一种燃料电池汽车、燃料电池的加氢控制系统及方法与流程

1.本发明涉及控制技术技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车、燃料电池的加氢控制系统及方法。


背景技术：

2.随着新能源技术的发展，新能源汽车也越来越普及。其中，新能源汽车一般包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。
3.经发明人研究发现，在燃料电池电动汽车中，现有的燃料电池在加氢或者置换过程中，会通过加氢口唤醒燃料电池控制器，被唤醒后的燃料电池控制器会控制系统内部所有低压控制器上电，同时整车通讯网络会收到燃料电池控制器的can报文，带有can唤醒功能的控制器会被唤醒。如果频繁执行加氢或置换操作，会使得系统中的低压蓄电池亏电。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池汽车、燃料电池的加氢控制系统及方法，以解决燃料电池在频繁执行加氢或置换操作，会使得系统出现低压蓄电池亏电的问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案：
6.本发明第一方面公开了一种燃料电池的加氢控制系统，包括：燃料电池控制器、低压蓄电池、低压主继电器、低压副继电器、预设控制阀体及预设低压控制器；
7.其中，所述燃料电池控制器的常供电端与所述低压蓄电池相连；
8.所述预设控制阀体的供电端通过所述低压主继电器连接至所述低压蓄电池，所述预设控制阀体的通信端与所述燃料电池控制器相连；
9.所述预设低压控制器的供电端通过所述低压副继电器连接至所述低压蓄电池，所述预设低压控制器的通信端与所述燃料电池控制器相连；
10.所述燃料电池控制器分别与所述低压主继电器和所述低压副继电器的控制端相连，用于在被唤醒后对所述低压主继电器和所述低压副继电器的通断时序进行控制。
11.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，若所述燃料电池被唤醒的方式为加氢唤醒，则所述低压主继电器和所述低压副继电器的通断时序为：控制所述低压主继电器闭合、所述低压副继电器断开。
12.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，若所述燃料电池被唤醒的方式为钥匙唤醒，则所述低压主继电器和所述低压副继电器的通断时序为：先控制所述低压主继电器闭合，在预设时间间隔之后再控制所述低压副继电器闭合。
13.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，还包括：整车仪表；所述整车仪表的供电端与所述低压蓄电池相连，所述整车仪表的通信端与所述燃料电池控制器通信连接，用于根据所述燃料电池控制器反馈的报文信号的属性和自身档位模式，对所述报文信号进行显示。
14.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，若所述整车仪表处于on档位模式、所
述报文信号为第一预设报文信号，则按照第一预设显示方式对所述报文信号进行显示；
15.若所述整车仪表处于off档位模式、所述报文信号为第二预设报文信号，则按照第二预设显示方式对所述报文信号进行显示；
16.若所述整车仪表处于off档位模式、所述报文信号为第三预设报文信号，则按照第三预设显示方式对所述报文信号进行显示。
17.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，所述预设控制阀体包括：液位开关、进气组合阀、背压阀、排氢阀、氢喷阀及氢瓶阀的一种或多种。
18.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，所述预设低压控制器包括：氢气循环泵控制器、空压机控制器及水泵控制器的一种或多种。
