CN114865022B - 一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法及车载储氢系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法及车载储氢系统，其中车载储氢系统中瓶阀故障检测方法中，车载储氢系统包括储氢瓶组，储氢瓶组包括多个储氢瓶，且任意一个储氢瓶均通过瓶阀分别与供氢管路和加氢管路相连通；其中，瓶阀故障检测方法包括：S100：检测车载储氢系统的高压压力值，判断高压压力值是否在预设压力范围值内，若是，则执行步骤S200，若否，则对瓶阀进行故障排查；S200：检测储氢瓶在供氢阶段或加氢阶段时的温度值，通过温度值的变化判断储氢瓶的瓶阀是否故障，及时发现储氢瓶的瓶阀故障，从而能够对其进行及时维修，进一步提升了储氢系统的储氢能力。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车燃料电池技术领域，特别涉及一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法及车载储氢系统。
背景技术
车载储氢系统是燃料电池的储能单元，具备加氢、供氢和储氢管理等功能，由于整车布置空间及成本管控的影响，一般储氢系统内部尽可能布置有限的传感器对储氢系统进行监控管理，以保证储氢系统的正常运行。
车载储氢系统中的传感器及控制元件一般包括瓶阀电磁阀、储氢瓶温度传感器、高压压力传感器、中压压力传感器和氢泄漏传感器等，而储氢瓶的瓶阀是一种阀门开断的执行元件，当前，在瓶阀执行过程中，可通过瓶阀供电线路上的电压或电流信号对瓶阀的供电情况进行检测，根据电压值或电流值的大小识别其瓶阀是否被供电，但是瓶阀供电后其结构是否完全打开不能被识别，因此，当前的监控管理系统不能及时发现瓶阀的故障，大大影响了储氢系统的储氢能力。
因此，如何提供一种储氢瓶瓶阀故障检测方法，能够及时发现储氢瓶瓶阀故障，有效提升储氢系统的储氢能力是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，能够及时发现储氢瓶瓶阀的故障，有效提升储氢系统的储氢能力。
本发明的而另一目的还在于提供一种车载储氢系统。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，所述车载储氢系统包括储氢瓶组，所述储氢瓶组包括多个储氢瓶，且任意一个所述储氢瓶均通过瓶阀分别与供氢管路和加氢管路相连通；
其中，瓶阀故障检测方法包括：
S100：检测所述车载储氢系统的高压压力值，判断所述高压压力值是否在预设压力范围值内，若是，则执行步骤S200，若否，则对所述瓶阀进行故障排查；
S200：检测所述储氢瓶在供氢阶段或加氢阶段时的温度值；
当所述车载储氢系统处于供氢阶段时，Tnt≤Tn0，当在时刻t时，
当ΔT≤N时，第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；
当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＜Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在所述预设范围值内；当Tnt≥Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述储氢瓶的瓶阀是否故障；
当所述车载储氢系统处于加氢阶段时，Tnt≥Tn0，当在时刻t，
当ΔT≤N时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；
当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＞Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在所述预设范围值内；当Tnt≤Tn0，所述第n个储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述储氢瓶的瓶阀是否故障；
其中，Tnt为第n个储氢瓶在时刻t时的温度值，Tn0为第n个储氢瓶在时刻0时的温度值，为储氢瓶组的平均温度值，ΔT为温差值，N为储氢瓶组的储氢瓶的个数。
优选的，所述N≥3，或所述N＝2，或所述N＝1。
优选的，当所述N≥3时，所述t＝t时，所述为去除Tnt的最大值和最小值后，剩余所述储氢瓶的Tnt平均值。
优选的，当N＝2时，所述t＝t时，所述
优选的，当当所述N＝1时，当所述车载储氢系统处于供氢阶段时，检测所述车载储氢系统的高压压力值，当所述高压压力值在所述预设压力值范围内时，所述储氢瓶无故障，否则，所述储氢瓶有故障；
当所述车载储氢系统处于加氢阶段时，当Tnt≤Tn0时，所述储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述瓶阀是否故障。
一种车载储氢系统，包括储氢瓶组、高压管路、加氢管路和供氢管路，所述高压管路连通所述储氢瓶组和所述加氢管路，且所述高压管路连通所述储氢瓶组和所述供氢管路。
优选的，所述储氢瓶组具有多个储氢瓶，且任意一个所述储氢瓶内均设置有瓶阀和温度传感器，所述瓶阀能够打开或关闭，以使得氢气能够进出所述储氢瓶，所述温度传感器能够检测所述储氢瓶内的温度。
优选的，所述高压管路包括主管路和与所述主管路相连的多个支管路，所述加氢管路和所述供氢管路分别与所述主管路相连，任意一个所述储氢瓶均通过所述瓶阀与所述支管路相连通，所述高压管路上设置有高压传感器。
优选的，所述加氢管路上设置有单向阀，所述加氢管路的一端与所述高压管路相连通，所述加氢管路的另一端与加氢口相连通。
