CN115158104B - 一种车载氢系统的充压控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车载氢系统的充压控制方法及系统，包括以下步骤：ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电，压力传感器与氢控制器连接实现压力信号传输，整车控制器与氢系统控制器通过CAN总线实现信号交互，氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭；start档时，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式，纯电模式下且当前压力值低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀开启实现充压，纯电模式下且当前压力值不低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀关闭充压完成。

Description

一种车载氢系统的充压控制方法及系统
技术领域
本发明涉及信息车载燃料电池系统技术领域，具体为一种车载氢系统的充压控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
车载氢系统是燃料电池车辆上的子系统之一，其主阀和瓶阀通过燃料电池系统间接控制。即在燃料电池系统开机时，燃料电池系统通过CAN通信向氢系统控制器发送主阀和瓶阀开启指令，氢系统接收此信号后，通过硬线控制主阀及瓶阀的开启。
然而，在燃料电池车辆长期不运行时，车载氢系统的低压段管内由于不可逆的微泄露，会达到氢系统四级故障临界值时，整车控制器检测到此四级故障后触发保护机制，无法给燃料电池系统发送开机使能信号，燃料电池系统接收不到此使能信号后，无法进行开机，因此也就无法通过CAN通信向氢系统控制器发送主阀和瓶阀开指令，造成燃料电池系统无法开机的死循环。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种车载氢系统的充压控制方法及系统，在车辆钥匙信号处于ON档时，氢气压力传感器、氢系统控制器和CAN上电使其能够监测管路中的压力值，处于Start档时，整车控制器使车辆先处于纯电模式，即燃料电池不运行，整车动力全部来自于动力电池，再根据管路内的压力与控制器四级故障的临界值之间的大小关系，控制主阀与瓶阀开启实现管路充压，关闭时充压完成。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种车载氢系统的充压控制方法，包括以下步骤：
ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电，压力传感器与氢控制器连接实现压力信号传输，整车控制器与氢系统控制器通过CAN总线实现信号交互，氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭；
start档时，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式，纯电模式下且当前压力值低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀开启实现充压，纯电模式下且当前压力值不低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀关闭充压完成。
ON档时，压力传感器的信号线与氢控制器连接，氢系统控制器解析出压力传感器获取的压力信号。
整车控制器获取的整车运行模式信号通过CAN总线传输。
氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭，具体为：高边24V输入，阀门开启；没有高边24V输入，阀门关闭。
纯电模式下，整车动力来源全部来自于动力电池。
本发明的第二个方面提供实现上述方法的系统，包括：分别与压力传感器和整车控制器连接的氢系统控制器，压力传感器与氢控制器连接实现压力信号传输，整车控制器与氢系统控制器通过CAN总线实现信号交互，系统被配置为：
ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电，氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭；
start档时，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式，纯电模式下且当前压力值低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀开启实现充压，纯电模式下且当前压力值不低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀关闭充压完成。
本发明的第三个方面提供安装上述系统的机动车辆。
机动车辆的钥匙电信号包括为OFF、ON和Start三个信号，ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电；start档时，整车接入高压，仪表显示ready，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
