CN118049600A - 一种氢气燃料供给控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种氢气燃料供给控制系统及方法，涉及燃料电池车辆技术领域，包括氢气供给管路，所述氢气供给管路上设置有氢气瓶，从氢气瓶依次连接机械减压器、氢气滤氢器、氢气压力调节器以及氢气共轨管；在氢气共轨管处设置集成压力温度传感器以及多个出气口，多个出气口分别连接氢气喷射器和循环支路管路，在所述循环支路管路上设置氢气循环泵，在所述氢气共轨管与氢气循环泵之间设置电控压力控制阀，所述循环支路管路连通氢气瓶；所述电控压力控制阀由整车ECU驱动控制。本公开能够满足跛行回家以及管路氢气释放的问题，解决目前对于跛行回家无法实现，以及管路氢气无法解决的问题。

Description

一种氢气燃料供给控制系统及方法

技术领域

本公开涉及燃料电池车辆技术领域，具体涉及一种氢气燃料供给控制系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置(单纯依靠燃烧氢来驱动的“氢内燃机”)。氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机，就像纯电动车一样，因此氢燃料电池车可以理解为一辆“自带氢燃料发电机的电动车”。

迄今为止推出的燃料电池汽车中，压缩氢气最受关注，这主要是因为这种车型的燃料供给在技术性上最为简单可行。各企业出产的FCV(燃料电池车)从续驶里程、最大时速，到燃油经济性，乃至储氢的压力等方面，都取得了较大进展。

一般的，氢燃料电池车主要由高压储气罐、氢燃料电池堆栈、燃料电池升压器、动力蓄电池组、驱动电动机和动力控制单元等组成，氢燃料电池车加注氢气的过程非常快速便捷，专用的加氢设备仅需3分钟即可充满氢原料。

但是现有的车辆是使用缸内直喷氢气发动机，是以氢气作为燃料，通过喷氢器直接喷射于发动机燃烧室内的发动机，其中，喷氢器是一种类似柴油机喷油器的结构，一种可以通过电控系统自动控制系统管路中氢燃料喷射的零部件；所以氢燃料车辆使用的频率越来越高，车辆中对氢气供给系统的要求也就越来越高。

目前，现有的氢气供给系统中，氢气只能从整车传递到氢气喷射器方向，因为根据排放及安全性要求，氢气不能直接排到大气中，所以零部件失效时发动机无法实现发动机跛行回家的功能，跛行回家功能是指：类似燃油发动机的电控功能，在发动机发生故障时，可降低燃油喷射量，降低发动机转速，但发动机不会停机，使整车可低速度运行，以便于车辆下一步维修；但是当车辆停车后现有氢气供给系统无法释放掉管路以及轨中的高压氢气，同样因为燃料供给的单向性且氢瓶中的氢气压力高，所以也无法将轨中的氢气抽回氢瓶，这对于车辆中相关零部件的风险较高，使得车辆使用存在不可靠性。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种氢气燃料供给控制系统及方法，在系统结构中增加电控压力控制阀以及氢气循环泵，实现对车辆零部件失效时发动机实现坡行回家以及停车后释放管路中的氢气的控制，提高车辆运行控制的可靠性。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种氢气燃料供给控制系统，用于为车辆发动机燃烧室内提供氢气燃料，包括：

氢气供给管路，所述氢气供给管路上设置有氢气瓶，从氢气瓶依次连接机械减压器、氢气滤氢器、氢气压力调节器以及氢气共轨管；

在所述氢气共轨管处设置集成压力温度传感器以及多个出气口，所述多个出气口连接氢气喷射器和循环支路管路，在所述循环支路管路上设置氢气循环泵，在所述氢气共轨管与氢气循环泵之间设置电控压力控制阀，所述循环支路管路连通氢气瓶；

