CN113586944A - 一种车载瓶氢控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载瓶氢控制器，包含：氢控制器防爆外壳、充电电池、氢控制器主板、车载供氢系统外围设备、汽车整车控制器VCU、燃料电池管理系统FCU和红外通讯模块；充电电池和氢控制器主板安装于氢控制器防爆外壳内；充电电池与氢控制器主板电性连接；氢控制器主板通过控制线束与车载供氢系统外围设备电性连接；氢控制器主板与汽车整车控制器VCU通过CAN通讯线电性连接；氢控制器主板与燃料电池管理系统FCU通过CAN总线电性连接；氢控制器主板与红外通讯模块通过通讯连接线电性连接；本发明的有益效果是：实现了车载供氢系统实时的安全监控，保障车辆的用气安全，同时在氢气加注时又能实时的将车载瓶的数据传送至加氢设备，提高氢气的加注率。

Description

一种车载瓶氢控制器
技术领域
本发明涉及车载储氢领域，尤其涉及一种车载瓶氢控制器。
背景技术
燃料电池车的车载瓶供氢系统是燃料电池车的重要组成部分，车载瓶氢控制器关系到燃料电池车的行车安全，而燃料电池车的车载供氢系统是连接加氢站的和车辆的管理系统的中间设备，因此燃料电池车的氢控制器必须有与加氢站的加注设备和车辆ECU的数据交互能力，以此保证在车辆加注和车辆行驶过程中的数据安全，常规的燃料电池车的氢气控制器只是具有简单的氢气管理和监控功能，并不能保证全时监控和安全保障，另外只是单纯的传输温度，压力等信息不能准确全面的反应车载瓶的实际工作情况。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种车载瓶氢控制器，包括：
氢控制器防爆外壳、充电电池、氢控制器主板、车载供氢系统外围设备、汽车整车控制器VCU、燃料电池管理系统FCU和红外通讯模块；
所述充电电池和氢控制器主板安装于所述氢控制器防爆外壳内；所述充电电池与氢控制器主板电性连接；
所述氢控制器主板通过控制线束与所述车载供氢系统外围设备电性连接；
所述氢控制器主板与汽车整车控制器VCU通过CAN通讯线电性连接；
所述氢控制器主板与所述燃料电池管理系统FCU通过CAN总线电性连接；
所述氢控制器主板与所述红外通讯模块通过通讯连接线电性连接。
进一步地，所述车载供氢系统外围设备包括：瓶口电磁阀、瓶组出口压力变送器、瓶内热电阻和氢气泄漏检测传感器。
进一步地，所述红外通讯模块安装于储氢瓶组的充装阀门上，用于在加氢机加注时，和安装在专用的加氢枪上的红外通讯模块进行红外无线数据交互，向加氢机发送车载瓶内的数据。
进一步地，所述车载瓶氢控制器的控制逻辑包括车载瓶充氢过程控制和车载瓶用氢过程控制。
进一步地，所述车载瓶充氢过程具体为：
在车辆未接通电源的情况下，所述充电电池向所述氢控制器主板供电；
所述氢控制器主板通过控制线束采集车载瓶温度和车载瓶压力；
判断红外通讯模块是否与加氢机连接正常，若是，则红外通讯模块向加氢机发送车载瓶压力，车载瓶温度，车载瓶体积，并计算车载瓶内实时加注率soc；否则表示红外通讯模块异常；
当soc>＝a时或车载瓶温度大于b时，所述氢控制器主板通过红外通讯模块向加氢机发出停止加注信号；其中a,b为预设值。
所述车载瓶用氢过程具体为：
在车辆接通电源的情况下，氢控制器主板判断是否收到燃料电池管理系统FCU或汽车整车控制器VCU的开启指令，若是，则所述氢控制器主板通过控制线束打开车载供氢系统外围设备的瓶口电磁阀，并实时采集车载瓶的温度和压力；同时，所述氢控制器主板根据温度和压力计算氢气实时密度，并每间隔时间T，计算车载瓶氢气累计消耗量和瞬时消耗量；
获取车辆运行速度Vc，记录车速与车载瓶氢气瞬时消耗量；
通过自学习对比不同车速载荷下的消耗量，若当前车速下消耗量异常，则所述氢控制器主板向燃料电池管理系统FCU或汽车整车控制器VCU发出报警指令。
所述车载瓶氢气累计消耗量计算公式为：m＝(ρ2-ρ1)*v；其中ρ1为前一时刻的氢气密度，ρ2为当前时刻的氢气密度；v车载储气瓶组的体积。
当温度或压力或氢气泄漏检测传感器检测有氢气泄漏时，氢控制器主板向燃料电池管理系统FCU或汽车整车控制器VCU发出报警指令。
