用于切断氢气供给，开关阀2与三位三通阀4之间还设置有减压阀3，用于将高压氢气压力调节为氢进阀许用压力，三位三通阀4用于改变氢气供给通道，紧急排气阀10用于压力过高时避免损坏燃料电池堆11，压力传感器9用于测量入堆前的氢压。

供给气路包括并联设置的第一气路5和第二气路6，氢气源1的氢气通过三位三通阀4输送至第一气路5和/或第二气路6，第一气路5上设置有第一氢进阀7，第二气路6上设置有第二氢进阀8。三位三通阀4置于第一位置时，第一气路5堵塞，第二气路6接通，三位三通阀4置于第二位置时，第一气路5和第二气路6均接通，三位三通阀4置于第三位置时，第一气路5接通，第二气路6堵塞。

本实施例提供的燃料电池供氢系统，结合燃料电池系统的实际使用情况，采用三位三通阀4与两个氢进阀组合使用的供氢系统方案，并详细阐述了上电自检过程中、双路工作过程中和单路工作过程中对两个氢进阀的故障诊断处理方法，上电自检过程中可判断两个氢进阀的堵塞故障、未开启直通故障和开启后无法关闭故障，执行双路工作模式过程中和单路工作过程中，有效识别氢进阀的堵塞故障和开启后无法关闭故障，故障诊断完善，可保证一个氢进阀故障时供氢系统能够继续工作，并在氢压过高时打开紧急排气阀10避免损坏燃料电池堆11，能够保证燃料电池系统的氢气正常供给。

本实施例还提供一种燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，用于诊断上述的燃料电池供氢系统，该燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法包括上电自检方法，所述上电自检方法包括以下步骤：

关闭第一氢进阀、第二氢进阀和紧急排气阀，并将三位三通阀置于第二位置，打开开关阀，在第一时间段内判断压力传感器的压力值是否升高到第一预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障，跳转至步骤S1000，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障，跳转至步骤S2000；

S1000、打开紧急排气阀，并将三位三通阀置于第一位置，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，判断在第一时间段内压力传感器的压力值是否再次升高到第一预设阈值，若是，则第二氢进阀为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀为未开启直通故障；

S2000、第一氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，若否，则第一氢进阀无堵塞故障。

其中，步骤S1000包括：

S1100、当第二氢进阀为未开启直通故障时，打开紧急排气阀，并将三位三通阀置于第三位置，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，判断在第一时间段内压力传感器的压力值是否再次升高到第一预设阈值，若是，则第一氢进阀为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀无未开启直通故障；

S1200、当第一氢进阀为未开启直通故障时，将第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第二氢进阀为堵塞故障，关闭开关阀，若否，则第二氢进阀无堵塞故障。

其中，步骤S1100包括：

S1110、当第一氢进阀为未开启直通故障时，打开紧急排气阀，关闭开关阀，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第一氢进阀和第二氢进阀均为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1120、当第一氢进阀无未开启直通故障时，将第一氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，关闭开关阀，若否，则第一氢进阀无堵塞故障。

其中，步骤S1120包括：

S1121、第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1122、当第一氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式。

其中，步骤S1200包括：

S1210、第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1220、当第二氢进阀无堵塞故障，则判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第二氢进阀为开启后无法关闭故障，第一氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；若否，则第二氢进阀为正常工作状态，第一氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式。

其中，步骤S2000包括：

S2100、当第一氢进阀为堵塞故障时，三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则关闭开关阀，第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2110、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S2200、当第一氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，若否，则第一氢进阀为正常工作状态。

其中，步骤S2200包括：

S2210、当第一氢进阀为开启后无法关闭故障时，打开紧急排气阀，将三位三通阀置于第一位置，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，并将第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则关闭开关阀，第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若是，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2211、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀和第二氢进阀均为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S2220、当第一氢进阀为正常工作状态工作时，第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2221、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，三位三通阀置于第三位置，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为开启后无法关闭故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均为正常工作状态，将三位三通阀置于第二位置，执行双路工作模式。

该燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法还包括双路工作模式故障诊断处理方法，所述双路工作模式故障诊断处理方法包括以下步骤：

S3000、根据燃料电池系统需求氢气量，第一氢进阀和第二氢进阀在相应开启周期与开启时间状态下工作，判断压力传感器的压力升高值是否达到第四预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障；

S3100、当第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障时，将三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力升高值是否恢复，若是，则第一氢进阀为未开启直通故障，若否，则第二氢进阀为未开启直通故障；

