燃料电池瓶阀故障检测装置、检测方法及燃料电池汽车与流程

本发明涉及燃料电池汽车，具体是燃料电池瓶阀故障检测装置、检测方法及燃料电池汽车。

背景技术：

1、氢燃料电池汽车是自带氢燃料发电机的电动车，氢燃料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”，也曾出现过，比如宝马的氢能7系）。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”。

2、目前氢燃料电池汽车中主要为氢管理系统控制氢瓶瓶阀通断而间接控制氢气的充放，并检测其压力、温度及泄露等参数，以此合理利用氢气及保障用氢安全。现有的氢瓶瓶阀控制方案是将所有的瓶阀电源并联在一起，由继电器给氢瓶电磁阀供电，只需控制一个或几个继电器即可控制所有氢瓶瓶阀的通断。当某个氢瓶的阀门出现故障，导致其无法正常开关时，现有技术中的氢管理系统是无法检测出来的。如果其故障表现为瓶阀常开，则在不用氢气时，其他氢瓶都已关闭而该故障氢瓶仍然常开，这会导致安全风险；如果故障表现为瓶阀常闭，则所用氢气量将减少一个氢瓶的氢气量，这会导致氢瓶soc估计不准，造成续驶里程估算不准，从而导致客户体验差（频繁加氢）或者汽车抛锚等现象，不利于上述燃料电池汽车在市场上的推广及应用。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明的第一个发明目的在于提供燃料电池瓶阀故障检测装置，该故障检测装置能够主动检测氢瓶瓶阀开关闭状态，尽早发现风险并报警，降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户的使用体验，有利于上述燃料电池瓶阀故障检测装置在燃料电池汽车技术领域的推广及应用，进而有利于燃料电池汽车在市场上的推广及应用。本发明的第二个发明目的在于提供燃料电池瓶阀故障检测方法，基于上述燃料电池瓶阀故障检测装置，同样具有降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户使用体验的优点。本发明的第三个发明目的在于提供燃料电池汽车，应用有上述燃料电池瓶阀故障检测装置，同样具有降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户使用体验的优点。

2、上述燃料电池瓶阀故障检测装置、上述燃料电池瓶阀故障检测方法及燃料电池汽车在技术相互关联，属于同一个发明构思。

3、为了实现上述第一个发明目的，本发明采用以下技术方案:燃料电池瓶阀故障检测装置，包括电磁阀本体、瓶阀本体及振动传感器，所述瓶阀本体连接于所述电磁阀本体，所述振动传感器设于所述瓶阀本体，所述电磁阀本体具有阀芯、阀杆、阀座及上限位块，所述振动传感器信号连接储氢控制器；当所述电磁阀本体通电后，所述阀芯与所述上限位块碰撞产生被所述振动传感器识别到的振动，则所述阀芯正常开启；若所述振动传感器识别到的振动过小或者没有识别到振动，则所述阀芯未正常开启。

4、作为本发明的优选方案，所述的故障检测装置还包括高压释放阀，所述高压释放阀设于所述瓶阀本体。

5、作为本发明的优选方案，所述高压释放阀为嵌入式释放阀。

6、作为本发明的优选方案，所述高压释放阀的释放温度为110℃±5℃。

7、作为本发明的优选方案，所述的故障检测装置还包括手动截止阀，所述手动截止阀设于所述瓶阀本体。

8、作为本发明的优选方案，所述手动截止阀顶部设有内六角阀杆。

9、作为本发明的优选方案，所述振动传感器的中心轴线与所述电磁阀本体的中心轴线平行设置。

10、作为本发明的优选方案，所述电磁阀本体内置于氢气瓶体内。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的燃料电池瓶阀故障检测装置，结构简单巧妙，通过设置振动传感器，用来判断阀芯的工作状态；当电磁阀本体通电后，即瓶阀本体正常工作时从关闭状态进入开启状态，阀芯与上限位块碰撞产生振动，该振动被振动传感器采集到，则说明阀芯正常工作；反之，如果振动传感器没有采集到振动或者振动过小，则说明阀芯没有正常开启；同理，在阀芯从开启状态进入关闭状态，如果正常工作，阀芯关闭后会与阀座碰撞产生振动，该振动被振动传感器采集到后，则说明阀芯正常工作；反之，如果没有采集到振动或者振动过小则说明阀芯没有正常开启，通过上述方式能够主动检测氢瓶瓶阀开关闭状态，尽早发现风险并报警，降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户的使用体验，有利于上述燃料电池瓶阀故障检测装置在燃料电池汽车技术领域的推广及应用，进而有利于燃料电池汽车在市场上的推广及应用。

12、进一步地，本发明通过设置高压释放阀，该高压释放阀主要起高温保护作用，当出现火灾或者其他意外情况导致阀门所处环境温度过高导致氢气瓶瓶内压力大于允许的最大储存压力时，紧急排放瓶内氢气压力，保证氢气瓶在使用过程中的安全性。

13、进一步地，本发明通过设置手动截止阀，手动截止阀通常情况下为常开状态，当电磁阀无法正常关闭或者需要通电状态关闭阀门时使用，通过顺时针转动手动阀上阀，使阀瓣密封垫与阀座接触达到密封效果，避免氢气的泄露。

14、为了实现上述第二个发明目的，本发明采用以下技术方案:

15、燃料电池瓶阀故障检测方法，当开始准备供氢时，包括以下步骤：

16、s1、汽车的整车控制器向储氢控制器发出即将开始供氢的指令；

17、s2、储氢控制器向瓶阀本体加载电压，同时储氢控制器通过振动传感器采集20s振动信号；

18、s3、判断该上述20s内振动传感器的电压是否达到第一目标电压vacc_up，若达到过第一目标电压vacc_up（对应阀芯撞击力），则说明阀芯正常开启到目标升程；若未到过第一目标电压vacc_up，则说明阀芯未达到目标升程或者未打开；

19、s4、对未达到第一目标电压vacc_up的瓶阀下电，同时储氢控制器采集20s的振动传感器信号,判断该20s内振动传感器电压是否达到过第二目标电压vacc_down，若仍然未达到第二目标电压vacc_down，则说明阀芯卡死，报阀芯卡死故障，在计算续驶里程时去掉该瓶氢瓶容积；若瓶阀达到过第二目标电压vacc_down，则说明阀芯前一时刻有开启，则再次执行s2和s3；若瓶阀仍未达到过第一目标电压vacc_up，则说明阀芯有卡滞但是不影响使用，此时报卡滞故障，续驶里程计算不变。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的燃料电池瓶阀故障检测方法，基于上述燃料电池瓶阀故障检测装置，同样具有降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户使用体验的优点。

21、为了实现上述第三个发明目的，本发明采用以下技术方案:燃料电池汽车，应用有上述燃料电池瓶阀故障检测装置。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的燃料电池汽车，应用有上述燃料电池瓶阀故障检测装置，同样具有降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户使用体验的优点。

技术特征：

1.燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：包括电磁阀本体（5）、瓶阀本体（4）及振动传感器（3），所述瓶阀本体（4）连接于所述电磁阀本体（5），所述振动传感器（3）设于所述瓶阀本体（4），所述电磁阀本体（5）具有阀芯（5-1）、阀杆（5-2）、阀座（5-3）及上限位块（5-4），所述振动传感器（3）信号连接储氢控制器；当所述电磁阀本体（5）通电后，所述阀芯（5-1）与所述上限位块（5-4）碰撞产生被所述振动传感器（3）识别到的振动，则所述阀芯（5-1）正常开启；若所述振动传感器（3）识别到的振动过小或者没有识别到振动，则所述阀芯（5-1）未正常开启。

2.根据权利要求1所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述的故障检测装置还包括高压释放阀（1），所述高压释放阀（1）设于所述瓶阀本体（4）。

3.根据权利要求2所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述高压释放阀（1）为嵌入式释放阀。

4.根据权利要求3所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述高压释放阀（1）的释放温度为110℃±5℃。

5.根据权利要求1或4所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述的故障检测装置还包括手动截止阀（2），所述手动截止阀（2）设于所述瓶阀本体（4）。

6.根据权利要求5所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述手动截止阀（2）顶部设有内六角阀杆（2-1）。

7.根据权利要求1所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述振动传感器（3）的中心轴线与所述电磁阀本体（5）的中心轴线平行设置。

8.根据权利要求1所述的燃料电池瓶阀故障检测装置，其特征在于：所述电磁阀本体（5）内置于氢气瓶体内。

9.燃料电池瓶阀故障检测方法，应用有如权利要求1至权利要求8任一所述的燃料电池瓶阀故障检测装置；其特征在于：当开始准备供氢时，包括以下步骤：s1、汽车的整车控制器向储氢控制器发出即将开始供氢的指令；s2、储氢控制器向瓶阀本体（4）加载电压，同时储氢控制器通过振动传感器（3）采集20s振动信号；s3、判断该上述20s内振动传感器（3）的电压是否达到第一目标电压vacc_up，若达到过第一目标电压vacc_up（对应阀芯撞击力），则说明阀芯（5-1）正常开启到目标升程；若未到过第一目标电压vacc_up，则说明阀芯（5-1）未达到目标升程或者未打开；s4、对未达到第一目标电压vacc_up的瓶阀下电，同时储氢控制器采集20s的振动传感器（3）信号, 判断该20s内振动传感器（3）电压是否达到过第二目标电压vacc_down，若仍然未达到第二目标电压vacc_down，则说明阀芯（5-1）卡死，报阀芯（5-1）卡死故障，在计算续驶里程时去掉该瓶氢瓶容积；若瓶阀达到过第二目标电压vacc_down，则说明阀芯（5-1）前一时刻有开启，则再次执行s2和s3；若瓶阀仍未达到过第一目标电压vacc_up，则说明阀芯（5-1）有卡滞但是不影响使用，此时报卡滞故障，续驶里程计算不变。

10.燃料电池汽车，其特征在于：包括权利要求1至权利要求8任一项所述的燃料电池瓶阀故障检测装置。

技术总结
本发明涉及燃料电池瓶阀故障检测装置，包括电磁阀本体、瓶阀本体及振动传感器，瓶阀本体连接于电磁阀本体，振动传感器设于瓶阀本体，电磁阀本体具有阀芯、阀杆、阀座及上限位块，振动传感器信号连接储氢控制器；当电磁阀本体通电后，阀芯与上限位块碰撞产生被振动传感器识别到的振动，则阀芯正常开启；若振动传感器识别到的振动过小或者没有识别到振动，则阀芯未正常开启。该故障检测装置能够主动检测氢瓶瓶阀开关闭状态，尽早发现风险并报警，降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户的使用体验。燃料电池瓶阀故障检测方法，同样具有降低燃料电池汽车事故率的同时增强用户使用体验的优点。燃料电池汽车，应用有上述燃料电池瓶阀故障检测装置。

技术研发人员：赵舟,李春,董德宝,马梦莉,陈涛,樊海梅,经胜博,鞠杜虎
受保护的技术使用者：金龙联合汽车工业（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12