19.可选地，上述的燃料电池的加氢控制系统中，所述燃料电池控制器可集成于氢气系统控制器。
20.本发明第二方面公开了一种燃料电池的加氢控制方法，应用于如第一方面公开的任一项所述的燃料电池的加氢控制系统中的燃料电池控制器，所述方法包括：
21.确定出唤醒自身的方式；唤醒方式包括：加氢唤醒和钥匙唤醒；
22.若唤醒自身的方式为所述加氢唤醒，则控制所述燃料电池的加氢控制系统的低压主继电器闭合、低压副继电器断开。
23.本发明第三方面公开了一种燃料电池汽车，其特征在于，所述燃料电池汽车设置有如第一方面公开的任一项所述的燃料电池的加氢控制系统。
24.本发明提供的燃料电池的加氢控制系统，包括：燃料电池控制器、低压蓄电池、低压主继电器、低压副继电器、预设控制阀体及预设低压控制器；其中，燃料电池控制器的常供电端与低压蓄电池相连；预设控制阀体的供电端通过低压主继电器连接至低压蓄电池，预设控制阀体的通信端与燃料电池控制器相连；预设低压控制器的供电端通过低压副继电器连接至低压蓄电池，预设低压控制器的通信端与燃料电池控制器相连；燃料电池控制器分别与低压主继电器和低压副继电器的控制端相连，用于在被唤醒后对低压主继电器和低压副继电器的通断时序进行控制，能够在燃料电池控制器被唤醒后通过低压主继电器和低压副继电器仅控制部分必须的低压控制器上电，解决了燃料电池在频繁执行加氢或置换操作，会使得系统出现低压蓄电池亏电的问题。
附图说明
25.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，下面将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，显而易见地，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。
26.图1为本技术实施例提供的一种氢气系统的结构示意图；
27.图2为本技术实施例提供的一种燃料电池系统低压架构图；
28.图3为本技术实施例提供的一种can网络架构图；
29.图4为本技术实施例提供的一种燃料电池加注方法的流程图；
30.图5为本技术实施例提供的一种整车仪表的显示标识符示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.首先需要说明的是，氢气系统结构可如图1所示，主要包括：多个氢瓶；各个氢瓶并联，并联的一端依次通过过滤器、减压阀、速排口、排空阀连接至燃料电池，并联的另一端通过单向阀连接至加氢口；并在相应的氢瓶设置有对应的高压压力传感器。具体的，结合图1，高压压力传感器可以设置在氢瓶1的瓶口处和氢瓶8的瓶口处。
33.本发明实施例提供了一种燃料电池的加氢控制系统，以解决燃料电池在频繁执行加氢或置换操作，会使得系统出现低压蓄电池亏电的问题。
34.该燃料电池的加氢控制系统主要包括：燃料电池控制器、低压蓄电池、低压主继电器、低压副继电器、预设控制阀体及预设低压控制器。
35.其中，燃料电池控制器的常供电端与低压蓄电池相连。
36.实际应用中，燃料电池控制器的常供电端与低压蓄电池相连，在接收到唤醒信号之后，被唤醒进入唤醒状态。
37.预设控制阀体的供电端通过低压主继电器连接至低压蓄电池，预设控制阀体的通信端与所述燃料电池控制器相连。
38.实际应用中，结合图2，该预设控制阀体可以是：液位开关、进气组合阀、背压阀、排氢阀、氢喷阀及氢瓶阀的一种或多种，视具体应用环境和用户需求确定即可，本技术不作具体限定，均属于本技术的保护范围。
39.需要说明的是，优选地，可以将液位开关、进气组合阀、背压阀、排氢阀、氢喷阀及氢瓶阀均通过低压主继电器连接至低压蓄电池，也即图2示出的情况。
40.实际应用中，若预设控制阀体为液位开关，其与燃料电池控制器相连的通信端可以是图2中示出的采集口；若预设控制阀体为进气组合阀、背压阀、排氢阀、氢喷阀及氢瓶阀，其分别与燃料电池控制器相连的通信端可以是图2中示出的驱动口。
