CN111678658A - 一种用于氢燃料电池汽车的氢泄露检测方法、系统及氢燃料电池汽车 - Google Patents

一种用于氢燃料电池汽车的氢泄露检测方法、系统及氢燃料电池汽车 Download PDF

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Abstract

本方案涉及一种用于氢燃料电池汽车的氢泄露检测方法、系统及氢燃料电池汽车，以提高氢泄露检测精度。其中，氢系统包括：通过高压氢管路依次连通的加氢口总成、单向阀总成、储氢瓶总成、瓶阀总成和减压阀总成，通过中压氢管路依次连通的氢进电磁阀总成、氢喷阀总成和燃料电池电堆，氢进电磁阀总成通过中压氢管路连通减压阀总成的出口侧，所泄露检测系统包括：高压压力传感器，用于检测瓶阀总成和减压阀总成之间的高压氢管路内的压力；中压压力传感器，用于检测减压阀总成和氢进电磁阀总成之间的中压氢管路内的压力；与高压压力传感器和中压压力传感器通过信号线连接的FCU控制器；与FCU控制器通过信号线连接的网关；与网关通过信号线连接的仪表。

Description

一种用于氢燃料电池汽车的氢泄露检测方法、系统及氢燃料 电池汽车
技术领域
本发明属于氢燃料电池车辆领域，具体涉及一种用于氢燃料电池汽车的氢泄露检测方法、系统及氢燃料电池汽车。
背景技术
氢燃料电池车以高压气态储氢为主，储存压力以35MPa、70MPa为主；由于氢的相对分子量较小，极易产生泄漏、渗透，氢气泄漏并积聚后会产生燃烧、爆炸等风险。
针对氢气泄漏目前车辆主要控制方法是：在各潜在泄漏区域布置氢泄漏探测传感器1，通过氢泄漏探测传感器1对泄漏氢浓度的探测，然后，氢泄漏探测传感器1的传感器信号经过HMS2、FCU控制器3处理；再通过网关4传递至仪表5；FCU控制器3通过对氢浓度分析判断，向仪表5发出不同等级报警信号，仪表5依据氢浓度等级分别发出文字、警报提醒用户；由于车辆氢管路连接点多、零部件布置较分散，而氢浓度探测传感器1布置受限，导致部分区域氢泄漏不能监控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于氢燃料电池汽车的氢泄露检测方法、系统及氢燃料电池汽车，以提高氢泄露检测精度。
本发明的技术方案为：
本发明实施例提供了一种用于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测系统，所述氢系统包括：通过高压氢管路依次连通的加氢口总成、单向阀总成、储氢瓶总成、瓶阀总成和减压阀总成，通过中压氢管路依次连通的氢进电磁阀总成、氢喷阀总成和燃料电池电堆，所述氢进电磁阀总成通过中压氢管路连通所述减压阀总成的出口侧，所泄露检测系统包括：
高压压力传感器，用于检测瓶阀总成和减压阀总成之间的高压氢管路内的压力；
中压压力传感器，用于检测减压阀总成和氢进电磁阀总成之间的中压氢管路内的压力；
与所述高压压力传感器和所述中压压力传感器通过信号线连接的FCU控制器
所述FCU控制器用于根据所述高压压力传感器和所述中压压力传感器各自在整车停机并下电后的一段时间内检测到的压力，进行高压段泄露速率PH 、和中压段泄露速率PM计算，并在高压段泄露速率PH 、和/或中压段泄露速率PM大于第一设定速率时确定存在氢泄露。
优选地，所述系统还包括：
与所述FCU控制器通过信号线连接的网关；
与所述网关通过信号线连接的仪表
所述FCU控制器还用于：
在整车上电后，将氢泄露检测结果通过网关传送给仪表进行显示。
优选地，所述FCU控制器和所述网关之间以及所述网关和所述仪表之间通过CAN信号线连接。
本发明实施例还提供了一种氢燃料电池汽车，包括上述的用于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测系统。
本发明实施例还提供了一种于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测方法，应用于上述的于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测系统，所述方法包括：
步骤S101，在确定车辆停机且整车下电时长到达第一时长t1时所述FCU控制器、所述高压压力传感器和所述中压压力传感器被车辆上的整车控制器VCU唤醒，所述FCU控制器接收所述高压压力传感器检测的高压段压力PH1和所述中压压力传感器检测的中压段压力PM1；
步骤S102，在确定车辆停机且整车下电时长到达第二时长t2时，车控制器VCU唤醒所述FCU控制器，所述FCU控制器接收所述高压压力传感器检测的高压段压力PH2和所述中压压力传感器检测的中压段压力PM2；其中，第二时长t2大于第一时长t1；
