一种燃料电池车辆及其加氢口故障检测方法及系统与流程

1.本发明涉及一种燃料电池车辆及其加氢口故障检测方法及系统，属于新能源车辆安全技术领域。


背景技术：

2.加氢口是指车辆与加氢枪相连接的部件总和，其内部有密封圈，属于易损易耗件。由于车辆运营环境复杂，杂质容易进入加氢口，高压下杂质被压入密封圈，长期使用含有杂质的密封圈会损坏加氢口，导致加氢时密封不严产生氢气泄漏，存在氢气爆炸等安全风险。按《gb/t24549燃料电池电动汽车安全要求》的条款4.1.2.1.1要求：“在安装氢系统的封闭或半封闭的空间上方的适当位置，应至少安装一个氢气泄漏探测传感器，能实时检测氢气的浓度，并将信号传递给氢气泄漏报警装置”。燃料电池车辆一般在加氢口上方设置有氢浓度传感器，同时氢浓度传感器会将数据传递至氢系统控制器，控制器将检测到的浓度数值与报警阈值进行对比判断，若超过阈值则报出氢气泄漏故障。
3.由于车辆加氢时整车下电，氢浓度传感器和氢系统控制器均无法正常工作，只有等到加氢完毕，整车上电工作后，氢浓度传感器和氢系统控制器才能正常工作，因此现有对加氢口的故障检测都是加氢完毕后进行的，而加氢完毕后，若氢浓度传感器检测到的浓度值超过设定阈值，则默认为氢气泄露故障，氢系统传感器就会进行报警，提醒工作人员对加氢口进行检修。虽然上述方法能够检测出氢气泄露，由于加氢完毕后，造成氢气泄露的还有可能是加氢管路泄露，因此，现有的方法无法判断出到底是加氢口故障还是氢气管路泄露导致的氢浓度超标，即无法准确的检测出加氢口故障，还需人工检测一下，不仅效率低还提高了检测成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种燃料电池车辆及其加氢口故障检测方法及系统，以解决目前无法实现对加氢口故障准确检测的问题。
5.本发明为解决上述技术问题而提供一种燃料电池车辆加氢口故障检测方法，该检测方法包括以下步骤：
6.1)在车辆加氢完毕后，判断是否加氢成功；
7.2)在加氢成功后，检测加氢口处的氢气浓度值，判断浓度是否超过设定阈值；
8.3)若超过设定阈值，则记录检测时间作为第一时间，并记录加氢口处的氢气浓度值降至0时的时间，作为第二时间；
9.4)判断第一时间和第二时间的时间差值是小于设定时间阈值，若小于，则是加氢口故障，否则，是加氢管路出现故障。
10.本发明在车辆每次加氢成功后，检测加氢口的氢气浓度，在浓度值大于设定阈值时，根据浓度值降为0所需要的时间判断是否为加氢口故障，若时间过长，则认为是加氢管路氢气泄露导致的。因此，本发明能够排除加氢管路氢气泄露的情况，检测出车辆的加氢口
故障，提升车辆报出加氢口故障的准确性，延长加氢口使用寿命，不需人工检测加氢口是否故障，降低了检测成本。
11.进一步地，为提高检测精度，所述的设定时间阈值为加氢管路内氢气完全泄露所需要的时间。
12.进一步地，为准确、快速的实现加氢成功的判断，所述步骤1)中加氢成功的判断是根据氢气瓶压力和温度计算加氢质量来判断的，若加氢质量大于0，则判断车辆加氢成功。
13.本发明还提供了一种燃料电池车辆加氢口故障检测系统，包括氢浓度传感器和氢系统控制器，氢浓度传感器用于检测加氢口处的氢气浓度，氢浓度传感器的输出端与氢系统控制器连接，所述的氢系统控制器用于在加氢成功后，接收氢浓度传感器检测的加氢口处的氢气浓度值，判断浓度是否超过设定阈值；若超过设定阈值，则记录检测时间作为第一时间，并记录加氢口处的氢气浓度值降至0时的时间，作为第二时间；判断第一时间和第二时间的时间差值是小于设定时间阈值，若小于，则是加氢口故障，否则，是加氢管路出现故障。