41.需要说明的是，实际应用中，可以通过控制低压主继电器的通断状态，来控制低压蓄电池是否为预设控制阀体供电。其中，若低压主继电器处于闭合状态，则低压蓄电池与预设控制阀体之间处于通路状态，可以为预设控制阀体进行供电。若低压主继电器处于断开状态，则低压蓄电池与预设控制阀体之间处于开路状态，不为预设控制阀体供电。
42.预设低压控制器的供电端通过低压副继电器连接至低压蓄电池，预设低压控制器的通信端与燃料电池控制器相连。
43.实际应用中，结合图2，该预设低压控制器可以是：氢气循环泵控制器(图中的hcp)、空压机控制器(图中的cap)及水泵控制器(图中的wcs)的一种或多种，视具体应用环境和用户需求确定即可，本技术不作具体限定，均属于本技术的保护范围。
44.需要说明的是，优选地，可以将氢气循环泵控制器、空压机控制器及水泵控制器均通过低压副继电器连接至低压蓄电池，也即图2示出的情况。
45.实际应用中，若预设低压控制器为氢气循环泵控制器、空压机控制器及水泵控制器，其分别与燃料电池控制器相连的通信端可以是图2中示出的canh和canl。
46.需要说明的是，实际应用中，可以通过控制低压副继电器的通断状态，来控制低压蓄电池是否为预设低压控制器供电。其中，若低压副继电器处于闭合状态，则低压蓄电池与预设低压控制器之间处于通路状态，低压蓄电池可以对预设低压控制器供电。若低压副继电器处于断开状态，则低压蓄电池与预设低压控制器之间处于开路状态，低压蓄电池不为预设低压控制器供电。
47.燃料电池控制器分别与低压主继电器和低压副继电器的控制端相连，用于在被唤醒后对低压主继电器和低压副继电器的通断时序进行控制。
48.其中，结合图2，燃料电池控制器可分别通过相应的驱动口连接至低压主继电器(k1)的控制端和低压副继电器(k2)的控制端。
49.实际应用中，燃料电池控制器被唤醒的方式一般可分为：加氢唤醒和钥匙唤醒。其中，当燃料电池在执行加氢操作或者置换操作时，触发加氢口开关，燃料电池控制器通过加氢口开关被唤醒。当燃料电池汽车被插入钥匙之后，燃料电池控制器可以通过钥匙唤醒口被唤醒。
50.需要说明的是，关于燃料电池控制器被唤醒的方式还可以参见现有技术，本技术不再赘述，均属于本技术的保护范围。
51.具体的，若燃料电池被唤醒的方式为加氢唤醒，则低压主继电器和低压副继电器的通断时序可以为：控制低压主继电器闭合、低压副继电器断开。结合图2，可以理解的是，当燃料电池控制器通过加氢口被唤醒后，可以只闭合低压主继电器(k1)，断开低压副继电器(k2)。
52.具体的，若燃料电池被唤醒的方式为钥匙唤醒，则低压主继电器和低压副继电器的通断时序为：先控制低压主继电器闭合，在预设时间间隔之后再控制低压副继电器闭合。结合图2，可以理解的是，当燃料电池控制器通过钥匙唤醒口被唤醒之后，可以先闭合低压继电器(k1)，延时500ms再闭合低压副继电器(k2)，使得氢气系统低压就绪。
53.需要说明的是，实际应用中，该燃料电池控制器可集成于氢气系统控制器内，也即图2中的fcu；换言之，该燃料电池控制器可以集成于氢气系统控制器的hms。
54.结合上述，本实施例提供的燃料电池的加氢控制系统，包括：燃料电池控制器、低压蓄电池、低压主继电器、低压副继电器、预设控制阀体及预设低压控制器；其中，燃料电池控制器的常供电端与低压蓄电池相连；预设控制阀体的供电端通过低压主继电器连接至低压蓄电池，预设控制阀体的通信端与燃料电池控制器相连；预设低压控制器的供电端通过低压副继电器连接至低压蓄电池，预设低压控制器的通信端与燃料电池控制器相连；燃料电池控制器分别与低压主继电器和低压副继电器的控制端相连，用于在被唤醒后对低压主继电器和低压副继电器的通断时序进行控制，能够在燃料电池控制器被唤醒后通过低压主继电器和低压副继电器控制部分必须的低压控制器上电，解决了燃料电池在频繁执行加氢或置换操作，会使得系统出现低压蓄电池亏电的问题。
