CN111376797A - 一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法及其系统 - Google Patents

一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法及其系统，检测控制方法包括启动过程控制方法、行驶过程控制方法、停车状态控制方法。启动过程控制方法中的直接启动模式、分段启动模式均有检测氢气泄露浓度HC，大于安全极限浓度H1时会断开IGN接触器，整车启动失败。行驶过程实时检测氢气泄露浓度HC，大于安全极限浓度H1时关闭所有氢瓶瓶阀，燃料电池停机，整车自动切换到纯电动模式。停车过程中会定时检测中氢气泄露浓度HC，大于安全极限浓度H1时数据上传至TBOX。本发明在氢燃料汽车启动、行驶及停车过程中均有氢气泄露检测控制策略，保证汽车氢气浓度处于安全状态，避免出现因氢气浓度过高导致安全事故。

Description

一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及氢燃料电池汽车泄露检测控制，具体地指一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法及其系统。
背景技术
随着全世界大力提倡发展氢能源战略，国内外掀起了一阵氢燃料电池汽车的浪潮，大量氢燃料电池汽车已经逐步开发面市。
目前70MPa燃料电池汽车氢气从加氢口到储氢瓶，从储氢瓶到电堆存在多处露点，包括储氢瓶和瓶阀之间，阀门和阀门之间，管接口等位置均存在泄露风险，且目前储氢系统是刚性连接，在恶劣的道路环境中，发生变形，加剧泄露的可能。目前对氢泄漏检测重点在行驶过程中浓度值的检测，但在启动和停车期间缺少对应的安全措施，即使检测到浓度值过高，进行停机处理，但无法直接确定浓度过高的位置。
因此，需要开发出一种汽车在启动、行驶及停车过程中的氢浓度检测控制方法及其系统，保证快速查找到浓度过高位置，保证整车安全。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种安全可靠的汽车在启动、行驶及停车过程中的氢浓度检测控制方法及其系统。
本发明的技术方案为：一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，包括启动过程控制方法、行驶过程控制方法、停车状态控制方法，其中启动过程控制方法的步骤为：
按下一键启动按钮使IGN ON档继电器闭合，若此时制动踏板被踩下且档位处于P或N，整车进入直接启动模式；若此时制动踏板未被踩下或档位未处于P或N，整车低压上电进入分段启动模式；
其中直接启动模式为：HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气泄露浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1，整车直接进入高压上电流程；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，断开IGN接触器，整车启动失败。
优选的，其中分段启动模式为：HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1，开始计时，若时间T1内按下一键启动按钮同时制动踏板被踩下且档位处于P或N，则整车直接进入高压上电流程，若时间T1内一直未进入高压上电流程，则时间T1后断开IGN接触器，整车启动失败；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，断开IGN接触器，整车启动失败。
优选的，行驶过程控制方法的步骤为：
HMS实时控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处氢气泄露浓度HC，并判断氢气泄露浓度HC与临界危险浓度H2、安全极限浓度H1关系，临界危险浓度H2＜安全极限浓度H1，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜临界危险浓度H2，整车继续保持氢燃料电池为动力安全行驶；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，HMS关闭所有氢瓶瓶阀，VCU发动燃料电池系统停机指令，整车自动切换到纯电动模式，整车执行非紧急故障高压下电指令；
c.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1且至少一处氢气泄露浓度HC≥临界危险浓度H2，则把满足≥临界危险浓度H2的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，仪表进行报警显示，进行手动操作。
进一步的，所述手动操作为：按下纯电模式按钮，仪表报警解除，HMS关闭所有氢瓶瓶阀，VCU发动燃料电池系统停机指令，整车自动切换到纯电动模式，整车执行非紧急故障高压下电指令。
进一步的，若情况c中未手动操作，仪表保持报警显示。
优选的，停车状态控制方法的步骤为：
步骤一、车辆熄火后，整车下电，HMS进入休眠状态，同时HMS启动基本计时器模块，当计时时间T≥t1时，HMS唤醒；
步骤二、HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至TBOX，发给后台处理，
