CN114217246B - 一种燃料电池发动机断路保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种燃料电池发动机断路保护方法，通过实时监控第一通道的电压来判断电堆主接触器连接状态，接触器最大的故障点在于触点粘黏，及时有效的监测到触点粘黏，能及时有效的保证控制的稳定性从而保证电堆的安全；统调试过程中，通过采集第一通道、第二通道及第三通道的电压，来判断铜排连接的可靠性，也避免人为疏忽导致故障发生；系统运行过程中，通过采集第一通道、第二通道及第三通道的电压，来判断铜排连接状态，避免因为长时间振动导致铜排松动而引起安全事故。

Description

一种燃料电池发动机断路保护方法

技术领域

本发明涉及燃料电池发动机保护技术领域，特别涉及一种燃料电池发动机断路保护方法。

背景技术

随着电堆功率的不断提升，电堆电流越来越大，铜排以及高压线束连接可靠性的提升显得尤其重要；尤其在车载工况下，随着车辆运行振动，对于铜排以及高压线束连接可靠性的监测则为重中之重。

以往在出现铜排/线缆松动的情况下很难发现，只有在出现问题之后才能发现，但为时已晚；

现有技术中接触器粘黏的判断大多使用带触点反馈的接触器，价格昂贵且极易损坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池发动机断路保护方法，可实时判断电堆主接触器连接状态，可以排除接触器不受控以及接触器粘黏的异常情况；首次运行检测铜排状态，有效杜绝连接失效情况；在线实时监测电堆铜排连接状态，避免振动导致的铜排松动，从而引起不必要的安全隐患。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种燃料电池发动机断路保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过电压采集模块实时采集总正铜排正端电压U0、总正铜排负端电压U1、串联铜排正端电压U2、串联铜排负端电压U3、总负铜排正端电压U4、总负铜排负端电压U5；得出第一通道的电压、第二通道的电压和第三通道的电压，所述第一通道的电压为U0与U1的差值，所述第二通道的电压为U2与U3的差值，所述第三通道的电压为U4与U5的差值；

S2、当主控制器发送闭合主接触器指令时，发明第一通道的电压；

S21、若第一通道的电压大于第一阈值，则判断主接触器异常不受控；

S22、若第一通道的电压小于第二阈值，则判断主接触器正常；

S23、若第一通道的电压位于第一阈值与第二阈值之间，则判断总正铜排异常；

S3、当主控制器发送断开主接触器指令时，发明第一通道的电压；

S31、若第一通道的电压大于等于第一阈值，则判断主接触器正常；

S32、若第一通道的电压小于第一阈值，则判断接触器粘黏；

S4、首次开机时，分别发明第一通道的电压、第二通道的电压、第三通道的电压；

S41、若第一通道的电压大于第三阈值，则判断总正铜排未紧固；若第一通道的电压小于第四阈值，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于第三阈值与第四阈值之间，则判断总正铜排螺栓力矩不足；

S42、若第二通道的电压大于第三阈值，则判断串联铜排未紧固；若第二通道的电压小于第四阈值，则判断串联铜排正常；若第二通道的电压位于第三阈值与第四阈值之间，则判断串联铜排螺栓力矩不足；

S43、若第三通道的电压大于第三阈值，则判断总负铜排未紧固；若第三通道的电压小于第四阈值，则判断总负铜排正常；若第三通道的电压位于第三阈值与第四阈值之间，则判断总负铜排螺栓力矩不足。

作为优选，所述第一阈值为1V，所述第二阈值为100mv。

作为优选，所述第三阈值为1V，所述第四阈值为100mv。

作为优选，还包括运行过程的检测，具体操作如下：

S5、电压采集模块采集U0、U1、U2、U3、U4，控制器采集当前电流，并调出当前电流值下的第一通道的电压的最大限值x，第二通道的电压的最大限值y、第三通道的电压的最大限值z、第一通道的电压的最小限值a、第二通道的电压的最大限值b、第三通道的电压的最大限值c；

S6、发明第一通道的电压、第二通道的电压和第三通道的电压；

S61、若第一通道的电压大于x，则判断总正铜排异常断开；若第一通道的电压小于a，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于x与a之间，则判断总正铜排螺栓松动；

S62、若第二通道的电压大于y，则判断总正铜排异常断开；若第二通道的电压小于b，则判断总正铜排正常；若第二通道的电压位于y与b之间，则判断总正铜排螺栓松动；

S63、若第一通道的电压大于z，则判断总正铜排异常断开；若第一通道的电压小于c，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于z与c之间，则判断总正铜排螺栓松动。

