CN116995275A - 一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法 - Google Patents

一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其包括以下步骤：在燃料电池的冷却系统中设置去离子器进水流量传感器、入水电导率传感器、出水电导率传感器以及用于对去离子器的入水温度进行检测的入水温度传感器；失效判定控制器根据上述各传感器，获得去离子器的进水流量、入水温度、电导率的实测下降值；将实测下降值与失效判定控制器中存储的不同温度和流量下去离子器电导率的标准下降值进行对比，若实测下降值与标准下降值之间的差值不大于设定值，则判定去离子器正常，反之，则判定去离子器失效。本发明能够较为准确地对去离子器是否失效进行判定，同时能够实现对去离子器工作状态的实时在线监测。

Description

一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法
技术领域
本发明属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法。
背景技术
燃料电池是一种通过将氢和氧气反应产生电能的装置。在燃料电池运行过程中，需要液冷却剂来保持其温度适宜，以保证燃料电池系统正常工作。然而，冷却液中可能存在着导致燃料电池性能下降的杂质离子，这些杂质离子会固定在电极表面，并且随着时间的推移累积，形成垢层，降低燃料电池的效率和寿命。为了避免这种情况的发生，在燃料电池的冷却系统中引入了去离子器，用于去除冷却液中的杂质离子，从而保证燃料电池的性能、寿命和效率。
现有技术中通常是通过检测燃料电池绝缘阻值来确定去离子器的工作状态，如公开号为CN114139281A的中国发明专利“一种低成本车载去离子器管理系统及方法、车辆”，如果整车绝缘阻值超标，则判定去离子器失效，需要更换去离子器。然而，燃料电池整车绝缘阻值较大而报警时，不一定是由于去离子器失效，还可能与其他因素有关，这使得其不能较为准确地对去离子器的是否失效进行判定，从而导致燃料电池系统容易出现误报，提高了用户的使用成本。因此，如何设计一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法，以较为准确地对去离子器是否失效进行判定，成为本领域技术人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法，以解决现有技术中的上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其包括以下步骤：
步骤S1、在燃料电池的冷却系统中设置用于对去离子器的进水流量进行检测的去离子器进水流量传感器、用于对去离子器的入水温度进行检测的入水温度传感器、用于对去离子器的入水电导率进行检测的去离子器入水电导率传感器、用于对去离子器的出水电导率进行检测的去离子器出水电导率传感器；
步骤S2、失效判定控制器实时监测去离子器进水流量传感器传输过来的信息，以获得去离子器的进水流量；失效判定控制器实时监测入水温度传感器传输过来的信息，以获得去离子器的入水温度；失效判定控制器实时监测去离子器入水电导率传感器和去离子器出水电导率传感器传输过来的信息，以获得去离子器的入水电导率和出水电导率，并计算出去离子器电导率的实测下降值；
步骤S3、所述失效判定控制器将获得的去离子器的进水流量、入水温度、电导率的实测下降值，与失效判定控制器中存储的不同温度和流量下去离子器电导率的标准下降值进行对比，若实测下降值与标准下降值之间的差值不大于设定值，则判定去离子器正常，反之，则判定去离子器失效。
优选地，所述设定值为所述标准下降值的4％至6％。
优选地，所述设定值为所述标准下降值的5％。
优选地，所述去离子器进水流量传感器设置在所述去离子器的进水管上。
优选地，所述去离子器入水电导率传感器设置在所述去离子器的进水管上。
优选地，所述去离子器出水电导率传感器设置在所述去离子器的出水管上。
优选地，所述入水温度传感器为设置在电堆的入水口处的进堆温度压力传感器。
优选地，所述失效判定控制器集成在FCU控制器中。
本发明的有益效果在于：