S3110、当第一氢进阀为未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，第一氢进阀为未开启直通故障，第二氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为未开启直通故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S3120、当第二氢进阀为未开启直通故障时，将三位三通阀置于第三位置，第一氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力升高值是否恢复，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀不均为未开启直通故障，若否，则关闭开关阀，第一氢进阀和第二氢进阀均为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S3121、当第一氢进阀和第二氢进阀不均为未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式；

S3200、当第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为堵塞故障，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均工作正常，将三位三通阀置于第二位置，继续执行双路工作模式；

S3210、当第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为堵塞故障时，将三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力降低值是否恢复，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式，若否，则第二氢进阀为堵塞故障；

S3211、当第二氢进阀为堵塞故障时，将三位三通阀置于第三位置，第一氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力降低值是否恢复，若是，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为堵塞故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则关闭开关阀，第一氢进阀和第二氢进阀均为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

为保护燃料电池供氢系统，当压力升高值达到第六预设阈值，打开紧急排气阀，直到压力传感器的压力升高值恢复，再关闭紧急排气阀。

该燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法还包括单路工作故障诊断处理方法，所述单路工作故障诊断处理方法包括以下步骤：

S4000、将三位三通阀置于第一位置或第三位置，根据燃料电池系统需求氢气量，第一氢进阀或第二氢进阀在相应开启周期与开启时间状态下工作，判断压力传感器的压力升高值是否达到第四预设阈值，若是，则关闭开关阀，原处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀无未开启直通故障；

S4100、当处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀无未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，原处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为正常工作状态，继续执行单路工作模式。

本实施例提供的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，结合燃料电池系统的实际使用情况，采用三位三通阀与两个氢进阀组合使用的供氢系统方案，并详细阐述了上电自检过程中、双路工作过程中和单路工作过程中对两个氢进阀的故障诊断处理方法，上电自检过程中可判断两个氢进阀的堵塞故障、未开启直通故障和开启后无法关闭故障，执行双路工作模式过程中和单路工作过程中，有效识别氢进阀的堵塞故障和开启后无法关闭故障，故障诊断完善，可保证一个氢进阀故障时供氢系统能够继续工作，并在氢压过高时打开紧急排气阀避免损坏燃料电池堆，能够保证燃料电池系统的氢气正常供给。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，用于诊断燃料电池供氢系统，所述燃料电池供氢系统包括依次串联设置的氢气源、开关阀、三位三通阀、供给气路、紧急排气阀、压力传感器和燃料电池堆；所述供给气路包括并联设置的第一气路和第二气路，所述氢气源的氢气通过所述三位三通阀输送至所述第一气路和/或所述第二气路，所述第一气路上设置有第一氢进阀，所述第二气路上设置有第二氢进阀；所述三位三通阀置于第一位置时，所述第一气路堵塞，所述第二气路接通，所述三位三通阀置于第二位置时，所述第一气路和所述第二气路均接通，所述三位三通阀置于第三位置时，所述第一气路接通，所述第二气路堵塞，所述燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法包括上电自检方法，所述上电自检方法包括以下步骤：

关闭第一氢进阀、第二氢进阀和紧急排气阀，并将三位三通阀置于第二位置，打开开关阀，在第一时间段内判断压力传感器的压力值是否升高到第一预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障，跳转至步骤S1000，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障，跳转至步骤S2000；

S1000、打开紧急排气阀，并将三位三通阀置于第一位置，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，判断在第一时间段内压力传感器的压力值是否再次升高到第一预设阈值，若是，则第二氢进阀为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀为未开启直通故障；

S2000、第一氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，若否，则第一氢进阀无堵塞故障；

所述燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法还包括双路工作模式故障诊断处理方法，所述双路工作模式故障诊断处理方法包括以下步骤：

S3000、根据燃料电池系统需求氢气量，第一氢进阀和第二氢进阀在相应开启周期与开启时间状态下工作，判断压力传感器的压力升高值是否达到第四预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障；

S3100、当第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为未开启直通故障时，将三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力升高值是否恢复，若是，则第一氢进阀为未开启直通故障，若否，则第二氢进阀为未开启直通故障；

S3110、当第一氢进阀为未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，第一氢进阀为未开启直通故障，第二氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为未开启直通故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S3120、当第二氢进阀为未开启直通故障时，将三位三通阀置于第三位置，第一氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力升高值是否恢复，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀不均为未开启直通故障，若否，则关闭开关阀，第一氢进阀和第二氢进阀均为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S3121、当第一氢进阀和第二氢进阀不均为未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式；