作为优选，所述电压采集装置包括CVM单片巡检模块。

本发明的有益效果：

（1）通过实时监控第一通道的电压来判断电堆主接触器连接状态，接触器最大的故障点在于触点粘黏，及时有效的监测到触点粘黏，能及时有效的保证控制的稳定性从而保证电堆的安全；

（2）系统调试过程中，通过采集第一通道、第二通道及第三通道的电压，来判断铜排连接的可靠性，也避免人为疏忽导致故障发生；

（3）系统运行过程中，通过采集第一通道、第二通道及第三通道的电压，来判断铜排连接状态，避免因为长时间振动导致铜排松动而引起安全事故。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明一种燃料电池发动机的实施例的原理图；

图2是本发明实施例中主控制器发送闭合主接触器指令时的判断流程图；

图3是本发明实施例中主控制器发送断开主接触器指令时的判断流程图；

图4是本发明实施例中首次开机时的判断流程图；

图5是本发明实施例中运行过程的检测流程图；

其中，1-单片巡检模块、2-电堆、3-总正铜排、4-串联铜排、5-总负铜排、6-主接触器。

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明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

参阅图1，本发明的原理图，组成部分有以下几个方面，单片巡检模块1、2个电堆模块2、电堆串联铜排4、电堆总正铜排3、电堆总负铜排5以及电堆输出主接触器6；

巡检模块采集原理：单片巡检控制板采集的通道电压是通过采集前一通道与当前通道的电势差得来的。比如，第0通道的电压实际上即为该通道的电势与基准通道的电势的差值；而第1通道的通道电压则是其与前一通道第0通道的电势差 ，以此类推。其主要作用是通过采集电堆各通道电压，来监测电堆的运行状态。此单片巡检模块不仅限于CVM，它包含所有带电压采样功能的模块。

断路、虚接状态判断原理：U=I*R，U为巡检模块通道采集电压，I为电堆输出电流，R为铜排/线缆连接电阻；由公式可以看出在电流不变的情况下随着R升高，U逐渐变大。R为铜排/线缆连接器电阻，R越大代表铜排/线缆虚接、松动情况越严重。

铜排虚接、松动的危害：公式W=I2*R*t，W为功率，I为电流，R为虚接等效电阻，t为时间，由公式可知R越大，W越大，随着时间的累积，虚接产生的热量无法散掉，温度会逐渐升高，很大概率会引起火灾。

判断主接触器连接状态的方法：通过检测图中通道一的电压（U1-U0）值来判断接触器连接状态；接触器闭合时U0与U1为等势点，两者之间的电势差很小大约为100mV；接触器断开时，该回路未形成通路，U1-U0显示值为浮动值（无效值大于1V）。通过以上原理，可以进行以下两种情况判断。一是控制器发送主接触闭合指令时，通道一电压为异常值＞1V，可以判断出接触器不受控状态；二是控制器发送主接触器断开指令时，通道一电压＜10mV，可判断接触器粘黏损坏：

参阅图2和图3，当主控制器发送闭合主接触器指令时，监控第一通道的电压；若第一通道的电压大于1V，则判断主接触器异常不受控；若第一通道的电压小于100mv，则判断主接触器正常；若第一通道的电压位于1V与100mv之间，则判断总正铜排异常；

当主控制器发送断开主接触器指令时，监控第一通道的电压；若第一通道的电压大于等于1V，则判断主接触器正常；若第一通道的电压小于1V，则判断接触器粘黏。

首次运行时，启动系统，检测通道一、通道二以及通道三的电压，与正常情况下（各电流情况下）标定参数进行对比；若检测到的电压值大于正常参数值，则判断连接失效，需要进行检修：

参阅图4：首次开机时，分别监控第一通道的电压、第二通道的电压、第三通道的电压；若第一通道的电压大于1V，则判断总正铜排未紧固；若第一通道的电压小于100mv，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于1V与100mv之间，则判断总正铜排螺栓力矩不足；若第二通道的电压大于1V，则判断串联铜排未紧固；若第二通道的电压小于100mv，则判断串联铜排正常；若第二通道的电压位于1V与100mv之间，则判断串联铜排螺栓力矩不足；若第三通道的电压大于1V，则判断总负铜排未紧固；若第三通道的电压小于100mv，则判断总负铜排正常；若第三通道的电压位于1V与100mv之间，则判断总负铜排螺栓力矩不足。