1、通过充压控制策略，即氢系统控制器主动介入开启主阀和瓶阀，不再一味的响应燃料电池系统控制器给氢系统控制器发的主阀和瓶阀开启指令，使氢控制器在检测到管压压力低于临界值时，主动控制主阀和瓶阀的开启，不再等待燃料电池系统控制器发出的主阀和瓶阀开启指令，也就绕过了触发故障的故障点。
2、纯电模式下，各控制器和瓶阀的供电都是正常的，控制器之间能够进行CAN信号的交互，实现主阀和瓶阀的开启。
3、纯电模式下，氢控制器主动介入主阀和瓶阀的开启，由于混动模式且整车无故障的前提下，燃料电池系统控制器也会给氢系统控制器发送开阀指令，从而防止氢控制器主动介入开阀与被动介入开阀相互干扰。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明一个或多个实施例提供的车载氢系统充压控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术中所描述的，在燃料电池车辆长期不运行时，车载氢系统的低压段管内由于不可逆的微泄露，会达到氢系统四级故障临界值时，整车控制器检测到此四级故障后触发保护机制，无法给燃料电池系统发送开机使能信号，燃料电池系统接收不到此使能信号后，无法进行开机，因此也就无法通过CAN通信向氢系统控制器发送主阀和瓶阀开指令，造成燃料电池系统无法开机的死循环。
因此，以下实施例给出了一种车载氢系统的充压控制方法及系统，在车辆钥匙信号处于ON档时，氢气压力传感器、氢系统控制器和CAN上电使其能够监测管路中的压力值，处于Start档时，整车控制器使车辆先处于纯电模式运行，即整车动力全部来自于动力电池，再根据管路内的压力与控制器四级故障的临界值之间的大小关系，控制主阀与瓶阀开启实现管路充压，关闭时充压完成。
实施例一：
如图1所示，一种车载氢系统的充压控制方法，包括以下步骤：
ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电，压力传感器与氢控制器连接实现压力信号传输，整车控制器与氢系统控制器通过CAN总线实现信号交互，氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭；
start档时，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式，纯电模式下且当前压力值低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀开启实现充压，纯电模式下且当前压力值不低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀关闭充压完成。
具体的：
(1)打开燃料电池客车钥匙ON档，整车控制器及氢系统控制器被唤醒；
钥匙电信号分为OFF、ON、Start三个信号，当处于ON档电时，整车控制器及氢系统控制器可正常发送和接收报文。整车控制器与氢系统控制器通过CAN网络架构实现信号交互，即整车控制器采集到的整车运行模式信号是通过CAN线传输的。整车ON档电时，氢系统压力传感器供电，压力传感器信号线直接与氢控制器相连，氢系统控制器解析出此信号。氢系统控制器通过硬线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭，即氢系统控制器给主阀与瓶阀硬线控制为高边输入即24V，阀门开启，硬线没有高边24V输入，阀门关闭。
(2)氢系统控制器信号条件判断及阀门打开控制；
钥匙打到start信号，整车上高压，仪表显示ready。燃料电池系统开关按钮未打开，即燃料电池系统未运行，整车动力来源全部来自于动力电池。此时，整车控制器发出整车运行模式为纯电模式，氢系统控制器通过CAN线接收此信号。氢系统控制器通过信号线接收氢系统低压端压力传感器的模拟量信号并解析出压力值。氢系统控制器对压力值和氢系统控制器四级故障的临界值进行比较。当氢系统控制器接收整车运行模式为纯电模式并且传感器压力值低于氢系统控制器四级故障临界值时，氢系统控制器给主阀与瓶阀硬线控制为高边输入即24V，阀门开启，实现氢系统管路的充压。
(3)氢系统控制器信号条件判断及阀门关闭控制；
当氢系统控制器接收整车运行模式为纯电模式并且传感器压力值GA高于氢系统控制器四级故障临界值时，氢系统控制器给主阀与瓶阀硬线控制为无高边输入，阀门关闭，氢系统管路的充压完成。
当氢系统低压段管压由于不可逆的微泄露达到燃料电池无法开机的临界值时，氢控制器在纯电模式下控制氢系统主阀和瓶阀开启，实现氢气管路的有效充压，待管压上升到临界值以上时，立即关闭主阀和瓶阀。
正常情况下，整车无故障，整车控制器给燃料电池系统控制器发送开机指令(CAN信号)，燃料电池系统控制器接收到该指令执行开机流程，燃料电池系统控制器给氢系统控制器发送主阀和瓶阀开CAN指令，氢系统控制器接收到CAN指令后通过硬线控制主阀和瓶阀的开启，燃料电池系统才能正常运行。
而非正常情况下，燃料电池系统长时间不运行，氢系统低压段存在不可逆微泄露，导致低压段管路压力不符合燃料电池系统入堆压力最低值的要求(即氢系统报四级故障的故障点)。整车控制器在检测到氢系统四级故障后，是不会给燃料电池系统控制器发开机请求的(因为堆前端压力不符合燃料电池系统的需求)，所以燃料电池系统无法开机。