S3200、当第一氢进阀和第二氢进阀均无未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为堵塞故障，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均工作正常，将三位三通阀置于第二位置，继续执行双路工作模式；

S3210、当第一氢进阀和第二氢进阀至少有一个为堵塞故障时，将三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力降低值是否恢复，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式，若否，则第二氢进阀为堵塞故障；

S3211、当第二氢进阀为堵塞故障时，将三位三通阀置于第三位置，第一氢进阀开启时间不变，开启周期减半，判断压力传感器的压力降低值是否恢复，若是，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为堵塞故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则关闭开关阀，第一氢进阀和第二氢进阀均为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

当压力升高值达到第六预设阈值，打开紧急排气阀，直到压力传感器的压力升高值恢复，再关闭紧急排气阀；

所述燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法还包括单路工作故障诊断处理方法，所述单路工作故障诊断处理方法包括以下步骤：

S4000、将三位三通阀置于第一位置或第三位置，根据燃料电池系统需求氢气量，第一氢进阀或第二氢进阀在相应开启周期与开启时间状态下工作，判断压力传感器的压力升高值是否达到第四预设阈值，若是，则关闭开关阀，原处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀无未开启直通故障；

S4100、当处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀无未开启直通故障时，判断压力传感器的压力降低值是否达到第五预设阈值，若是，则关闭开关阀，原处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则处于工作状态的第一氢进阀或第二氢进阀为正常工作状态，继续执行单路工作模式。

2.根据权利要求1所述的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，步骤S1000包括：

S1100、当第二氢进阀为未开启直通故障时，打开紧急排气阀，并将三位三通阀置于第三位置，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，判断在第一时间段内压力传感器的压力值是否再次升高到第一预设阈值，若是，则第一氢进阀为未开启直通故障，若否，则第一氢进阀无未开启直通故障；

S1200、当第一氢进阀为未开启直通故障时，将第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第二氢进阀为堵塞故障，关闭开关阀，若否，则第二氢进阀无堵塞故障。

3.根据权利要求2所述的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，步骤S1100包括：

S1110、当第一氢进阀为未开启直通故障时，打开紧急排气阀，关闭开关阀，监测直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第一氢进阀和第二氢进阀均为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1120、当第一氢进阀无未开启直通故障时，将第一氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第一氢进阀为堵塞故障，关闭开关阀，若否，则第一氢进阀无堵塞故障。

4.根据权利要求3所述的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，步骤S1120包括：

S1121、第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1122、当第一氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，第二氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式。

5.根据权利要求2所述的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，步骤S1200包括：

S1210、第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；

S1220、当第二氢进阀无堵塞故障，则判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，再关闭紧急排气阀，则第二氢进阀为开启后无法关闭故障，第一氢进阀为未开启直通故障，燃料电池供氢系统无法正常工作；若否，则第二氢进阀为正常工作状态，第一氢进阀为未开启直通故障，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式。

6.根据权利要求1所述的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，步骤S2000包括：

S2100、当第一氢进阀为堵塞故障时，三位三通阀置于第一位置，第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则关闭开关阀，第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为堵塞故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2110、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为堵塞故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S2200、当第一氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，若否，则第一氢进阀为正常工作状态。

7.根据权利要求6所述的燃料电池供氢系统的故障诊断处理方法，其特征在于，步骤S2200包括：

S2210、当第一氢进阀为开启后无法关闭故障时，打开紧急排气阀，将三位三通阀置于第一位置，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，并将第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则关闭开关阀，第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若是，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2211、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，关闭开关阀，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀和第二氢进阀均为开启后无法关闭故障，燃料电池供氢系统无法正常工作，若否，则第一氢进阀为开启后无法关闭故障，第二氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第一位置，执行单路工作模式；

S2220、当第一氢进阀为正常工作状态工作时，第二氢进阀开启第二时间段后关闭，判断在第二时间段内压力传感器的压力值是否保持不变，若是，则第二氢进阀为堵塞故障，第一氢进阀为正常工作状态，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则第二氢进阀无堵塞故障；

S2221、当第二氢进阀无堵塞故障时，判断在第三时间段后压力传感器的压力值是否升高到第三预设阈值，若是，打开紧急排气阀，三位三通阀置于第三位置，直到压力传感器的压力值降低到第二预设阈值，关闭紧急排气阀，则第一氢进阀为正常工作状态，第二氢进阀为开启后无法关闭故障，将三位三通阀置于第三位置，执行单路工作模式，若否，则第一氢进阀和第二氢进阀均为正常工作状态，将三位三通阀置于第二位置，执行双路工作模式。

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