55.实际应用中，该燃料电池的加氢控制系统还可以包括：整车仪表；整车仪表的供电端与低压蓄电池相连，整车仪表的通信端与燃料电池控制器相连，用于根据燃料电池控制器反馈的报文信号的属性和自身档位模式，对报文信号进行显示。
56.其中，整车仪表可以通过低压蓄电池进行供电。
57.需要说明的是，当燃料电池控制器集成于氢气系统控制器，也即图2中的fcu时，氢
气系统控制器可以用于氢瓶高压压力检测预警，氢瓶中压压力预警，车载氢气浓度传感器故障检测，氢瓶温度检测限值报警，氢瓶阀控制、加氢唤醒等等。其中，当氢气系统控制器检测到氢浓度传感器的检测值超过一定限制值时，会发出报警信号，此信号会通过can网络传递给整车仪表，整车仪表具有特定帧信号唤醒功能，整车仪表可以通过氢泄露报警故障灯+蜂鸣+文字提醒用户。
58.其中，该can网络架构可如图3所示。具体的，图中的gw代表网关；每组通信中的一条通信线表示canh，另一条通信线canl；图中的fcu表示氢气系统控制器；vcu表示电动整车控制器(vehicle control unit)；bms表示电池管理系统(battery management system)；eps表示电动转向系统(electric power steering)；ipk表示整车仪表(instrument pack)；bcm表示车身控制器(body control module)；obd表示车载自动诊断系统(on-board diagnostics)。
59.该整车仪表可以用于氢气泄露报警显示，加氢提示，燃料电池故障灯提示，氢气剩余量显示，瞬时/平均氢耗显示，燃料电池冷却液液位显示等等；当然，还可以视具体应用环境和用户需求确定，均属于本技术的保护范围。
60.实际应用中，若燃料电池控制器集成于氢气系统控制器，则该整车仪表与氢气系统控制器可以通过网关连接，氢气系统控制器可以通过网关将所有报文信号转发给整车仪表。
61.其中，若整车仪表处于on档位模式、报文信号为第一预设报文信号，则按照第一预设显示方式对报文信号进行显示。
62.实际应用中，第一预设报文信号可以是氢气剩余量、氢气泄露报警、加氢状态、系统故障、瞬时/平均氢耗及燃料电池冷却液液位。
63.第一预设显示方式可以是，将氢气剩余量、氢气泄露报警、加氢状态、系统故障、瞬时/平均氢耗及燃料电池冷却液液位进行正常显示。
64.若整车仪表处于off档位模式、报文信号为第二预设报文信号，则按照第二预设显示方式对报文信号进行显示。
65.第二预设报文信号可以显示请求源信号，该显示请求源信号可以是氢气剩余量、加氢状态及系统故障等。
66.第二预设显示方式可以是依据显示请求源信号，将显示请求源信号对应的信号进行显示，比如，若显示请求源信号为氢气剩余量，则将氢气剩余量进行显示。
67.实际应用中，当存在多个显示请求源信号时，若其中部分显示氢气源信号消失后，若仍然收到其他显示请求源信号，则可以对整车仪表的显示时间进行限制，比如，将显示时间的上限设置为30s，以减少低压蓄电池能量的损耗；当然，并不仅限于此，还可以视具体应用环境和用户需求确定，本技术不作具体限定，均属于本技术的保护范围。
68.若整车仪表处于off档位模式、报文信号为第三预设报文信号，则按照第三预设显示方式对报文信号进行显示。
69.第三预设报文信号可以是氢气泄露报警；当然，并不仅限于此，还可以视具体应用环境和用户需求确定。
70.第三预设显示方式可以是将该氢气泄露报警信号进行持续显示和提示。
71.需要说明的是，实际应用中整车仪表的显示标识符可以如图5所示，氢气泄露标识
符为图中的1、加氢指示标识符为图中的2、燃料电池系统故障标识符为图中的3、氢气剩余显示标识符为图中的4、瞬时氢耗/平均氢耗显示标识符为图中的5，燃料电池冷却液液位低标识符为图中的6。其中，氢气泄露标识符在故障位置时，on/off档位时全状态显示；加氢指示标识符在on档位模式时持续显示，off档位模式时显示30s；燃料电池系统故障标识符在on档位模式时持续显示，off档位模式时显示30s；氢气剩余显示标识符在on档位模式时持续显示，off档位模式时显示30s；瞬时氢耗/平均氢耗显示标识符在on档位模式时持续显示；燃料电池冷却液液位低标识符在on档位模式时持续显示。