而上述过程通过充压控制策略，即氢系统控制器主动介入开启主阀和瓶阀，不再一味的响应燃料电池系统控制器给氢系统控制器发的主阀和瓶阀开CAN指令，即氢控制器在检测到管压压力低于临界值时，主动通过硬线控制主阀和瓶阀的开启，不再等待燃料电池系统控制器发出的主阀和瓶阀开启指令，也就绕过了触发四级故障的故障点。
之所以纯电模式下能充压，因为上高压后纯电模式下，各控制器和瓶阀的供电都是正常的，控制器之间能够进行CAN信号的交互，实现主阀和瓶阀的开启。
纯电模式下，氢控制器主动介入主阀和瓶阀的开启，由于混动模式且整车无故障的前提下，燃料电池系统控制器也会给氢系统控制器发送开阀指令，从而防止氢控制器主动介入开阀与被动介入开阀相互干扰。
实施例二：
本实施例提供一种车载氢系统充压控制系统，包括氢系统控制器，氢系统控制器被配置为执行实施例一中的方法。
具体为：
氢系统控制器接收到本身模拟量采集信号氢气管压压力小于氢系统四级故障临界值，并且此时氢控制器接收到整车控制器发出的整车运行模式CAN信号为纯电模式时，氢系统控制器通过硬线控制氢系统主阀和瓶阀开启，实现氢系统管路的有效充压，待氢气管压压力大于氢系统四级故障临界值时，氢系统控制器通过硬线控制氢系统主阀和瓶阀关闭。
四级故障指低压段管压低于燃料电池系统所规定的入堆前端的最低压力值，即不满足燃料电池系统开堆要求的故障级别。
实施例三：
本实施例提供一种机动车辆，安装了上述实现充压控制的车载氢系统。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种车载氢系统的充压控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电，压力传感器与氢系统控制器连接实现压力信号传输，整车控制器与氢系统控制器通过CAN总线实现信号交互，氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭；
start档时，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式，纯电模式下且当前压力值低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀开启实现充压，纯电模式下且当前压力值不低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀关闭充压完成；
通过充压控制策略，即氢系统控制器主动介入开启主阀和瓶阀，不再一味的响应燃料电池系统控制器给氢系统控制器发的主阀和瓶阀开启指令，使氢系统控制器在检测到管压压力低于临界值时，主动控制主阀和瓶阀的开启，不再等待燃料电池系统控制器发出的主阀和瓶阀开启指令，也就绕过了触发故障的故障点；
之所以纯电模式下能充压，因为上高压后纯电模式下，各控制器和瓶阀的供电都是正常的，控制器之间能够进行CAN信号的交互，实现主阀和瓶阀的开启；
纯电模式下，氢系统控制器主动介入主阀和瓶阀的开启，由于混动模式且整车无故障的前提下，燃料电池系统控制器也会给氢系统控制器发送开阀指令，从而防止氢系统控制器主动介入开阀与被动介入开阀相互干扰。
2.如权利要求1所述的一种车载氢系统的充压控制方法，其特征在于：ON档时，压力传感器的信号线与氢系统控制器连接，氢系统控制器解析出压力传感器获取的压力信号。
3.如权利要求1所述的一种车载氢系统的充压控制方法，其特征在于：整车控制器获取的整车运行模式信号通过CAN总线传输。
4.如权利要求1所述的一种车载氢系统的充压控制方法，其特征在于：氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭，具体为：高边24V输入，阀门开启；没有高边24V输入，阀门关闭。
5.如权利要求1所述的一种车载氢系统的充压控制方法，其特征在于：纯电模式下，整车动力来源全部来自于动力电池。
6.一种车载氢系统的充压控制系统，利用了如权利要求1所述的一种车载氢系统的充压控制方法实现，其特征在于：包括分别与压力传感器和整车控制器连接的氢系统控制器，压力传感器与氢系统控制器连接实现压力信号传输，整车控制器与氢系统控制器通过CAN总线实现信号交互，系统被配置为：
ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电，氢系统控制器根据当前压力值通过CAN总线控制氢系统主阀与瓶阀的开启与关闭；
start档时，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式，纯电模式下且当前压力值低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀开启实现充压，纯电模式下且当前压力值不低于设定的故障临界值时，氢系统控制器控制主阀与瓶阀关闭充压完成。
7.一种机动车辆，其特征在于：安装了如权利要求6所述的充压控制系统。
8.如权利要求7所述的机动车辆，其特征在于：机动车辆的钥匙电信号具有OFF、ON和Start三个档位信号。
9.如权利要求8所述的机动车辆，其特征在于：ON档时，氢系统压力传感器、整车控制器及氢系统控制器供电。
10.如权利要求8所述的机动车辆，其特征在于：start档时，整车接入高压，仪表显示ready，整车控制器控制整车运行模式切为纯电模式。
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