优选的，还包括减压阀、中压传感器、供氢组件和燃料电池系统，所述减压阀、所述中压传感器和所述供氢组件均设置于所述供氢管路上，所述燃料电池系统设置于所述供氢管路的一端且与所述供氢管路相连通。
由以上技术方案可以看出，通过上述储氢系统中瓶阀故障检测方法，能够及时发现储氢瓶的瓶阀是否出现故障，从而能够对其进行及时维修，进一步提升了储氢系统的储氢能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所公开的车载储氢系统的结构示意图。
其中，各部件名称如下：
100为储氢瓶，200为瓶阀，300为温度传感器，400为高压管路，401为高压传感器，500为加氢管路，501为单向阀，502为加氢口，600为供氢管路，601为减压阀，602为中压传感器，603为供氢组件，604为燃料电池系统。
具体实施方式
有鉴于此，本发明的核心在于提供一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，能够及时发现储氢瓶瓶阀的故障，从而及时进行维修，有效提升储氢系统的储氢能力。
本发明的而另一目的还在于提供一种车载储氢系统。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面接合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明实施例所公开的车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，车载储氢系统包括储氢瓶组，储氢瓶组包括多个储氢瓶100，且任意一个储氢瓶100均通过瓶阀200分别与供氢管路600和加氢管路500相连通；
其中，瓶阀故障检测方法包括：
S100：检测所述车载储氢系统的高压压力值，判断所述高压压力值是否在预设压力范围值内，若是，则执行步骤S200，若否，则对所述瓶阀进行故障排查；
S200：检测所述储氢瓶在供氢阶段或加氢阶段时的温度值；
当所述车载储氢系统处于供氢阶段时，Tnt≤Tn0，当在时刻t时，
当ΔT≤N时，第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；
当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＜Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在所述预设范围值内；当Tnt≥Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述储氢瓶的瓶阀是否故障；
当所述车载储氢系统处于加氢阶段时，Tnt≥Tn0，当在时刻t，
当ΔT≤N时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；
当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＞Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在所述预设范围值内；当Tnt≤Tn0，所述第n个储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述储氢瓶的瓶阀是否故障；
其中，Tnt为第n个储氢瓶在时刻t时的温度值，Tn0为第n个储氢瓶在时刻0时的温度值，为储氢瓶组的平均温度值，ΔT为温差值，N为储氢瓶组的储氢瓶的个数。
当进行瓶阀故障检测时，检测车载储氢系统的高压压力值，判断高压压力值是否在预设压力范围值内，若高压压力值不在预设压力范围值内，则对瓶阀故障进行排查，若高压压力值在预设压力范围值内，则开始检测储氢瓶在供氢阶段或加氢阶段时的温度值。
当储氢系统处于供氢阶段时，储氢瓶100在t时刻的温度值需小于储氢瓶100初始状态的温度值，因此，当在时刻t时，温差值为第n个储氢瓶100在t时刻的温度值减去储氢瓶组的平均温度值。
根据试验证实，ΔT与N有很大关系，因此，当ΔT≤N时，第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；当ΔT＞N时，需比较Tn0和Tnt，当Tnt＜Tn0时，第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；当Tnt≥Tn0，第n个储氢瓶内的气体温度超出预设范围值，排查储氢瓶100的瓶阀是否故障。
当储氢系统处于供氢阶段时，储氢瓶100在t时刻的温度值需大于储氢瓶100初始状态的温度值，因此当在时刻t时，温差值为第n个储氢瓶100在t时刻的温度值减去储氢瓶组的平均温度值。
根据试验证实，ΔT与N有很大关系，因此，当ΔT≤N时，第n个储氢瓶100内的气体温度在预设范围值内；当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＞Tn0时，第n个储氢瓶100内的气体温度在预设范围值内，当Tnt≤Tn0，第n个储氢瓶100内的气体温度超出预设范围值，排查储氢瓶100的瓶阀是否故障。
通过上述储氢系统中瓶阀故障检测方法，能够及时发现储氢瓶100的瓶阀200是否出现故障，从而能够对其进行及时维修，进一步提升了储氢系统的储氢能力。
需要说明的是，当车载储氢系统处于供氢阶段时，如果第n个储氢瓶100的瓶阀200出现故障，则该储氢瓶100内的温度Tnt不会发生变化，而其它储氢瓶100内的气体温度会逐渐降低，例如，一般情况下，165L左右的35Mpa储氢瓶100每10分钟左右温度会下降一度左右，根据储氢瓶组的个数不同，通过储氢瓶组的不同储氢瓶100的温度变化可间接反馈储氢瓶100的瓶阀200是否为故障。