所述电控压力控制阀由整车ECU驱动控制。

作为一种实施例，氢气压力调节器中设置比例阀，所述比例阀为常通阀。

作为一种实施例，若氢气压力调节器的比例阀失效或者集成压力温度传感器故障，比例阀常通，所述氢气供给管路常通，集成压力温度传感器失效，则整车ECU检测氢气供给管路上的集成压力温度传感器的信号，并由整车ECU驱动控制电控压力控制阀进行调整。

作为一种实施例，整车ECU驱动控制电控压力控制阀开启设定角度，氢气供给管路中的氢气一部分流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

作为一种实施例，氢气供给管路中的另一部分氢气依然流往氢气喷射器，降低发动机转速且不停机，使整车低速运行，满足跛行回家功能。

作为一种实施例，整车跛行回家运行停车后，发动机将停机准备信号传输给整车ECU，整车ECU接收到发动机的停机准备信号后，驱动电控压力控制阀常通，将氢气供给管路上的剩余氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

作为一种实施例，氢气供给管路中氢气喷射器中的少量氢气进行释放。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种氢气燃料供给控制方法，包括跛行回家控制和停车氢气控制，其中，跛行回家控制方式包括：

氢气压力调节器中的比例阀常通，若氢气压力调节器的比例阀失效或者集成压力温度传感器故障，氢气供给管路常通，集成压力温度传感器失效，则整车ECU检测氢气供给管路上的集成压力温度传感器的信号，检测到故障后，由整车ECU驱动控制电控压力控制阀开启设定角度，氢气供给管路中的氢气一部分流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶；氢气供给管路中的另一部分氢气依然流往氢气喷射器，降低发动机转速且不停机，使整车低速运行，实现跛行回家控制。

进一步的，所述停车氢气控制方式为：整车跛行回家运行停车后，发动机将停机准备信号传输给整车ECU，整车ECU接收到发动机的停机准备信号后，驱动电控压力控制阀常通，将氢气供给管路上的剩余氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

进一步的，氢气供给管路中氢气喷射器中的少量氢气进行释放。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开的一种氢气燃料供给控制系统，增加电控压力控制阀及氢气循环泵，能够在氢气压力调节器中的比例阀失效或者集成压力温度传感器失效时，ECU驱动控制压力控制阀调整压力将多余的氢气流给氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气运输给氢气瓶，调整后的一定压力的氢气供给给氢轨，满足跛行回家功能，解决目前对于跛行回家无法实现的问题；本公开能够在发动机停机后，停车后释放掉管路中的氢气，并将多余的氢气经循环泵加压后传输至氢气瓶中存放起来，解决停机后管路中氢气无法回收解决的问题，易于快速实现，以及易于量产。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例的系统连接示意图；

图2为本公开实施例的跛行回家控制方式示意图；

图3为本公开实施例的停机氢气控制方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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。

术语解释

缸内直喷氢气发动机：以氢气作为燃料，通过喷氢器直接喷射于发动机燃烧室内的发动机。

喷氢器：类似柴油机喷油器，一种可以通过电控系统自动控制系统管路中氢燃料喷射的零部件。

跛行回家功能：类似燃油发动机的电控功能，在发动机发生故障时，可降低燃油喷射量，降低发动机转速，但发动机不会停机，使整车可低速度运行，以便于车辆下一步维修。

氢气循环泵(压缩机)：对氢气进行加压的装置。

实施例1

本公开的一种实施例中提供了一种氢气燃料供给控制系统，用于为车辆发动机燃烧室内提供氢气燃料，如图1所示，包括：

氢气供给管路，氢气供给管路上设置有氢气瓶，从氢气瓶依次连接机械减压器、氢气滤氢器、氢气压力调节器以及氢气共轨管；

在氢气共轨管处设置集成压力温度传感器以及多个出气口，多个出气口分别连接氢气喷射器和循环支路管路，在循环支路管路上设置氢气循环泵，在氢气共轨管与氢气循环泵之间设置电控压力控制阀，循环支路管路连通氢气瓶；