本发明的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其在使用时，通过将实时获得的去离子器的进水流量、入水温度以及电导率的实测下降值，与失效判定控制器中存储的不同温度和流量下去离子器电导率的标准下降值进行对比，若实测下降值与标准下降值之间的差值不大于设定值，则判定去离子器正常，反之，则判定去离子器失效，从而能够较为准确地对去离子器是否失效进行判定，同时较好地实现了对去离子器工作状态的实时在线监测。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，并将结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细说明，其中
图1为本发明实施例提供的燃料电池汽车去离子器失效判定方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的燃料电池冷却系统的结构图；
图3为本发明实施例提供的在冷却液温度50℃时，不同流量下去离子器电导率的标准下降曲线图；
图4为本发明实施例提供的在冷却液温度50℃，流量为L1时，去离子器电导率的标准下降曲线与实测下降曲线的对比图。
附图中标记：
11、电堆，12、进堆温度压力传感器，13、出堆温度压力传感器；
21、电子温控阀；31、散热器风扇总成，41、水泵；51、水过滤器；
61、去离子器，62、去离子器的进水管，63、去离子器的出水管，
64、去离子器进水流量传感器，65、去离子器入水电导率传感器，
66、去离子器出水电导率传感器；71、中冷器；81、FCU控制器。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合具体实施例对本方案作进一步地详细介绍。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其包括以下步骤：
步骤S1、在燃料电池的冷却系统中设置用于对去离子器61的进水流量进行检测的去离子器进水流量传感器64、用于对去离子器61的入水温度进行检测的入水温度传感器、用于对去离子器的入水电导率进行检测的去离子器入水电导率传感器65、用于对去离子器的出水电导率进行检测的去离子器出水电导率传感器66；
步骤S2、失效判定控制器实时监测去离子器进水流量传感器64传输过来的信息，以获得去离子器的进水流量；失效判定控制器实时监测入水温度传感器传输过来的信息，以获得去离子器的入水温度；失效判定控制器实时监测去离子器入水电导率传感器65和去离子器出水电导率传感器66传输过来的信息，以获得去离子器的入水电导率和出水电导率，并计算出去离子器电导率的实测下降值；
步骤S3、所述失效判定控制器将获得的去离子器的进水流量、入水温度、电导率的实测下降值，与失效判定控制器中存储的不同温度和流量下去离子器电导率的标准下降值进行对比，若实测下降值与标准下降值之间的差值不大于设定值，则判定去离子器61正常，反之，则判定去离子器61失效。
本发明实施例提供的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其在使用时，通过将实时获得的去离子器的进水流量、入水温度以及电导率的实测下降值，与失效判定控制器中存储的不同温度和流量下去离子器电导率的标准下降值进行对比，若实测下降值与标准下降值之间的差值不大于设定值，则判定去离子器61正常，反之，即实测下降值与标准下降值之间的差值大于设定值时，则判定去离子器61失效，从而能够较为准确地对去离子器是否失效进行判定，同时较好地实现了对去离子器工作状态的实时在线监测。
具体地，所述设定值为所述标准下降值的4％至6％。
可以优选，所述设定值为所述标准下降值的5％。可以理解的是，通常去离子器电导率的实测下降值都会小于或等于其标准下降值。
常规的燃料电池冷却系统包括电堆11、电子温控阀21、散热器风扇总成31、水泵41、水过滤器51、中冷器71、去离子器61、用于检测电堆出水口处的压力和温度的出堆温度压力传感器13、用于检测电堆入水口处的温度和压力的进堆温度压力传感器12，其中，出堆温度压力传感器、进堆温度压力传感器以及电子温控阀分别与燃料电池主控制器(英文简称FCU)电连接。
燃料电池冷却系统的冷却液经电堆11出水口后，通过电子温控阀21，在电堆出水口处的冷却液温度没有达到电子温控阀的目标温度之前，冷却液不流经散热器风扇总成31，而是直接流入水泵41；当电堆出水口处的冷却液温度达到电子温控阀的目标温度后，冷却液流经散热器风扇总成，以利用散热器风扇总成对冷却液散热，而后流入水泵，利用水泵提供压力给冷却液，冷却液继而流经水过滤器51，水过滤器的作用是去除冷却液中的杂质，以避免电堆内的流道被杂质封堵。中冷器71的作用是利用冷却液冷却经过空压机后的高温压缩空气，使进入电堆的空气温度保持在合适的范围内；去离子器61的作用是去除冷却系统的冷却液中的离子，防止冷却系统因绝缘阻值过大而报警及短路。
