CN111332156A - 燃料电池车的安全控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池车的安全控制系统，包括控制器、氢气组件、检测组件和触发组件，所述检测组件通过触发组件与控制器电连接，检测组件还直接与控制器电连接，控制器与氢气组件电连接，控制器处于休眠状态，检测组件和触发组件以mW级功率运行，检测组件检测氢气组件是否发生异常，检测组件在检测到异常时通过触发组件向控制器发出触发信号唤醒控制器，控制器从检测组件获得检测数值，控制器根据检测组件检测到的数值执行预设的安全指令。这种安全控制系统的优点在于：控制器在不处于常电模式情况下也能够执行安全操作并判断传感器信号是否正常,提高了能源利用率和安全等级。

Description

燃料电池车的安全控制系统
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆控制领域，具体而言，涉及一种燃料电池车的安全控制系统。
背景技术
氢燃料电池是一种将氢与氧反应产生的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，具有发电效率高，环境污染小等优点，因此被广泛应用于汽车领域。储存和供应氢气系统作为车载燃料电池发动机的燃料储存和供应装置，在氢能源车发展中是不可或缺的一部分，扮演着非常重要的角色。储存和供应氢气系统的安全等级制约着氢能源车的整体安全的发展进步。
目前氢燃料电池车辆在处于静置状态、加氢状态或者在纯电动系统和氢燃料电池系统同时存在的混合动力系统处于只运行纯电动系统而不运行燃料电池系统的状态时，控制燃料电池储供氢系统工作和执行安全操作的控制器无大功率输出功能，无CAN通信功能、车辆减少信息的传输和交互，减少功率损耗。此时，只有传感器这样的低功率部件运行，实时监控异常状态。车辆的这种低功率运行状态有助于减少整车的功率损耗。
在现有的技术方案中，当氢燃料电池车辆处于上述低功率状态或休眠状态时，控制器由于硬件设计无法进行测试和处理信号，不能对传感器检测到的异常信号进行处理。如果燃料电池车辆存在异常情况而不及时处理的话就有可能影响氢系统的安全，进而威胁整车安全。
综上所述，需要提供一种燃料电池车的安全控制系统，其能够克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种燃料电池车的安全控制系统，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种燃料电池车的安全控制系统,其中所述燃料电池车的安全控制系统包括控制器、氢气组件、检测组件和触发组件，所述检测组件通过触发组件与控制器电连接，检测组件还直接与控制器电连接，控制器与氢气组件电连接，控制器处于休眠状态，检测组件和触发组件以mW级功率运行，检测组件检测氢气组件是否发生异常，检测组件在检测到异常时通过触发组件向控制器发出触发信号唤醒控制器，控制器从检测组件获得检测数值，控制器根据检测组件检测到的数值执行预设的安全指令。所述控制器用于控制燃料电池储供氢系统工作和执行安全操作。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述控制器执行预设的安全指令并再次根据检测组件检测的数据判断氢气组件的状态，若在预设的时间车内检测组件检测的数据均在预设的正常范围内，控制器进入休眠状态。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述控制器执行预设的安全指令并再次根据检测组件检测的数据判断氢气组件的状态，若在预设的时间车内检测组件检测的数据依然不处于预设的正常范围内，控制器按照执行预设的安全指令执行后续处理。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述检测组件包括气压计、温度计和氢气浓度计，气压计、温度计和氢气浓度计分别通过触发组件与控制器电连接，气压计、温度计和氢气浓度计还分别直接与控制器电连接，气压计检测氢气组件中的氢气压力，温度计检测氢气组件的温度，氢气浓度计检测环境氢气浓度。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述触发组件包括多组滤波电路、多组比较电路、或门电路和触发电路，所述气压计、温度计和氢气浓度计分别通过滤波电路与比较电路电连接，多组比较电路分别与或门电路电连接，或门电路与触发电路电连接，触发电路与控制器电连接。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述控制器包括电源管理模块和CAN通信模块，电源管理模块用于控制控制器的运行模式，CAN通信模块用于发送和接收信息。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述安全指令包括发出报警信号，控制燃料电池车的换气组件进行换气，控制氢气组件进行排气。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述氢气组件包括供氢部件、储氢部件、注氢部件、第一管路和第二管路，储氢部件包括多个储氢气瓶和多个瓶口阀，每个储氢气瓶的瓶口均设有瓶口阀，注氢部件通过第一管路分别与供氢部件和储氢部件的多个瓶口阀连通，供氢部件通过第二管路和外部燃料电池发动机连通，所述检测组件检测氢气组件是否发生异常，控制器控制瓶口阀的打开与关闭。