所述电控压力控制阀由整车ECU驱动控制。

作为一种实施例，氢气瓶用于存放氢气，供给发动机作为氢气燃料，驱动整车运行；机械减压器是将储存在氧气瓶内的高压氧气体，减压为气焊工作需要的低压氧的装置。由于气瓶内压力较高，而气焊和气割和使用点所需的压力却较小，所以需要用减压器来把储存在气瓶内的较高压力的气体降为低压气体，并应保证所需的工作压力自始至终保持稳定状态。氢气滤清器的作用是保证各环节都能得到较清洁的氢气，必须对氢气进行过滤，使氢气的广泛的用途效果最佳。氢气压力调节器的作用是在系统中保持恒定的工作压力，而活塞感应压力调节器将输入转换为系统内的压力适应。氢气共轨管共可以减少柴油机噪音和排放，共轨系统中介质压力更加均匀，雾化效果更好，从而实现更好的燃烧效果，减少不完全燃烧产生的噪音和污染物排放。

其中，氢气压力调节器中设置比例阀，所述比例阀为常通阀，能够保证氢气供给管路保持畅通，为车辆发动机提供燃料，保证整车运行。

作为一种实施例，氢气循环泵中设置压缩机，能够对氢气进行加压。

电控压力控制阀被整车ECU进行驱动控制，使其能够调整开启的角度，保证氢气供给管路中的多余氢气能够流往氢气循环泵。

作为一种实施例，氢气燃料供给控制系统的控制方式分为两种，跛行回家控制和停车氢气控制；

1)跛行回家控制：若氢气压力调节器的比例阀失效或者集成压力温度传感器故障，比例阀常通，所述氢气供给管路常通，集成压力温度传感器失效，则整车ECU检测氢气供给管路上的集成压力温度传感器的信号，检测到故障后，由整车ECU驱动控制电控压力控制阀进行调整。

整车ECU驱动控制电控压力控制阀开启设定角度，氢气供给管路中的氢气一部分流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶存放。

其中，电控压力控制阀开启设定角度的确认过程为：

检测氢气的压力变化，并将相应的压力信号输入至ECU控制单元中，接收到输入的压力信号后，通过数字转换器将其转化为电子信号，根据电子信号的大小和方向，计算出电控压力控制阀需要的开启程度，将相应的控制信号发送至电控压力控制阀，控制所述电控压力控制阀的开启程度，不断调整阀门的开度，实现对氢气压力的精确控制，确保满足实现相应的功能。

氢气供给管路中的另一部分氢气依然流往氢气喷射器，降低发动机转速且不停机，使整车低速运行，满足跛行回家功能。

2)停车氢气控制：整车跛行回家运行停车后，发动机将停机准备信号传输给整车ECU，整车ECU接收到发动机的停机准备信号后，驱动电控压力控制阀常通，将氢气供给管路上的剩余氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶存放。

氢气供给管路中氢气喷射器中的少量氢气进行释放。

实施例2

本公开的一种实施例中提供了一种氢气燃料供给控制方法，基于一种氢气燃料供给控制系统，所述控制系统包括：

氢气供给管路，氢气供给管路上设置有氢气瓶，从氢气瓶依次连接机械减压器、氢气滤氢器、氢气压力调节器以及氢气共轨管；

在氢气共轨管处设置集成压力温度传感器以及多个出气口，多个出气口分别连接氢气喷射器和循环支路管路，在循环支路管路上设置氢气循环泵，在氢气共轨管与氢气循环泵之间设置电控压力控制阀，循环支路管路连通氢气瓶；