b.若三处均满足氢气浓度泄露值HC＜安全极限浓度H1，数据不上传至TBOX；
步骤三、当计时时间T≥t2时，t2＞t1，计时器清零，HMS进入休眠状态；
步骤四、开始下一轮循环，当计时时间T≥t1时，HMS唤醒，重复步骤二和三。
本发明还提供一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制系统，包括多个氢浓度传感器，氢管理系统HMS及整车控制器VCU，所述氢浓度传感器分别布置在前机舱、乘员舱最高点、后备箱，所述氢浓度传感器与氢管理系统HMS电连接，所述氢管理系统HMS与整车控制器VCU电连接，所述氢管理系统HMS对氢浓度传感器的检测数据进行收集处理并在必要时上传至整车控制器VCU。
优选的，所述氢浓度传感器为三个，分别为设置于前机舱的第一氢浓度传感器、设置于乘员舱最高点的第二氢浓度传感器、设置于后备箱的第三氢浓度传感器。
本发明的有益效果为：
1.对车辆启动过程氢泄露进行检测，避免出现车辆长时间未运行，氢气集聚导致浓度过高，出现严重安全事故。
2.行驶过程中对氢气浓度实时检测，当浓度大于等于安全极限浓度H1时，车辆进入纯电动模式，当浓度在安全极限浓度H1以内大于等于临界危险浓度H2时，车辆发出警告，保证行驶安全。
3.停车时，整车用电器进入休眠过程，HMS设置定时唤醒功能，对氢气浓度进行检测，当检测到浓度值大于等于安全极限浓度H1时，数据上传TBOX，并在后台进行处理，保证停车过程中安全。
4.氢燃料汽车启动、行驶及停车过程中均有氢气泄露检测控制策略，保证汽车氢气浓度一直处于安全状态，避免出现因氢气浓度过高导致爆炸等严重安全事故。
附图说明
图1为本发明检测控制系统示意图
图2为本发明车辆启动过程控制流程图
图3为本发明车辆行驶过程控制流程图
图4为本发明停车状态控制流程图
其中：1-第一氢浓度传感器2-第二氢浓度传感器3-第三氢浓度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制系统，包括多个氢浓度传感器，氢管理系统HMS及整车控制器VCU，所述氢浓度传感器分别布置在前机舱、乘员舱最高点、后备箱，所述氢浓度传感器与氢管理系统HMS电连接，所述氢管理系统HMS与整车控制器VCU电连接，所述氢管理系统HMS对氢浓度传感器的检测数据进行收集处理并在必要时上传至整车控制器VCU。本实施例中，氢浓度传感器为三个，分别为设置于前机舱的第一氢浓度传感器1、设置于乘员舱最高点的第二氢浓度传感器2、设置于后备箱的第三氢浓度传感器3。
利用以上氢燃料电池汽车氢泄露检测控制系统进行氢泄露检测控制方法，包括启动过程控制方法、行驶过程控制方法、停车状态控制方法。
如图2所示，其中启动过程控制方法的步骤为：
按下一键启动按钮使IGN ON档继电器闭合，若此时制动踏板被踩下且档位处于P或N，整车进入直接启动模式；若此时制动踏板未被踩下或档位未处于P或N，整车低压上电进入分段启动模式；
其中直接启动模式为：HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气泄露浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1，整车直接进入高压上电流程；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置(传感器编号)上传至VCU，断开IGN接触器，整车启动失败。
其中分段启动模式为：HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1，开始计时，若时间T1(本实施例T1＝30min)内按下一键启动按钮同时制动踏板被踩下且档位处于P或N，则整车直接进入高压上电流程，若30min内一直未进入高压上电流程，则30min后断开IGN接触器，整车启动失败；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置(传感器编号)上传至VCU，断开IGN接触器，整车启动失败。
如图3所示，行驶过程控制方法的步骤为：
HMS实时检测前机舱、乘员舱、后备箱三处氢气泄露浓度HC，判断氢气泄露浓度HC与临界危险浓度H2、安全极限浓度H1关系，临界危险浓度H2＜安全极限浓度H1，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜临界危险浓度H2，整车继续保持氢燃料电池为动力安全行驶；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置(传感器编号)上传至VCU，HMS关闭所有氢瓶瓶阀，VCU发动燃料电池系统停机指令，整车自动切换到纯电动模式，整车执行非紧急故障高压下电指令；
c.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1且至少一处氢气泄露浓度HC≥临界危险浓度H2，则把满足≥临界危险浓度H2的氢气泄露浓度HC以及对应位置(传感器编号)上传至VCU，仪表进行报警显示，进行手动操作，若未手动操作，仪表保持报警显示。手动操作为：按下纯电模式按钮，仪表报警解除，HMS关闭所有氢瓶瓶阀，VCU发动燃料电池系统停机指令，整车自动切换到纯电动模式，整车执行非紧急故障高压下电指令。
如图4所示，停车状态控制方法的步骤为：
步骤一、车辆熄火后，整车下电，HMS进入休眠状态，同时HMS启动基本计时器模块，当计时时间T≥t1时，HMS唤醒；