14.本发明在车辆每次加氢成功后，检测加氢口的氢气浓度，在浓度值大于设定阈值时，根据浓度值降为0所需要的时间判断是否为加氢口故障，若时间过长，则认为是加氢管路氢气泄露导致的。因此，本发明能够排除加氢管路氢气泄露的情况，检测出车辆的加氢口故障，提升车辆报出加氢口故障的准确性，延长加氢口使用寿命，不需人工检测加氢口是否故障，降低了检测成本。
15.进一步地，为提高检测精度，所述的设定时间阈值为加氢管路内氢气完全泄露所需要的时间。
16.进一步地，为准确、快速的实现加氢成功的判断，该系统还包括压力传感器和温度传感器，分别用于检测氢气瓶压力和温度，并将检测结果发送给氢系统控制器，氢系统控制器在加氢结束后根据接收到的氢气瓶压力和温度计算加氢质量，若加氢质量大于0，则判断车辆加氢成功。
17.本发明还提供了一种燃料电池车辆，包括整车控制器、燃料电池系统，燃料电池系统包括氢浓度传感器和氢系统控制器，氢浓度传感器用于检测加氢口处的氢气浓度，氢浓度传感器的输出端与氢系统控制器连接，所述的氢系统控制器用于在加氢成功后，接收氢浓度传感器检测的加氢口处的氢气浓度值，判断浓度是否超过设定阈值；若超过设定阈值，则记录检测时间作为第一时间，并记录加氢口处的氢气浓度值降至0时的时间，作为第二时间；判断第一时间和第二时间的时间差值是小于设定时间阈值，若小于，则是加氢口故障，否则，是加氢管路出现故障。
18.本发明在车辆每次加氢成功后，检测加氢口的氢气浓度，在浓度值大于设定阈值时，根据浓度值降为0所需要的时间判断是否为加氢口故障，若时间过长，则认为是加氢管路氢气泄露导致的。因此，本发明能够排除加氢管路氢气泄露的情况，检测出车辆的加氢口故障，提升车辆报出加氢口故障的准确性，延长加氢口使用寿命，不需人工检测加氢口是否故障，降低了检测成本。
19.进一步地，为提高检测精度，所述的设定时间阈值为加氢管路内氢气完全泄露所需要的时间。
20.进一步地，为准确、快速的实现加氢成功的判断，还包括分别用于检测氢气瓶压力
和温度的压力传感器和温度传感器，并将检测结果发送给氢系统控制器，氢系统控制器在加氢结束后根据接收到的氢气瓶压力和温度计算加氢质量，若加氢质量大于0，则判断车辆加氢成功。
21.进一步地，氢系统控制器与整车控制器连接，当氢系统控制器检测到加氢口故障时，氢系控制器将检测结果发送给整车控制器，由整车控制器发送到司机仪表台上进行显示。
附图说明
22.图1是本发明燃料电池车辆加氢口故障检测方法的流程图；
23.图2是本发明燃料电池车辆加氢口故障检测系统的结构框图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
25.系统实施例
26.本发明为准确检测出加氢口的故障，在每次加氢成功后，根据加氢口的氢气浓度和氢气浓度降为0所需要的时间实现对加氢口故障的检测。具体而言，如图2所示，本发明的燃料电池车辆加氢口故障检测系统包括氢浓度传感器和氢系统控制器，氢浓度传感器和氢系统控制器之间通过can总线连接，氢浓度传感器安装于加氢口舱体上，以便于及时检测氢气浓度；氢系统控制器用于在加氢成功后，接收氢浓度传感器检测的加氢口处的氢气浓度值，判断浓度是否超过设定阈值；若超过设定阈值，则记录检测时间作为第一时间，并记录加氢口处的氢气浓度值降至0时的时间，作为第二时间；判断第一时间和第二时间的时间差值是小于设定时间阈值，若小于，则是加氢口故障，否则，是加氢管路出现故障。具体的检测流程如图1所示。
