一种燃料电池系统绝缘电阻诊断及恢复方法与流程

本发明涉及燃料电池设计，特别涉及一种燃料电池系统及其整车上电和绝缘故障自诊断方法。

背景技术：

1、由于燃料电池发动机工作时需要散热，而散热使用的冷却液必须保证电导率极低；由于电堆输出负极通过升压dc与整车锂电池负极直连，若冷却液电导率偏高，不仅会导致电堆发电效率偏低，而且整车锂电池bms的绝缘监测仪通过负极会检测到整个高压电回路与地之间绝缘阻值偏低，导致整车无法上高压电；通过，由于冷却回路散热器外壳与整车大梁直接相连，在电导率极高的情况下，整车大梁会有带电的风险，存在一定的安全隐患。

2、现有方案为通过燃料电池发动机电导率测试仪监测冷却液电导率状态，使用去离子器主动降低冷却液电导率；当发动机运行起来之后，发动机水泵运转，带动水循环，冷却液通过去离子器降低电导率；若电导率持续偏高无法下降，则需更换去离子器。

3、在整车长时间停放，发动机冷却回路零部件离子持续析出，由于整车长时间停放未上电，导致发动机冷却回路冷却液无法正常循环，当整车再次上电后，绝缘监测仪通过升压dc负极检测到电堆负极与整车车身大梁之间绝缘阻值偏低，低于国标标准100ω/v，bms则禁止整车上高压电；

4、按照目前技术方案，若要满足整车上高压电需求，则需要燃料电池发动机更换满足电导率要求的冷却液，操作起来非常麻烦。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃料电池系统及其整车上电和绝缘故障自诊断方法，以克服现有技术中的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本申请公开了一种燃料电池系统，包括电堆、升压dc和整车锂电池，所述电堆的输出端与升压dc相连接，所述升压dc的输出端与整车锂电池的输入端相连接；所述电堆上连接设有冷却液回路；所述电堆的输出端负极与升压dc之间设有电堆主负接触器，所述电堆的输出端正极与升压dc之间设有升压dc输入预充电阻、升压dc输入预充接触器和升压dc输入主接触器；所述升压dc的输出端负极与整车锂电池的负极之间设有升压dc主负接触器，所述升压dc的输出端负极与整车锂电池的负极之间设有升压dc输出预充电阻、升压dc输出预充接触器和升压dc输出主接触器；所述整车锂电池上连接有绝缘检测仪。

4、本申请还公开了一种燃料电池系统的整车上电方法，包括如下步骤：

5、a1、闭合升压dc主负接触器，令电堆主负接触器保持断开，控制升压dc完成输出预充；

6、a2、升压dc判断高压上电是否完成；若完成，进入步骤a3；反之，回到步骤a1；

7、a3、控制水泵运转；实时冷却液的电导率；

8、a4、判断冷却液的电导率是否大于最大预警电导率；若大于，进入步骤a5；反之，进入步骤a6；

9、a5、判断水泵运转时间是否大于故障阈值，若大于，则提醒更换去离子器，进入故障状态；反之，回到步骤a4；

10、a6、闭合电堆主负接触器，燃料电池上电完成，进入待机状态。

11、作为优选，步骤a4中，最大预警电导率根据冷却液回路中散热器至散热器两端管路长度、管路半径、国标要求燃料电池发动机直流部分的绝缘阻值以及锂电平台电压计算得出。

12、作为优选，所述故障阈值为600s。

13、本申请还公开了一种燃料电池系统的绝缘故障自诊断方法，包括如下步骤：

14、b1、绝缘检测仪实时对整车锂电池的绝缘阻值进行检测；

15、b2、当检测到绝缘阻值不正常；关闭燃料电池发动机，断开升压dc主负接触器；判断绝缘检测仪检测到的绝缘阻值是否正常；若不正常，则判定整车锂电池纯电系统绝缘故障；若正常，进入步骤b3；

16、b3、闭合升压dc主负接触器，断开电堆主负接触器；判断绝缘检测仪检测到的绝缘阻值是否正常；若不正常，则判定燃料电池系统辅助回路绝缘故障；若正常，进入步骤b4；