步骤S103，所述FCU控制器计算第一时长t1到第二时长t2这一时间段内的高压段压降和中压段压降；其中，中压段压降PMD= PM1-PM2；高压段压降PHD= PH1-PH2；
步骤S104，所述FCU控制器计算第一时长t1到第二时长t2这一时间段内的高压段泄露速率PH 、和中压段泄露速率PM 、；其中，中压段泄露速率PM 、= PMD/( t2-t1)；高压段泄露速率PH 、= PHD/( t2-t1)；
步骤S105，若高压段泄露速率PH 、和/或中压段泄露PM 、速率大于或等于第一设定泄露速率，则确定存在氢泄露；若高压段泄露速率PH小于第一设定泄露速率和中压段泄露速率PM 、小于第二设定泄露速率，则确定不存在氢泄露，第二设定泄露速率小于第一设定泄露速率。
本发明的有益效果为：
能够有效提高车载氢系统泄漏检测准确率和检测效率，提高车辆氢安全性。
附图说明
图1是背景技术的结构示意图
图2是本发明的系统结构示意图。
图3是本发明的方法功能逻辑图。
图中，1-氢浓度探测传感器、2-HMS控制器、3-FCU控制器、4-网关、5-仪表、6-CAN线、7-线束总成、8-储氢瓶总成、9-瓶阀总成、10-减压阀总成、11-氢进电磁阀总成、12-氢喷阀总成、13-电堆总成、14-中压氢管路总成、15-中压压力传感器总成、16-高压压力传感器总成、17-单向阀总成、18-加氢口总成、19-高压氢管路总成。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参见图2，本实施例中的氢系统包括：通过高压氢管路19依次连通的加氢口总成18、单向阀总成17、储氢瓶总成8、瓶阀总成9和减压阀总成10，通过中压氢管路14依次连通的氢进电磁阀总成11、氢喷阀总成12和燃料电池电堆13，所述氢进电磁阀总成11通过中压氢管路14连通所述减压阀总成10的出口侧。所泄露检测系统包括：高压压力传感器16，用于检测瓶阀总成9和减压阀总成10之间的高压氢管路19内的压力；中压压力传感器15，用于检测减压阀总成10和氢进电磁阀总成11之间的中压氢管路14内的压力；与所述高压压力传感器16和所述中压压力传感器15通过信号线连接的FCU控制器3；与所述FCU控制器3通过信号线连接的网关4；与所述网关4通过信号线连接的仪表5。
瓶阀总成9通过螺纹与储氢瓶总成8连接，二者之间通过双O型圈密封；加氢口总成18、单向阀总成17通过高压氢管路总成19连接；高压压力传感器16装配在瓶阀总成9上，测量高压段压力，测量高压区域零部件包含瓶阀总成9、单向阀总成17、加氢口总成18、减压阀总成10等零部件，包含但不局限于以上零部件；减压阀总成10通过高压压氢管路总成19与瓶阀总成9连接；中压压力传感器总成15装配在减压阀总成10的出口端，测量中压段压力，中压区域包含中压氢管路总成14、氢进电磁阀总成11、减压阀总成10，包含以但不局限于以上零部件。
参见图3，本实施例中的系统在进行氢泄露检测时，主要按照如下流程执行：
S101：车辆根据用户需求，燃料电池发动机关闭，车辆下电后再执行S102操作。
S102：车辆停机t1min钟后，整车控制器VCU20唤醒FCU控制器3、高压压力传感器总成16、中压氢管路总成14等零部件；FCU控制器3并记录中压段压力PM1、高压段压力PH1。
S103:车辆停机t2min钟后，FCU控制器3记录中压段压力PM2、高压段压力PH2。
S104：FCU控制器3通过计算得出中压段压降：PMD= PM1-PM2 ，中压段泄漏速率：PMD、=PMD/( t2-t1)；同理，计算出高压段压降：PHD= PH1-PH2 ；高压段泄漏速率：PHD、= PHD/( t2-t1)。在停机(t1-t2)min内，FCU控制器3、中压压力传感器总成15、高压压力传感器16可以处于上电状态或下电状态。
S105:FCU控制器3通过对比氢泄漏，如果高压段泄漏速率PHD小于X NL/min（第一设定泄露速率）、中压段泄漏速率PMD小于Y NL/min（第二设定泄露速率），其中，X大于Y的数值，则认为氢系统不存在泄漏情况；如判定其中一个或两个都大于X NL/min，则判定为泄漏。
S106:FCU控制器3将泄漏信息通过网关4反馈给整车控制器VCU20，整车控制器VCU20在下次开机时在仪表5上进行文字、警报提醒用户，并禁止用户启动燃料电池发动机。
本发明实施例中，通过对氢系统中不同压力段管路中在一定时间内的氢气压力进行检测，并根据该时间内的泄露速率，来判断是否存在氢气泄露的问题，能够有效提高车载氢系统泄漏检测准确率和检测效率，提高车辆氢安全性。