72.基于上述，本实施例提供的燃料电池的加氢控制系统可以在加氢或者置换过程中，将需要启动的控制器由原来的氢气系统控制器、各个阀体、空压机控制器、水泵控制器、氢气循环泵控制器、dcf控制器、vcu控制器、整车仪表、bms等控制器减少为氢气系统控制器、各阀体、整车仪表、vcu控制器，降低了加氢或置换过程中的低压供电功耗。
73.基于上述实施例提供的燃料电池的加氢控制系统，实际应用中，对燃料电池的氢气加注的具体过程可以如下：
74.第一步：用户打开车载加氢口，氢气系统控制器有加氢口唤醒功能。
75.第二步：当加氢口打开后，整车控制器检测到此信号不会响应整车上高压的请求，当整车高压就绪后，打开加氢口不会影响整车高压状态。
76.第三步：氢气系统控制器进行瓶阀压力、氢瓶温度、氢气泄露量等故障检测，如果无故障发生则进入下一步，如果有故障把故障氢气系统控制器会发送报警信号给整车仪表进行报警。
77.第四步：氢气系统控制器唤醒后闭合低压主继电器，断开低压副继电器，此功能保证只给加氢相关的控制器供电，避免不必要的能量损失。
78.第五步：当检测到瓶阀压力、氢瓶温度、氢气泄露量等超过限制值时，氢气系统控制器会通过can网络固定帧id发送到整车网络。
79.第六步：网关会把此固定帧id及其内部数据转发给整车仪表，整车仪表根据can协议解析can报文进行声光电报警及显示。
80.基于上述，本技术另一实施例还提供了一种燃料电池的加氢控制方法，该方法可应用于如上述任一实施例所述的燃料电池的加氢控制系统中的燃料电池控制器，请参见图4，该方法可以包括如下步骤：
81.s100、确定出唤醒自身的方式。
82.实际应用中，若燃料电池控制器是通过加氢口唤醒的，则确定出唤醒该燃料电池控制器的方式为加氢唤醒。
83.若燃料电池控制器是通过钥匙唤醒的，则确定出唤醒该燃料电池控制器的方式为钥匙唤醒。
84.s102、若唤醒自身的方式为加氢唤醒，则控制燃料电池的加氢控制系统的低压主继电器闭合、低压副继电器断开。
85.结合图2，当燃料电池控制器通过加氢口被唤醒后，可以只闭合低压主继电器(k1)，断开低压副继电器(k2)。
86.s104、若唤醒自身的方式为钥匙唤醒，则先控制低压主继电器闭合，在预设时间间隔之后再控制低压副继电器闭合。
87.结合图2，当燃料电池控制器通过钥匙唤醒口被唤醒之后，可以先闭合低压继电器(k1)，延时500ms再闭合低压副继电器(k2)，使得氢气系统低压就绪。
88.本实施例提供的燃料电池的加氢控制方法可以通过燃料电池控制器唤醒方式，优化了系统内部供电逻辑，并在整车端优化了can唤醒逻辑，降低了低压蓄电池亏电的可能，完善了控制策略。
89.基于上述实施例提供的燃料电池的加氢控制系统，本技术另一实施例还提供了一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车设置有如上述任一实施例所述的燃料电池的加氢控制系统。
90.需要说明的是，关于燃料电池的加氢控制系统的相关说明，可参见对应的实施例，此处不再赘述。
91.还需要说明的是，关于燃料电池汽车还可以参见现有技术，此处也不再一一赘述。
92.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
93.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
94.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。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。