17、b4、闭合电堆主负接触器，判断绝缘检测仪检测到的绝缘阻值是否正常；若不正常，则判定燃料电池电堆及其内部绝缘故障；若正常，返回步骤b1。

18、作为优选，所述绝缘阻值不正常的判定如下：当绝缘检测仪检测到的整车锂电池的绝缘阻值小于绝缘阈值，则判定绝缘阻值不正常；所述绝缘阈值由国标要求燃料电池发动机直流部分绝缘阻值和锂电平台电压计算得出。

19、作为优选，所述燃料电池系统辅助回路绝缘故障包括升压dc故障、空压机故障、水泵故障、加热器故障中的一个或多个。

20、本发明的有益效果：

21、1、节省物料成本；本发明提供了一种燃料电池系统的整车上电方法，若不是该来处理，则需要更换全部冷却液；由于燃料电池发动机专用冷却液价格昂贵，长时间停放一次更换一次冷却液物料成本接受不了；减少售后人力成本；现成更换冷却液需要1-2名售后人员半天时间来处理更换，更换完成后还需要将冷却管路中的气泡排净，若气泡无法排净还会影响发动机运行的稳定性；

22、2、增加发动机的稳定性及可靠性；通过一种燃料电池系统的整车上电方法可以增加发动机的稳定性及可靠性，增加整车上电成功率，且行业内率先解决发动机长时间停放问题；

23、3、提高发动机安全性；在发动机电导率偏高的时候，盲目的上电可能会导致安全事故发生，可能会有触电风险；

24、4、由于绝缘故障排查的繁琐性，本发明一种燃料电池系统的绝缘故障自诊断方法可有效降低故障排查时间，可以准确定位至绝缘故障引起的模块，然后对具体模块详细排查。

25、本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

技术特征：

1.一种燃料电池系统，包括电堆、升压dc和整车锂电池，所述电堆的输出端与升压dc相连接，所述升压dc的输出端与整车锂电池的输入端相连接；所述电堆上连接设有冷却液回路；其特征在于：所述电堆的输出端负极与升压dc之间设有电堆主负接触器，所述电堆的输出端正极与升压dc之间设有升压dc输入预充电阻、升压dc输入预充接触器和升压dc输入主接触器；所述升压dc的输出端负极与整车锂电池的负极之间设有升压dc主负接触器，所述升压dc的输出端负极与整车锂电池的负极之间设有升压dc输出预充电阻、升压dc输出预充接触器和升压dc输出主接触器；所述整车锂电池上连接有绝缘检测仪。

2.一种燃料电池系统的整车上电方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求1所述的一种燃料电池系统的整车上电方法，其特征在于，步骤a4中，最大预警电导率根据冷却液回路中散热器至散热器两端管路长度、管路半径、国标要求燃料电池发动机直流部分的绝缘阻值以及锂电平台电压计算得出。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池系统的整车上电方法，其特征在于，所述故障阈值为600s。

5.一种燃料电池系统的绝缘故障自诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求1所述的一种燃料电池系统的绝缘故障自诊断方法，其特征在于：所述绝缘阻值不正常的判定如下：当绝缘检测仪检测到的整车锂电池的绝缘阻值小于绝缘阈值，则判定绝缘阻值不正常；所述绝缘阈值由国标要求燃料电池发动机直流部分绝缘阻值和锂电平台电压计算得出。

7.如权利要求1所述的一种燃料电池系统的绝缘故障自诊断方法，其特征在于：所述燃料电池系统辅助回路绝缘故障包括升压dc故障、空压机故障、水泵故障、加热器故障中的一个或多个。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池系统及其整车上电和绝缘故障自诊断方法，包括电堆、升压DC和整车锂电池，所述电堆的输出端负极与升压DC之间设有电堆主负接触器，所述升压DC的输出端负极与整车锂电池的负极之间设有升压DC主负接触器；本发明提供了一种燃料电池系统的整车上电方法，若不是该来处理，则需要更换全部冷却液；由于燃料电池发动机专用冷却液价格昂贵，长时间停放一次更换一次冷却液物料成本接受不了；减少售后人力成本；现成更换冷却液需要1‑2名售后人员半天时间来处理更换，更换完成后还需要将冷却管路中的气泡排净，若气泡无法排净还会影响发动机运行的稳定性。

技术研发人员：余凯,方宇光,刘志洋,陆建山
受保护的技术使用者：浙江氢途科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13