铜排/失效模式监测方法：燃料电池控制器会记录标定参数以及出厂测试参数（通道一、通道二以及通道三电压值），并持续对连接处电压进行监测；若采集到电压异常且大于出厂测试参数，立即进行报警。其中（x，y，z；a，b，c）为参数组数据代码，各电流参数下各不相同：当电流为40A时，x，y，z；a，b，c分别是800mV，600mV，600mV；20mV，10mV，15mV；当电流为200A时，x，y，z；a，b，c分别是1200mV，1000mV，1000mV；100mV，50mV，75mV。

参阅图5，电压采集模块采集U0、U1、U2、U3、U4，控制器采集当前电流，并调出当前电流值下的第一通道的电压的最大限值x，第二通道的电压的最大限值y、第三通道的电压的最大限值z、第一通道的电压的最小限值a、第二通道的电压的最大限值b、第三通道的电压的最大限值c；监控第一通道的电压、第二通道的电压和第三通道的电压；若第一通道的电压大于x，则判断总正铜排异常断开；若第一通道的电压小于a，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于x与a之间，则判断总正铜排螺栓松动；若第二通道的电压大于y，则判断总正铜排异常断开；若第二通道的电压小于b，则判断总正铜排正常；若第二通道的电压位于y与b之间，则判断总正铜排螺栓松动；若第一通道的电压大于z，则判断总正铜排异常断开；若第一通道的电压小于c，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于z与c之间，则判断总正铜排螺栓松动。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种燃料电池发动机断路保护方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、通过电压采集模块实时采集总正铜排正端电压U0、总正铜排负端电压U1、串联铜排正端电压U2、串联铜排负端电压U3、总负铜排正端电压U4、总负铜排负端电压U5；得出第一通道的电压、第二通道的电压和第三通道的电压，所述第一通道的电压为U0与U1的差值，所述第二通道的电压为U2与U3的差值，所述第三通道的电压为U4与U5的差值；

S2、当主控制器发送闭合主接触器指令时，监控第一通道的电压；

S21、若第一通道的电压大于第一阈值，则判断主接触器异常不受控；

S22、若第一通道的电压小于第二阈值，则判断主接触器正常；

S23、若第一通道的电压位于第一阈值与第二阈值之间，则判断总正铜排异常；

S3、当主控制器发送断开主接触器指令时，监控第一通道的电压；

S31、若第一通道的电压大于等于第一阈值，则判断主接触器正常；

S32、若第一通道的电压小于第一阈值，则判断接触器粘黏；

S4、首次开机时，分别监控第一通道的电压、第二通道的电压、第三通道的电压；

S41、若第一通道的电压大于第三阈值，则判断总正铜排未紧固；若第一通道的电压小于第四阈值，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于第三阈值与第四阈值之间，则判断总正铜排螺栓力矩不足；

S42、若第二通道的电压大于第三阈值，则判断串联铜排未紧固；若第二通道的电压小于第四阈值，则判断串联铜排正常；若第二通道的电压位于第三阈值与第四阈值之间，则判断串联铜排螺栓力矩不足；

S43、若第三通道的电压大于第三阈值，则判断总负铜排未紧固；若第三通道的电压小于第四阈值，则判断总负铜排正常；若第三通道的电压位于第三阈值与第四阈值之间，则判断总负铜排螺栓力矩不足。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池发动机断路保护方法，其特征在于：所述第一阈值为1V，所述第二阈值为100mv。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池发动机断路保护方法，其特征在于，所述第三阈值为1V，所述第四阈值为100mv。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池发动机断路保护方法，其特征在于，还包括运行过程的检测，具体操作如下：

S5、电压采集模块采集U0、U1、U2、U3、U4，控制器采集当前电流，并调出当前电流值下的第一通道的电压的最大限值x，第二通道的电压的最大限值y、第三通道的电压的最大限值z、第一通道的电压的最小限值a、第二通道的电压的最大限值b、第三通道的电压的最大限值c；

S6、监控第一通道的电压、第二通道的电压和第三通道的电压；

S61、若第一通道的电压大于x，则判断总正铜排异常断开；若第一通道的电压小于a，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于x与a之间，则判断总正铜排螺栓松动；

S62、若第二通道的电压大于y，则判断总正铜排异常断开；若第二通道的电压小于b，则判断总正铜排正常；若第二通道的电压位于y与b之间，则判断总正铜排螺栓松动；

S63、若第一通道的电压大于z，则判断总正铜排异常断开；若第一通道的电压小于c，则判断总正铜排正常；若第一通道的电压位于z与c之间，则判断总正铜排螺栓松动。

5.如权利要求1至4任一项所述的一种燃料电池发动机断路保护方法，其特征在于：所述电压采集模块包括CVM单片巡检模块。