步骤二、HMS开始检测一次前机舱、乘员舱、后备箱三处氢气泄露浓度HC并判断与安全极限浓度H1之间的关系，
a.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置(传感器编号)上传至TBOX(汽车盒子)，发给后台处理，
b.若三处均满足氢气浓度泄露值HC＜安全极限浓度H1，数据不上传至TBOX；
步骤三、当计时时间T≥t2时，t2＞t1，计时器清零，HMS进入休眠状态；
步骤四、开始下一轮循环，当计时时间T≥t1时，HMS唤醒，重复步骤二和三。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，包括启动过程控制方法、行驶过程控制方法、停车状态控制方法，其中启动过程控制方法的步骤为：
按下一键启动按钮使IGN ON档继电器闭合，若此时制动踏板被踩下且档位处于P或N，整车进入直接启动模式；若此时制动踏板未被踩下或档位未处于P或N，整车低压上电进入分段启动模式；
其中直接启动模式为：HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1，整车直接进入高压上电流程；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，断开IGN接触器，整车启动失败。
2.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，其中分段启动模式为：HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气泄露浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1，开始计时，若时间T1内按下一键启动按钮同时制动踏板被踩下且档位处于P或N，则整车直接进入高压上电流程，若时间T1内一直未进入高压上电流程，则时间T1后断开IGN接触器，整车启动失败；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，断开IGN接触器，整车启动失败。
3.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，行驶过程控制方法的步骤为：
HMS实时控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处氢气泄露浓度HC，并判断氢气泄露浓度HC与临界危险浓度H2、安全极限浓度H1关系，临界危险浓度H2＜安全极限浓度H1，
a.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜临界危险浓度H2，整车继续保持氢燃料电池为动力安全行驶；
b.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，HMS关闭所有氢瓶瓶阀，VCU发动燃料电池系统停机指令，整车自动切换到纯电动模式，整车执行非紧急故障高压下电指令；
c.若三处均满足氢气泄露浓度HC＜安全极限浓度H1且至少一处氢气泄露浓度HC≥临界危险浓度H2，则把满足≥临界危险浓度H2的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至VCU，仪表进行报警显示，进行手动操作。
4.如权利要求3所述的氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，所述手动操作为：按下纯电模式按钮，仪表报警解除，HMS关闭所有氢瓶瓶阀，VCU发动燃料电池系统停机指令，整车自动切换到纯电动模式，整车执行非紧急故障高压下电指令。
5.如权利要求3所述的氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，若情况c中未手动操作，仪表保持报警显示。
6.如权利要求1所述的氢燃料电池汽车氢泄露检测控制方法，其特征在于，停车状态控制方法的步骤为：
步骤一、车辆熄火后，整车下电，HMS进入休眠状态，同时HMS启动基本计时器模块，当计时时间T≥t1时，HMS唤醒；
步骤二、HMS控制检测前机舱、乘员舱、后备箱三处的氢气浓度HC并判断氢气泄露浓度HC与安全极限浓度H1关系，
a.若三处至少一处满足氢气泄露浓度HC≥安全极限浓度H1，则把所有满足条件的氢气泄露浓度HC以及对应位置上传至TBOX，发给后台处理，
b.若三处均满足氢气浓度泄露值HC＜安全极限浓度H1，数据不上传至TBOX；
步骤三、当计时时间T≥t2时，t2＞t1，计时器清零，HMS进入休眠状态；
步骤四、开始下一轮循环，当计时时间T≥t1时，HMS唤醒，重复步骤二和三。
7.一种氢燃料电池汽车氢泄露检测控制系统，其特征在于，包括多个氢浓度传感器，氢管理系统HMS及整车控制器VCU，所述氢浓度传感器分别布置在前机舱、乘员舱最高点、后备箱，所述氢浓度传感器与氢管理系统HMS电连接，所述氢管理系统HMS与整车控制器VCU电连接，所述氢管理系统HMS对氢浓度传感器的检测数据进行收集处理并在必要时上传至整车控制器VCU。
8.如权利要求7所述的氢燃料电池汽车氢泄露检测控制系统，其特征在于，所述氢浓度传感器为三个，分别为设置于前机舱的第一氢浓度传感器(1)、设置于乘员舱最高点的第二氢浓度传感器(2)、设置于后备箱的第三氢浓度传感器(3)。
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