CN114274895A - 一种氢燃料车辆安全远程监控系统 - Google Patents

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杜卫彬
李春
樊海梅
王彬
熊金峰
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Abstract

本发明公开了一种氢燃料车辆安全远程监控系统。该系统包括:整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器、车载远程终端、远程监控平台以及用户终端;整车控制器中内置有休眠芯片,整车控制器在一定的时间周期内自唤醒,并同时唤醒燃料电池控制器、氢系统控制器、电池管理系统以及车载远程终端对目标放置车辆的车辆状态进行检测;当车辆状态存在异常时,生成故障提醒并通过远程监控平台将故障提醒发送至远程监控平台以及用户终端。本发明实施例的技术方案,实现了在车辆停放期间,对整车的氢系统、锂电池、燃料电池安全远程监控,同时可以实现车辆运行前加氢提醒,方便车辆运营和维护。

Description

一种氢燃料车辆安全远程监控系统
技术领域
本发明实施例涉及燃料电池汽车领域技术领域,尤其涉及一种氢燃料车辆安全远程监控系统。
背景技术
随着能源改革及碳中和的进行,新能源车辆的保有量不断增加,新能源车辆的安全问题也变得日益突出,而新能源车辆中,燃料电池车辆的数量也在不断增多。车辆运行期间,整车控制器(Vehicle Control Unit,VCU)、电池管理系统(Battery ManagementSystem,BMS)、燃料电池控制器(Fuel Cell Unit,FCU)、氢系统控制器(HMS,HydrogenManagement System),分别监控整车、动力电池、燃料电池及氢系统的安全,并将车辆实时信息传输到对应监控平台。
现有技术中,当车辆未运营或长期搁置期间,整车总电源断开,车辆信息难以实时传输到对应监控平台,氢系统泄露、氢瓶压力温度等无法检测,存在较大隐患,若车辆停在半密闭的空间,安全隐患更大,如停放在空旷空间,导致氢瓶直接暴露在阳光下,温度、部件的老化等都可能会导致安全事故,锂电池停机时SOC低,加上长时间放置的自放电,有可能会导致锂电池亏电,而长时间亏电会影响锂电池的性能和寿命。
发明内容
本发明提供一种氢燃料车辆安全远程监控系统,以实现在车辆停放期间,对整车的氢系统、锂电池、燃料电池安全远程监控,同时可以实现车辆运行前加氢提醒,方便车辆运营和维护。
本发明实施例提供了一种氢燃料车辆安全远程监控系统,包括:
整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器、车载远程终端、远程监控平台以及用户终端;
所述整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器以及车载远程终端之间通过控制器局域网络CAN进行通信连接;
所述车载远程终端与所述远程监控平台,以及所述远程监控平台与所述用户终端之间均通过无线传输进行通信连接;
其中,所述整车控制器中内置有休眠芯片,所述整车控制器在一定的时间周期内自唤醒,并同时唤醒所述燃料电池控制器、氢系统控制器、电池管理系统以及所述车载远程终端对目标放置车辆的车辆状态进行检测;
当所述车辆状态存在异常时,生成故障提醒并通过所述远程监控平台将所述故障提醒发送至远程监控平台,所述远程监控平台根据故障提醒对应生成故障处理方案,并将所述故障处理方案发送至用户终端。
可选的,所述整车控制器自唤醒之后,用于检测所述目标放置车辆的整车状态;
所述电池管理系统被唤醒后,用于检测目标放置车辆的动力电池状态;
所述燃料电池控制器被唤醒后,用于检测目标放置车辆的燃料电池液位状态;
所述氢系统控制器被唤醒后,用于检测目标放置车辆的氢系统状态以及氢气泄露情况。
可选的,当所述电池管理系统检测到蓄电池电压低于蓄电池电压阈值时,通过DCDC,利用动力电池给所述蓄电池充电。
可选的,当所述电池管理系统检测到动力电池SOC低于动力电池SOC阈值且所述动力电池温度处于可充电温度阈值范围内,唤醒燃料电池控制器启动燃料电池给动力电池充电。
可选的,当所述氢系统控制器检测到有氢气泄露时,
生成警告提示信息并将所述警告提示信息发送至所述远程监控平台以及用户终端,以供用户进行泄露检测并处理;
若未检测到氢气泄露但在一定时间间隔内,检测到氢气的可用剩余质量有一定量的减少或者氢气最高压力持续下降时,生成泄露风险提示信息并将所述泄露风险提示信息发送至所述远程监控平台以及用户终端,以提示用户进行泄露检测;
当检测到氢瓶压力和/或氢瓶温度超出安全范围时,氢系统控制器自动开启泄放功能,并通过远程监控平台以及用户终端对用户提出报警;
当检测到氢气可用质量低于可用质量阈值时,通过远程监控平台以及用户终端提醒用户在使用前加氢。
可选的,当所述燃料电池控制器检测到燃料电池液位低时,通过远程监控平台以及用户终端提醒用户在使用前添加防冻液,并进行漏液检测。