该燃料电池车的安全控制系统的优点在于：对低功率信号的电路和高功率信号电路实行分开管理，车载气系统中可以根据检测到的压力、温度、浓度的异常信号执行有效的安全防护机制，提高了整套储存和供应氢气系统的防护等级；同时，控制器在不处于常电模式情况下也能够执行安全操作并判断传感器信号是否正常及是否需要恢复休眠模式降低整车功率损耗；提高能源利用率，提高安全等级。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池车的安全控制系统的框图；
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的燃料电池车的安全控制系统的氢气组件的框图。
具体实施方式
图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池车的安全控制系统的框图。如图1所示，所述燃料电池车的安全控制系统包括控制器1、氢气组件2、检测组件3和触发组件4，检测组件3通过触发组件4与控制器1电连接，检测组件3还直接与控制器1电连接，控制器1与氢气组件2电连接，控制器1处于休眠状态，检测组件3和触发组件4以低功率状态运行，所述低功率状态指以mW级功率运行，检测组件3检测氢气组件2是否发生异常，检测组件3在检测到异常时通过触发组件4向控制器1发出触发信号唤醒控制器1，控制器1被唤醒后以高功率状态运行，所述高功率状态指以至少W级功率运行，控制器1被唤醒后从检测组件3获得检测数值,控制器1根据检测组件3检测到的数值执行预设的安全指令。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中控制器1处于休眠状态是指在车辆处于静置状态、加氢状态或者在纯电动系统和燃料电池系统同时存在的混合动力系统中只运行纯电动系统而不运行燃料电池系统的状态。控制器1处于休眠状态时车辆控制系统无大功率输出功能,无CAN通信功能,,只有传感器或部分低功率部件运行，实时监控车辆异常状态休眠状态。是一种低功率运行状态，有助于减少整车的功率损耗。所述大功率输出是指至少W级功率的输出。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述控制器1执行预设的安全指令并再次根据检测组件3检测的数据判断氢气组件2的状态，若在预设的时间车内检测组件3检测的数据均在预设的正常范围内，控制器1进入休眠状态。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述检测组件3包括气压计31、温度计32和氢气浓度计33，气压计31、温度计32和氢气浓度计33分别通过触发组件4与控制器1电连接，气压计31、温度计32和氢气浓度计33还分别直接与控制器1电连接，气压计31检测氢气组件2中的氢气压力，温度计32检测氢气组件2的温度，氢气浓度计33检测环境氢气浓度。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述触发组件4包括多组滤波电路41、多组比较电路42、或门电路43和触发电路44，所述气压计31、温度计32和氢气浓度计33分别通过滤波电路41与比较电路42电连接，多组比较电路42分别与或门电路43电连接，或门电路43与触发电路44电连接，触发电路44与控制器1电连接。滤波电路41用于滤除信号的纹波排除干扰信号，如短暂的峰值脉冲等；比较电路42将经过滤波的信号与预设的信号范围相比较并判断输入值是否正常，若超出正常信号或不在正常信号范围内则表明有异常情况，输出高/低电平信号；若压力信号、温度信号或浓度信号中有至少一个输出高/低电平信号则或门电路43激活触发电路44，触发电路44输出高/低电平作为唤醒控制器1的有效使能信号，其中输出高或低电平可以根据控制器实际情况进行调整。高电平，指的是与低电平相对的高电压，在逻辑电平中，保证逻辑门的输入为高电平时所允许的最小输入高电平，当输入电平高于预设的输入高电压(Vih)时，则认为输入电平为高电平。低电平，指是与高电平相对的低电压，是保证逻辑门的输入为低电平时所允许的最大输入低电平，当预设的输入电平低于(Vil)时，则认为输入电平为低电平。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述控制器1包括电源管理模块11和CAN通信模块12，电源管理模块11用于控制控制器1的运行模式，CAN通信模块12用于发送和接收信息。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，其中所述安全指令包括但不限于发出报警信号，控制燃料电池车的换气组件进行换气和/或控制氢气组件2进行排气等。