进一步地，所述去离子器进水流量传感器64设置在所述去离子器的进水管62上。利用去离子器进水流量传感器能够实时监测流经去离子器的冷却液的流量。
可以优选，所述去离子器入水电导率传感器65设置在所述去离子器的进水管62上。利用去离子器入水电导率传感器，能够实时监测冷却液在流入去离子器前的电导率。
具体地，所述去离子器出水电导率传感器66设置在所述去离子器的出水管63上。利用去离子器出水电导率传感器能够实时监测冷却液在流出去离子器后的电导率。
可以优选，所述入水温度传感器为设置在电堆的入水口处的进堆温度压力传感器12。由于中冷器71的入水口、去离子器的入水口、电堆的入水口均连通水泵的出水口，且中间没其他热源，因此电堆的入水口处设置的进堆温度压力传感器可以用作去离子器的入水温度传感器，该进堆温度压力传感器检测到的电堆入水口处的温度可以作为去离子器的入水温度，即冷却液流入去离子器时的温度，从而无需在去离子器的进水管上专门设置一个入水温度传感器，较好地节省了成本。
具体地，所述失效判定控制器集成在FCU控制器81中。
在一具体的实施例中，在进入去离子器的冷却液温度50℃时，不同流量下如流量分别为L1、L2、L3，该去离子器电导率标准下降曲线图，如图3所示。如图4所示，虚线为在进入去离子器的冷却液温度50℃、流量为L1时，去离子器电导率的实测下降曲线；可见，在t1时刻开始监测到去离子器电导率的实测下降值与标准下降值之间的差异，t2时刻该实测下降值与标准下降值之间的差异达到5％，此时去离子器失效。
以上仅是本发明的优选实施方式，需要指出的是，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，而且，在阅读了本发明的内容之后，本领域相关技术人员可以对本发明做出各种改动或修改，这些等价形式同样落入本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S1、在燃料电池的冷却系统中设置用于对去离子器的进水流量进行检测的去离子器进水流量传感器、用于对去离子器的入水温度进行检测的入水温度传感器、用于对去离子器的入水电导率进行检测的去离子器入水电导率传感器、用于对去离子器的出水电导率进行检测的去离子器出水电导率传感器；
步骤S2、失效判定控制器实时监测去离子器进水流量传感器传输过来的信息，以获得去离子器的进水流量；失效判定控制器实时监测入水温度传感器传输过来的信息，以获得去离子器的入水温度；失效判定控制器实时监测去离子器入水电导率传感器和去离子器出水电导率传感器传输过来的信息，以获得去离子器的入水电导率和出水电导率，并计算出去离子器电导率的实测下降值；
步骤S3、所述失效判定控制器将获得的去离子器的进水流量、入水温度、电导率的实测下降值，与失效判定控制器中存储的不同温度和流量下去离子器电导率的标准下降值进行对比，若实测下降值与标准下降值之间的差值不大于设定值，则判定去离子器正常，反之，则判定去离子器失效。
2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述设定值为所述标准下降值的4％至6％。
3.根据权利要求2所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述设定值为所述标准下降值的5％。
4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述去离子器进水流量传感器设置在所述去离子器的进水管上。
5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述去离子器入水电导率传感器设置在所述去离子器的进水管上。
6.根据权利要求1所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述去离子器出水电导率传感器设置在所述去离子器的出水管上。
7.根据权利要求1所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述入水温度传感器为设置在电堆的入水口处的进堆温度压力传感器。
8.根据权利要求1所述的燃料电池汽车去离子器失效判定方法，其特征在于，所述失效判定控制器集成在FCU控制器中。
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