Claims (5)

1.一种用于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测系统，所述氢系统包括：通过高压氢管路（19）依次连通的加氢口总成（18）、单向阀总成（17）、储氢瓶总成（8）、瓶阀总成（9）和减压阀总成（10），通过中压氢管路（14）依次连通的氢进电磁阀总成（11）、氢喷阀总成（12）和燃料电池电堆（13），所述氢进电磁阀总成（11）通过中压氢管路（14）连通所述减压阀总成（10）的出口侧，其特征在于，所泄露检测系统包括：
高压压力传感器（16），用于检测瓶阀总成（9）和减压阀总成（10）之间的高压氢管路（19）内的压力；
中压压力传感器（15），用于检测减压阀总成（10）和氢进电磁阀总成（11）之间的中压氢管路（14）内的压力；
与所述高压压力传感器（16）和所述中压压力传感器（15）通过信号线（6）连接的FCU控制器（3）；
所述FCU控制器（3）用于根据所述高压压力传感器（16）和所述中压压力传感器（15）各自在整车停机并下电后的一段时间内检测到的压力，进行高压段泄露速率PH 、和中压段泄露速率PM计算，并在高压段泄露速率PH 、和/或中压段泄露速率PM大于第一设定速率时确定存在氢泄露。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述FCU控制器（3）通过信号线（6）连接的网关（4）；
与所述网关（4）通过信号线（6）连接的仪表（5）；
所述FCU控制器（3）还用于：
在整车上电后，将氢泄露检测结果通过网关（4）传送给仪表（5）进行显示。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述FCU控制器（3）和所述网关（4）之间以及所述网关（4）和所述仪表（5）之间通过CAN信号线连接。
4.一种氢燃料电池汽车，其特征在于，包括权利要求1、2或3所述的用于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测系统。
5.一种于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测方法，应用于权利要求1至3任一项所述的于氢燃料电池汽车氢系统的泄露检测系统，其特征在于，所述方法包括：
步骤S101，在确定车辆停机且整车下电时长到达第一时长t1时，所述FCU控制器（3）、所述高压压力传感器（16）和所述中压压力传感器（15）被车辆上的整车控制器VCU唤醒，所述FCU控制器（3）接收所述高压压力传感器（16）检测的高压段压力PH1和所述中压压力传感器（15）检测的中压段压力PM1；
步骤S102，在确定车辆停机且整车下电时长到达第二时长t2时，车控制器VCU唤醒所述FCU控制器（3），所述FCU控制器（3）接收所述高压压力传感器（16）检测的高压段压力PH2和所述中压压力传感器（15）检测的中压段压力PM2；其中，第二时长t2大于第一时长t1；
步骤S103，所述FCU控制器（3）计算第一时长t1到第二时长t2这一时间段内的高压段压降和中压段压降；其中，中压段压降PMD= PM1-PM2；高压段压降PHD= PH1-PH2；
步骤S104，所述FCU控制器（3）计算第一时长t1到第二时长t2这一时间段内的高压段泄露速率PH 、和中压段泄露速率PM 、；其中，中压段泄露速率PM 、= PMD/( t2-t1)；高压段泄露速率PH 、= PHD/( t2-t1)；
步骤S105，若高压段泄露速率PH 、和/或中压段泄露速率PM 、大于或等于第一设定泄露速率，则所述FCU控制器（3）确定存在氢泄露；若高压段泄露速率PH小于第一设定泄露速率和中压段泄露速率PM 、小于第二设定泄露速率，则所述FCU控制器（3）确定不存在氢泄露，第二设定泄露速率小于第一设定泄露速率。
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