图2示出了如图1所示的根据本发明一个实施方式的燃料电池车的安全控制系统的氢气组件2的框图。如图2所示，所述氢气组件2包括供氢组件A、储氢组件B、注氢组件C、第一管路E和第二管路F，储氢组件B包括多个储氢气瓶B1和多个瓶口阀B2，每个储氢气瓶B1上均设有温度计32，每个储氢气瓶B1的瓶口均设有瓶口阀B2，注氢组件C通过第一管路E分别与供氢组件A和储氢组件B的多个瓶口阀B2连通，供氢组件A通过第二管路F和外部燃料电池D发动机连通，气压计31设置在第一管路E上。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池车的安全控制系统，所述检测组件3设置在氢气组件2上，优选地每个储氢气瓶B1上均设有温度计32，气压计31设置在第一管路E上，氢气浓度计33设置在氢气组件2外侧用于测试环境中的氢气浓度。除上述设置方式外，检测组件3的气压计31、温度计32和氢气浓度计33还可以根据保障车辆安全的需要设置在氢气组件2或燃料电池车的其它部位。
该燃料电池车的安全控制系统的优点在于：对低功率信号的电路和高功率信号电路实行分开管理，车载气系统中可以根据检测到的压力、温度、浓度的异常信号执行有效的安全防护机制，提高了整套储存和供应氢气系统的防护等级；同时，控制器在不处于常电模式情况下也能够执行安全操作并判断传感器信号是否正常及是否需要恢复休眠模式降低整车功率损耗；提高能源利用率，提高安全等级。
当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的设备由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。

Claims (8)

1.一种燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述燃料电池车的安全控制系统包括控制器、氢气组件、检测组件和触发组件，所述检测组件通过触发组件与控制器电连接，检测组件还直接与控制器电连接，控制器与氢气组件电连接，控制器处于休眠状态，检测组件和触发组件以mW级功率运行，检测组件检测氢气组件是否发生异常，检测组件在检测到异常时通过触发组件向控制器发出触发信号唤醒控制器，控制器从检测组件获得检测数值，控制器根据检测组件检测到的数值执行预设的安全指令。
2.如权利要求1所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述控制器执行预设的安全指令并再次根据检测组件检测的数据判断氢气组件的状态，若在预设的时间车内检测组件检测的数据均在预设的正常范围内，控制器再次进入休眠状态。
3.如权利要求2所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述控制器执行预设的安全指令并再次根据检测组件检测的数据判断氢气组件的状态，若在预设的时间车内检测组件检测的数据依然不处于预设的正常范围内，控制器按照执行预设的安全指令执行后续处理。
4.如权利要求3所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述检测组件包括气压计、温度计和氢气浓度计，气压计、温度计和氢气浓度计分别通过触发组件与控制器电连接，气压计、温度计和氢气浓度计还分别直接与控制器电连接，气压计检测氢气组件中的氢气压力，温度计检测氢气组件的温度，氢气浓度计检测环境氢气浓度。
5.如权利要求4所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述触发组件包括多组滤波电路、多组比较电路、或门电路和触发电路，所述气压计、温度计和氢气浓度计分别通过滤波电路与比较电路电连接，多组比较电路分别与或门电路电连接，或门电路与触发电路电连接，触发电路与控制器电连接。
6.如权利要求4所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述控制器包括电源管理模块和CAN通信模块，电源管理模块用于控制控制器的运行模式，CAN通信模块用于发送和接收信息。
7.如权利要求3所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述安全指令包括发出报警信号，控制燃料电池车的换气组件进行换气，控制氢气组件进行排气。
8.如权利要求1-7中任一权利要求所述的燃料电池车的安全控制系统，其特征在于，所述氢气组件包括供氢部件、储氢部件、注氢部件、第一管路和第二管路，储氢部件包括多个储氢气瓶和多个瓶口阀，每个储氢气瓶的瓶口均设有瓶口阀，注氢部件通过第一管路分别与供氢部件和储氢部件的多个瓶口阀连通，供氢部件通过第二管路和外部燃料电池发动机连通，所述检测组件检测氢气组件是否发生异常，控制器控制瓶口阀的打开与关闭。
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