本发明实施例的技术方案,通过在整车控制器中内置休眠芯片,在车辆长期停放时,整车控制器定期自唤醒,同时唤醒电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器以及车载远程终端等设备对整车状态进行检测,并根据检测结果生成相应的报警提示信息提供给用户,以实现对车辆安全状况的定时监控和运行前的加氢提醒,方便车辆运行和维护。同时,本发明提供的系统还可以检测蓄电池和动力电池的电量状况,在蓄电池或者动力电池电量不足的情况下及时进行充电,最大程度地避免了蓄电池以及动力电池亏电,以保证氢系统的安全。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种氢燃料车辆安全远程监控系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例
图1为本发明实施例提供的一种氢燃料车辆安全远程监控系统的结构示意图,该系统包括:
整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器、车载远程终端、远程监控平台以及用户终端等;
该系统还包括与电池管理系统相连的动力电池LB,LB还通过接触器与升压直流转换器FDC相连;与燃料电池控制器以及升压直流转换器FDC相连的燃料电池堆FCS,以及与FDC和车轮相连的电机。
所述整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器以及车载远程终端之间通过控制器局域网络CAN进行通信连接;
所述车载远程终端与所述远程监控平台,以及所述远程监控平台与所述用户终端之间均通过无线传输进行通信连接;
其中,所述整车控制器中内置有休眠芯片,所述整车控制器在一定的时间周期内自唤醒,并同时唤醒所述燃料电池控制器、氢系统控制器、电池管理系统以及所述车载远程终端对目标放置车辆的车辆状态进行检测;
当所述车辆状态存在异常时,生成故障提醒并通过所述远程监控平台将所述故障提醒发送至远程监控平台,所述远程监控平台根据故障提醒对应生成故障处理方案,并将所述故障处理方案发送至用户终端。
其中,整车控制器中的休眠芯片唤醒周期可以人为进行设定。示例性的,可以设置唤醒周期为2n小时,n≤6为且为正整数。
车载远程终端中也自带休眠芯片,该休眠芯片可通过远程无线通信唤醒。
本实施例中,车辆中的燃料电池、动力电池以及DCDC等通过高压线束连接,并通过高压接触器进行通断控制。
当整车控制器自唤醒时,同时唤醒电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器以及车载远程终端等,检测动力电池状态、氢系统状态、氢气泄露情况、蓄电池电压以及燃料电池液位状态等。本实施例的系统采用继电器作为受控电源,保持回路设备的供电。
具体的,所述整车控制器自唤醒之后,用于检测所述目标放置车辆的整车状态;
所述电池管理系统被唤醒后,用于检测目标放置车辆的动力电池状态,所述动力电池状态包括动力电池荷电状态SOC、最高/低单体电压、动力电池温度等。
所述燃料电池控制器被唤醒后,用于检测目标放置车辆的燃料电池液位状态;
所述氢系统控制器被唤醒后,用于检测目标放置车辆的氢系统状态以及氢气泄露情况,所述氢系统状态包括最高/低瓶压、最高/低瓶温,氢气剩余可用质量等。
进一步的,在燃料电池控制器、氢系统控制器被唤醒后,如果检测到氢系统瓶阀有泄露,氢系统控制器立即关闭瓶阀,如检测到其他部分有泄露,则上报远程监控平台报警,提醒进行泄露检测并处理;
当检测到氢瓶压力和/或温度超出安全范围时,氢系统控制器自动开启泄放功能,并通过远程监控平台对用户终端提出报警;未检测到氢气泄露但在一定时间间隔内,检测到氢气的可用剩余质量有一定量的减少或者氢气最高压力持续缓慢下降时,生成泄露风险提示信息并将所述泄露风险提示信息发送至所述远程监控平台以及用户终端,以提示用户提醒检测可能泄露部位;
当检测到氢瓶压力和/或氢瓶温度超出安全范围时,氢系统控制器自动开启泄放功能,并通过远程监控平台以及用户终端对用户提出报警;
当氢系统控制器检测到氢气剩余可用质量低时,上报给整车控制器,整车控制器通过远程监控平台及用户终端,用户终端再推送给用户相关信息,提醒用户加氢。
当燃料电池控制器检测到燃料电池液位状态低时,上报整车控制器,整车控制器通过远程监控平台及用户终端,提醒用户添加防冻液,并检查是否存在漏液情况。
进一步的,当整车控制器检测到蓄电池电压低时,通过动力电池DCDC给蓄电池充电,充电完成后再断开;当电池管理系统检测到动力电池SOC低,且所述动力电池温度处于可充电温度阈值范围内时,整车接通高压,给燃料电池控制器发开机指令,动力电池充电,当SOC达到后,燃料电池控制器关机,整车下高压电,整车控制器进入休眠状态;若动力电池SOC较低且动力电池的温度低于可充电温度阈值下限值,对动力电池进行加热,当温度合适后,整车控制器给燃料电池控制器发送开机指令,动力电池充电,当SOC达到后,燃料电池控制器关机,整车下高压电,整车控制器进入休眠状态。
本发明实施例的技术方案,通过在整车控制器中内置休眠芯片,在车辆长期停放时,整车控制器定期自唤醒,同时唤醒电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器以及车载远程终端等设备对整车状态进行检测,并根据检测结果生成相应的报警提示信息提供给用户,以实现对车辆安全状况的定时监控和运行前的加氢提醒,方便车辆运行和维护。同时,本发明提供的系统还可以检测蓄电池和动力电池的电量状况,在蓄电池或者动力电池电量不足的情况下及时进行充电,最大程度地避免了蓄电池以及动力电池亏电,以保证氢系统的安全。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (6)