本发明提供的有益效果是：通过该设计氢控制器可以实时的监控燃料电池车的车载瓶的工作状态，并计算出供氢系统的氢器的实时消耗量，进行车载供氢系统实时的安全监控，保障车辆的用气安全，同时在氢气加注时又能实时的将车载瓶的数据传送至加氢设备，提高氢气的加注率，保证加气的安全。同时整体隔爆的设计保证正了整个控制在使用过程的安全与可靠。
附图说明
图1是本发明一种车载瓶氢控制器的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，一种车载瓶氢控制器，包括以下：
氢控制器防爆外壳1、充电电池2、氢控制器主板3、车载供氢系统外围设备5、汽车整车控制器VCU7、燃料电池管理系统FCU9和红外通讯模块11；
所述充电电池2和氢控制器主板3安装于所述氢控制器防爆外壳1内；所述充电电池2与氢控制器主板3电性连接；
所述氢气控制器防爆外壳1用于隔绝氢控制器主板3与外界氢气环境，防止氢气泄露时与主板接触时发生危险。
所述可充电电池2作用是在加氢过程中，断掉车内电源后给氢控制器主板3供电。
所述氢控制器主板3，在加氢过程中实时向加氢机发送车载瓶内温度，压力等的实时数据，同时保证加氢过程的安全，如果瓶内超温，超压，及时向加氢机发出信号，及时切断氢气供应；
所述氢控制器主板3通过控制线束4与所述车载供氢系统外围设备5电性连接；控制线束4，用于连接控制器和车载供氢系统的内的电磁阀，压力变送器，热电阻，氢气泄露探测器等设备
所述氢控制器主板3与汽车整车控制器VCU7通过CAN通讯线6电性连接；CAN通讯线6，用于连接氢控制器与汽车的控制系统ECU，控制器向ECU发送实时数据，并接受ECU的控制信号
所述氢控制器主板3与所述燃料电池管理系统FCU9通过CAN总线8电性连接；CAN总线8，用于连接车辆的燃料电池管理系统FCU，用于向FCU发送车载瓶的实时信息和接受FCU的控制信号
所述氢控制器主板3与所述红外通讯模块11通过通讯连接线10电性连接。
所述车载供氢系统外围设备5包括：瓶口电磁阀、瓶组出口压力变送器、瓶内热电阻和氢气泄漏检测传感器。
所述红外通讯模块11安装于储氢瓶组的充装阀门上，用于在加氢机加注时，和安装在专用的加氢枪上的红外通讯模块进行红外无线数据交互，向加氢机发送车载瓶内的数据。
所述车载瓶氢控制器的控制逻辑包括车载瓶充氢过程控制和车载瓶用氢过程控制。
所述车载瓶充氢过程具体为：
在车辆未接通电源的情况下，所述充电电池2向所述氢控制器主板3供电；
所述氢控制器主板3通过控制线束4采集车载瓶温度和车载瓶压力；
判断红外通讯模块11是否与加氢机连接正常，若是，则红外通讯模块11向加氢机发送车载瓶压力，车载瓶温度，车载瓶体积，并计算车载瓶内实时加注率soc；否则表示红外通讯模块11异常；
Figure BDA0003177491840000051
上式中，分子为计算出的实际密度，分母为15摄氏度下，瓶组充满时氢气的密度，对于35mpa瓶组，数值为24g/L,对于70mpa瓶组，数字为40.2g'/L。
当soc>＝a时或车载瓶温度大于b时，所述氢控制器主板3通过红外通讯模块11向加氢机发出停止加注信号；其中a,b为预设值。本发明中，a取96％，b取60摄氏度。
所述车载瓶用氢过程具体为：
在车辆接通电源的情况下，氢控制器主板3判断是否收到燃料电池管理系统FCU9或汽车整车控制器VCU7的开启指令，若是，则所述氢控制器主板3通过控制线束4打开车载供氢系统外围设备5的瓶口电磁阀，并实时采集车载瓶的温度和压力；同时，所述氢控制器主板3根据温度和压力计算氢气实时密度，并每间隔时间T，计算车载瓶氢气累计消耗量和瞬时消耗量；
获取车辆运行速度Vc，记录车速与车载瓶氢气瞬时消耗量；
通过自学习对比不同车速载荷下的消耗量，若当前车速下消耗量异常，则所述氢控制器主板3向燃料电池管理系统FCU9或汽车整车控制器VCU7发出报警指令。
所述车载瓶氢气累计消耗量计算公式为：m＝(ρ2-ρ1)*v；其中ρ1为前一时刻的氢气密度，ρ2为当前时刻的氢气密度；v车载储气瓶组的体积。
当温度或压力或氢气泄漏检测传感器检测有氢气泄漏时，氢控制器主板3向燃料电池管理系统FCU9或汽车整车控制器VCU7发出报警指令。
本发明的有益效果是：通过该设计氢控制器可以实时的监控燃料电池车的车载瓶的工作状态，并计算出供氢系统的氢器的实时消耗量，进行车载供氢系统实时的安全监控，保障车辆的用气安全，同时在氢气加注时又能实时的将车载瓶的数据传送至加氢设备，提高氢气的加注率，保证加气的安全。同时整体隔爆的设计保证正了整个控制在使用过程的安全与可靠。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车载瓶氢控制器，其特征在于：包括：