27.其中，在车辆加氢完毕后需要判断是否加氢成功，若没有加氢成功，就没有加氢口检测的必要。本发明为了准确、快速地判断加氢是否成功，在该检测系统中增加了压力传感器和温度传感器，均设置在氢瓶内，分别用于检测氢瓶的压力和温度，压力传感器和温度传感器与氢系统控制器连接。在车辆加氢完毕后，整车上电，氢系统控制器接收到氢气瓶压力v和温度w，依据v和w计算加氢质量为m1，若m1＞0，则说明此次加氢成功，否则，说明加氢失败。
28.在车辆加氢成功后，氢系统控制器会接收到的氢浓度传感器采集到的加氢口的氢气浓度值，假设该浓度值为x，氢系统控制器将x与设定阈值进行比较，本实施例中的设定阈值为0，当x大于0时，则说明加氢口可能存在故障，需要进一步判断，若x不大于0，则说明加氢口肯定不存在故障。氢系统控制器在检测出x大于0后，记录一下氢浓度传感器的采集时间，即对应的加氢口浓度为x时的时间点，将该时间点即为t1；并持续检测加氢口的氢气浓度，将检测到加氢口的浓度值降为0后，记录此时的时间为t2，比较t2与t1，将t2减去t1的差值于设定时间t进行比较，若差值小于设定时间t，则说明，此次故障为加氢口的故障，否则，判断为加氢管路泄露故障。其中，设定时间为加氢管路内氢气完全泄露需要的时间。如果是加氢口故障，在加氢完毕后，加氢口会关闭，不会有氢气再从加氢口泄露出去，而加氢口在加氢时泄露出去的氢气在加氢完毕后很快就会没有，若在加氢完毕后加氢口的氢气需要长
时间才能消散完，则说明不是加氢口的故障。
29.为了将检测结果快速地进行显示，及时告知操作人员或者司机，本发明中氢系统控制器还与整车控制器连接，整车控制器与氢系统控制器通过can总线连接，氢系统控制器将最终数据结果传送至整车控制器。整车控制器具备接受氢控制器信号，命令整车及各零部件动作的功能。一方面将氢系统控制器监测到的最终结果显示至仪表台，同时将数据上传至远程监控终端，用于司机和后台实时监控查询。另一方面，当接收到氢系统控制器传递的数据结果后后，在仪表台处报出“加氢口故障，请检修”提示。
30.通过本发明的检测系统，能够准确识别加氢口故障，保证车辆加氢安全，降低车辆加氢时的氢气泄漏风险，保障加氢车辆及加氢站的安全，同时无需人工对加氢口检测，降低了检测成本。
31.车辆实施例
32.本实施例的燃料电池车辆，包括整车控制器、燃料电池系统，燃料电池系统包括氢浓度传感器和氢系统控制器，氢浓度传感器用于检测加氢口处的氢气浓度，氢浓度传感器的输出端与氢系统控制器连接，氢系统控制器用于在加氢成功后，接收氢浓度传感器检测的加氢口处的氢气浓度值，判断浓度是否超过设定阈值；若超过设定阈值，则记录检测时间作为第一时间，并记录加氢口处的氢气浓度值降至0时的时间，作为第二时间；判断第一时间和第二时间的时间差值是小于设定时间阈值，若小于，则是加氢口故障，否则，是加氢管路出现故障。具体的实现方式已在系统实施例中进行详细说明，这里不再赘述。
33.方法实施例
34.本发明的检测方法在车辆加氢完毕后，判断是否加氢成功；在加氢成功后，检测加氢口处的氢气浓度值，判断浓度是否超过设定阈值；若超过设定阈值，则记录检测时间作为第一时间，并记录加氢口处的氢气浓度值降至0时的时间，作为第二时间；判断第一时间和第二时间的时间差值是小于设定时间阈值，若小于，则是加氢口故障，否则，是加氢管路出现故障。具体实现流程如图1所示，具体实现方式已在系统实施例中进行了详述，这里不再赘述。