1.一种氢燃料车辆安全远程监控系统,其特征在于,包括:
整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器、车载远程终端、远程监控平台以及用户终端;
所述整车控制器、电池管理系统、燃料电池控制器、氢系统控制器以及车载远程终端之间通过控制器局域网络CAN进行通信连接;
所述车载远程终端与所述远程监控平台,以及所述远程监控平台与所述用户终端之间均通过无线传输进行通信连接;
其中,所述整车控制器中内置有休眠芯片,所述整车控制器在一定的时间周期内自唤醒,并同时唤醒所述燃料电池控制器、氢系统控制器、电池管理系统以及所述车载远程终端对目标放置车辆的车辆状态进行检测;
当所述车辆状态存在异常时,生成故障提醒并通过所述远程监控平台将所述故障提醒发送至远程监控平台,所述远程监控平台根据故障提醒对应生成故障处理方案,并将所述故障处理方案发送至用户终端。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述整车控制器自唤醒之后,用于检测所述目标放置车辆的整车状态;
所述电池管理系统被唤醒后,用于检测目标放置车辆的动力电池状态;
所述燃料电池控制器被唤醒后,用于检测目标放置车辆的燃料电池液位状态;
所述氢系统控制器被唤醒后,用于检测目标放置车辆的氢系统状态以及氢气泄露情况。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,当所述电池管理系统检测到蓄电池电压低于蓄电池电压阈值时,通过DCDC,利用动力电池给所述蓄电池充电。
4.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,当所述电池管理系统检测到动力电池SOC低于动力电池SOC阈值且所述动力电池温度处于可充电温度阈值范围内,唤醒燃料电池控制器启动燃料电池给动力电池充电。
5.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,当所述氢系统控制器检测到有氢气泄露时,生成警告提示信息并将所述警告提示信息发送至所述远程监控平台以及用户终端,以供用户进行泄露检测并处理;
若未检测到氢气泄露但在一定时间间隔内,检测到氢气的可用剩余质量有一定量的减少或者氢气最高压力持续下降时,生成泄露风险提示信息并将所述泄露风险提示信息发送至所述远程监控平台以及用户终端,以提示用户进行泄露检测;
当检测到氢瓶压力和/或氢瓶温度超出安全范围时,氢系统控制器自动开启泄放功能,并通过远程监控平台以及用户终端对用户提出报警;
当检测到氢气可用质量低于可用质量阈值时,通过远程监控平台以及用户终端提醒用户在使用前加氢。
6.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,当所述燃料电池控制器检测到燃料电池液位低时,通过远程监控平台以及用户终端提醒用户在使用前添加防冻液,并进行漏液检测。
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