氢控制器防爆外壳(1)、充电电池(2)、氢控制器主板(3)、车载供氢系统外围设备(5)、汽车整车控制器VCU(7)、燃料电池管理系统FCU(9)和红外通讯模块(11)；
所述充电电池(2)和氢控制器主板(3)安装于所述氢控制器防爆外壳(1)内；所述充电电池(2)与氢控制器主板(3)电性连接；
所述氢控制器主板(3)通过控制线束(4)与所述车载供氢系统外围设备(5)电性连接；
所述氢控制器主板(3)与汽车整车控制器VCU(7)通过CAN通讯线(6)电性连接；
所述氢控制器主板(3)与所述燃料电池管理系统FCU(9)通过CAN总线(8)电性连接；
所述氢控制器主板(3)与所述红外通讯模块(11)通过通讯连接线(10)电性连接。
2.如权利要求1所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：所述车载供氢系统外围设备(5)包括：瓶口电磁阀、瓶组出口压力变送器、瓶内热电阻和氢气泄漏检测传感器。
3.如权利要求1所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：所述红外通讯模块(11)安装于储氢瓶组的充装阀门上，用于在加氢机加注时，和安装在专用的加氢枪上的红外通讯模块进行红外无线数据交互，向加氢机发送车载瓶内的数据。
4.如权利要求1所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：所述车载瓶氢控制器的控制逻辑包括车载瓶充氢过程控制和车载瓶用氢过程控制。
5.如权利要求4所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：所述车载瓶充氢过程具体为：
在车辆未接通电源的情况下，所述充电电池(2)向所述氢控制器主板(3)供电；
所述氢控制器主板(3)通过控制线束(4)采集车载瓶温度和车载瓶压力；
判断红外通讯模块(11)是否与加氢机连接正常，若是，则红外通讯模块(11)向加氢机发送车载瓶压力，车载瓶温度，车载瓶体积，并计算车载瓶内实时加注率soc；否则表示红外通讯模块(11)异常；
当soc>＝a时或车载瓶温度大于b时，所述氢控制器主板(3)通过红外通讯模块(11)向加氢机发出停止加注信号；其中a,b为预设值。
6.如权利要求4所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：所述车载瓶用氢过程具体为：
在车辆接通电源的情况下，氢控制器主板(3)判断是否收到燃料电池管理系统FCU(9)或汽车整车控制器VCU(7)的开启指令，若是，则所述氢控制器主板(3)通过控制线束(4)打开车载供氢系统外围设备(5)的瓶口电磁阀，并实时采集车载瓶的温度和压力；同时，所述氢控制器主板(3)根据温度和压力计算氢气实时密度，并每间隔时间T，计算车载瓶氢气累计消耗量和瞬时消耗量；
获取车辆运行速度Vc，记录车速与车载瓶氢气瞬时消耗量；
通过自学习对比不同车速载荷下的消耗量，若当前车速下消耗量异常，则所述氢控制器主板(3)向燃料电池管理系统FCU(9)或汽车整车控制器VCU(7)发出报警指令。
7.如权利要求6所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：所述车载瓶氢气累计消耗量计算公式为：m＝(ρ2-ρ1)*v；其中ρ1为前一时刻的氢气密度，ρ2为当前时刻的氢气密度；v车载储气瓶组的体积。
8.如权利要求6所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：
所述车载瓶氢气的瞬时消耗量计算公式为：c＝m/(T*VC),其中T为间隔时间，VC为车的行驶速度。
9.如权利要求7所述的一种车载瓶氢控制器，其特征在于：当温度或压力或氢气泄漏检测传感器检测有氢气泄漏时，氢控制器主板(3)向燃料电池管理系统FCU(9)或汽车整车控制器VCU(7)发出报警指令。
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