所述电控压力控制阀由整车ECU驱动控制。

作为一种实施例，如图2所示，一种氢气燃料供给控制方法的具体实施方式为：

包括跛行回家控制和停车氢气控制，其中，跛行回家控制方式包括：

氢气压力调节器中的比例阀常通，若氢气压力调节器的比例阀失效或者集成压力温度传感器故障，氢气供给管路常通，集成压力温度传感器失效，则整车ECU检测氢气供给管路上的集成压力温度传感器的信号，集成压力温度传感器将信号传输给整车ECU，整车ECU检测到故障后，由整车ECU驱动控制电控压力控制阀调整压力，开启设定角度，氢气供给管路中的一部分多余的氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶；氢气供给管路中的另一部分氢气依然流往氢气喷射器，降低发动机转速且不停机，氢气供给管路上的氢轨压力稳态，使整车低速运行，实现跛行回家控制。

停车氢气控制方式为：整车跛行回家运行停车后，发动机将停机准备信号传输给整车ECU，整车ECU接收到发动机的停机准备信号后，驱动电控压力控制阀常通，将氢气供给管路上的剩余氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

氢气供给管路中氢气喷射器中的少量氢气进行释放。

本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，用于为车辆发动机燃烧室内提供氢气燃料，包括：

氢气供给管路，所述氢气供给管路上设置有氢气瓶，从氢气瓶依次连接机械减压器、氢气滤氢器、氢气压力调节器以及氢气共轨管；

在所述氢气共轨管处设置集成压力温度传感器以及多个出气口，所述多个出气口连接氢气喷射器和循环支路管路，在所述循环支路管路上设置氢气循环泵，在所述氢气共轨管与氢气循环泵之间设置电控压力控制阀，所述循环支路管路连通氢气瓶；

所述电控压力控制阀由整车ECU驱动控制。

2.如权利要求1所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，氢气压力调节器中设置比例阀，所述比例阀为常通阀。

3.如权利要求1所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，若氢气压力调节器的比例阀失效或者集成压力温度传感器故障，比例阀常通，所述氢气供给管路常通，集成压力温度传感器失效，则整车ECU检测氢气供给管路上的集成压力温度传感器的信号，并由整车ECU驱动控制电控压力控制阀进行调整。

4.如权利要求3所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，整车ECU驱动控制电控压力控制阀开启设定角度，氢气供给管路中的氢气一部分流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

5.如权利要求4所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，氢气供给管路中的另一部分氢气依然流往氢气喷射器，降低发动机转速且不停机，使整车低速运行，满足跛行回家功能。

6.如权利要求5所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，整车跛行回家运行停车后，发动机将停机准备信号传输给整车ECU，整车ECU接收到发动机的停机准备信号后，驱动电控压力控制阀常通，将氢气供给管路上的剩余氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

7.如权利要求6所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，氢气供给管路中氢气喷射器中的少量氢气进行释放。

8.一种氢气燃料供给控制方法，基于权利要求1-7任一项所述的一种氢气燃料供给控制系统，其特征在于，包括跛行回家控制和停车氢气控制，其中，跛行回家控制方式包括：

氢气压力调节器中的比例阀常通，若氢气压力调节器的比例阀失效或者集成压力温度传感器故障，氢气供给管路常通，集成压力温度传感器失效，则整车ECU检测氢气供给管路上的集成压力温度传感器的信号，检测到故障后，由整车ECU驱动控制电控压力控制阀开启设定角度，氢气供给管路中的氢气一部分流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶；氢气供给管路中的另一部分氢气依然流往氢气喷射器，降低发动机转速且不停机，使整车低速运行，实现跛行回家控制。

9.如权利要求8所述的一种氢气燃料供给控制方法，其特征在于，所述停车氢气控制方式为：整车跛行回家运行停车后，发动机将停机准备信号传输给整车ECU，整车ECU接收到发动机的停机准备信号后，驱动电控压力控制阀常通，将氢气供给管路上的剩余氢气流往循环支路管路上的氢气循环泵，氢气循环泵对氢气加压，将氢气循环运输给氢气瓶。

10.如权利要求9所述的一种氢气燃料供给控制方法，其特征在于，氢气供给管路中氢气喷射器中的少量氢气进行释放。