当车载储氢系统处于加氢阶段时，如果第n个储氢瓶100的瓶阀200阀出现故障，则该储氢瓶100内的温度Tnt不会发生变化，而其它储氢瓶100内的气体温度会逐渐升高，通过储氢瓶组的不同储氢瓶100的温度变化可间接反馈储氢瓶100的瓶阀200是否为故障。
本发明实施例对储氢瓶100的个数不进行具体限定，只要满足本发明使用要求的结构均在本发明的保护范围之内。
其中，当储氢瓶100的个数不同时，储氢瓶组的平均温度值的计算方式也不同。
具体的，当N≥3时，t＝t时，为去除Tnt的最大值和最小值后，剩余储氢瓶100的Tnt平均值。
例如，当N＝5时，为去除Tnt的最大值和最小值后，剩余3个储氢瓶100的Tnt平均值。
当N＝2时，t＝t时，
当N＝1时，当车载储氢系统处于供氢阶段时，检测车载储氢系统的高压压力值，当高压压力值在预设压力值范围内时，可判断储氢瓶100无故障，否则，判断储氢瓶100有故障；
当车载储氢系统处于加氢阶段时，当Tnt≤Tn0时，可判断储氢瓶100内气体温度超出预设范围值，需排查瓶阀200是否故障。
需要说明的是，N为大于1的正整数，其中N个储气瓶依次为从第1个储氢瓶至第n个储氢瓶，分别对应第1个瓶阀至第n个瓶阀。
本发明实施例还公开了一种车载储氢系统，包括储氢瓶组、高压管路400、加氢管路500和供氢管路600，其中，高压管路400连通储氢瓶组和加氢管路500，且高压管路400连通储氢瓶组和供氢管路600。
当车载储氢系统进行加氢时，氢气通过加氢管路500进入高压管路400，再通过高压管路400进入储氢瓶100内；当车载储氢系统进行供氢时，氢气从储氢瓶100内流出，进入高压管路400，再通过高压管路400进入供氢管路600。
需要说明的是，储氢瓶组具有多个储氢瓶100，且任意一个储氢瓶100内均设置有瓶阀200和温度传感器300，其中瓶阀200能够打开或关闭，以使得氢气能够进出储氢瓶100，温度传感器能300够检测储氢瓶100内的温度。
需要进一步说明的是，高压管路400包括主管路和与主管路相连的多个支管路，加氢管路500和供氢管路600分别与主管路相连，任意一个储氢瓶100均通过瓶阀200与支管路相连通。
其中，高压管路400上设置有高压传感器401，高压传感器401可以检测高压管路400上的高压压力值。
为了进一步优化上述实施例，本发明实施例所公开的加氢管路500上设置有单向阀501，加氢管路500一端与高压管路相连通，高压管路400的另一端与加氢口502相连通。
其中，打开单向阀501，氢气从加氢口502依次进入到加氢管路500和高压管路400，从高压管路400进入储氢瓶100内。
需要说明的是，本发明实施例所公开的车载储氢系统还包括减压阀601、中压传感器602、供氢组件603和燃料电池系统604，其中，减压阀601、中压传感器602和供氢组件603均设置于供氢管路600上，燃料电池系统604设置于供氢管路600的一端且与供氢管路600相连通。
当车载储氢系统处于供氢阶段时，氢气从储氢瓶100通过高压管路400、供氢管路600的减压阀601、中压传感器602和供氢组件603进入燃料电池系统604，为燃料电池系统604供氢。
其中，中压传感器602可以检测经过减压阀601后的氢气的压力。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (3)
1.一种车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，其特征在于，所述车载储氢系统包括储氢瓶组，所述储氢瓶组包括多个储氢瓶，且任意一个所述储氢瓶均通过瓶阀分别与供氢管路和加氢管路相连通；
其中，瓶阀故障检测方法包括：
S100：检测所述车载储氢系统的高压压力值，判断所述高压压力值是否在预设压力范围值内，若是，则执行步骤S200，若否，则对所述瓶阀进行故障排查；
S200：检测所述储氢瓶在供氢阶段或加氢阶段时的温度值；
当所述车载储氢系统处于供氢阶段时，Tnt≤ Tn0，当在时刻t时，；
当ΔT≤N时，第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；
当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＜Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在所述预设范围值内；当Tnt≥Tn0时，所述第n 个储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述储氢瓶的瓶阀是否故障；
当所述车载储氢系统处于加氢阶段时，Tnt≥ Tn0，当在时刻t，；
当ΔT≤N时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在预设范围值内；
当ΔT＞N时，比较Tn0和Tnt，当Tnt＞Tn0时，所述第n个储氢瓶内的气体温度在所述预设范围值内；当Tnt≤Tn0，所述第n 个储氢瓶内的气体温度超出所述预设范围值，排查所述储氢瓶的瓶阀是否故障；
其中，Tnt为第n个储氢瓶在时刻t时的温度值，Tn0为第n个储氢瓶在时刻0时的温度值，为储氢瓶组的平均温度值，ΔT为温差值，N为储氢瓶组的储氢瓶的个数；
所述N≥3，或所述N=2。
2.根据权利要求1所述的车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，其特征在于，当所述N≥3时，所述t=t时，所述为去除Tnt的最大值和最小值后，剩余所述储氢瓶的Tnt平均值。
3.根据权利要求1所述的车载储氢系统中瓶阀故障检测方法，其特征在于，当N=2时，所述t=t时，所述=（T1t+T2t）/2。
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