[发明专利]一种燃料电池系统及其氢系统瓶阀故障检测方法、装置

说明书

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统及其氢系统瓶阀故障检测方法、装置。该方法首先获取燃料电池系统工作过程中氢气的实际消耗速率，确定设定时间内氢气的真实消耗量；并获取设定时间的初始时刻和结束时刻氢系统的压力值和温度值，并结合氢系统总水容积，确定氢系统供给燃料电池的理论消耗量；然后比较真实消耗量和理论消耗量，若理论消耗量与真实消耗量之间的差异大于设定值，且判定氢系统无氢气泄漏故障时，则判定氢系统的瓶阀发生故障。本发明可实时、有效地判断瓶阀是否存在故障而使氢瓶无法供气，判断效率较高，保证了氢系统的安全性和可靠性，确保燃料电池系统的安全可靠运行。

技术领域

本发明属于燃料电池技术领域，具体涉及一种燃料电池系统及其氢系统瓶阀故障检测方法、装置。

背景技术

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置，只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能，具有能量转换率高、清洁环保的优点。燃料电池汽车因其高效率，零排放等优势，已成为新能源汽车发展的重要方向。

燃料电池系统使用较多的是氢气，目前氢储存方式为采用高压氢瓶进行储存，氢瓶端部安装瓶阀，内置电磁阀、手动截止阀、温度传感器和压力释放装置(PRD)，其中电磁阀为常闭式，用于控制氢气的供应。如图1所示，每个氢瓶端部安装一个瓶阀控制氢气供应，氢系统中所有瓶阀为同一路供电，根据燃料电池氢气需求同时开闭，无法单独控制。故该方案存在以下问题：瓶阀中电磁阀无开关反馈信号，若供电后某个瓶阀发生故障电磁阀无法打开氢瓶无法供气时无故障提示，同时由于其他氢瓶可正常供气，不影响燃料电池的正常工作，无法判断瓶阀是否存在故障，影响氢系统可靠性和燃料电池汽车的续航里程，故需对燃料电池氢系统中的瓶阀是否发生故障进行检测。

例如，申请公布号为CN108177527A的中国发明专利申请公开了一种燃料电池汽车氢瓶阀门状态的检测方法，该方法为整车控制器控制燃料电池在整车停车或停止供氢前的这一段时间内继续工作，同时进行燃料电池中的一路氢瓶瓶阀的检测，判断该路氢瓶瓶阀的工作状态，检测完毕后重新使高压管路压力值恢复到监测前值，完成该路氢瓶瓶阀的检测；等待下次整车控制器发出即将停车或停止供氢的指令，然后依次轮流循环对氢系统其它各路瓶阀进行检测，判断瓶阀状态。该方法需要整车控制器向氢管理系统发出即将停车或停止供氢的指令才能进行瓶阀是否故障的检测，无法在燃料电池工作过程中对瓶阀是否故障进行实时的检测，检测不及时；而且，该方法需一路一路的检测，也即一个瓶阀一个瓶阀的检测，每次都要等待下次整车控制器发出即将停车或停止供氢的指令，检测时间较长，效率低。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池系统及其氢系统瓶阀故障检测方法、装置，用以解决现有技术对瓶阀故障检测不及时、效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：

本发明提供了一种燃料电池氢系统瓶阀故障检测方法，包括如下步骤：

获取燃料电池系统工作过程中氢气的实际消耗速率，确定设定时间内氢气的真实消耗量；获取设定时间的初始时刻和结束时刻氢系统的压力值和温度值，并结合氢系统总水容积，确定氢系统供给燃料电池的理论消耗量；比较真实消耗量和理论消耗量，若理论消耗量与真实消耗量之间的差异大于设定值，且判定氢系统无氢气泄漏故障时，则判定氢系统的瓶阀发生故障。

上述技术方案的有益效果为：本发明在燃料电池工作过程中，基于真实气体状态方程，可计算出设定时间内氢系统供给燃料电池的理论消耗量，基于燃料电池系统工作过程中氢气的实际消耗速率，可计算出设定时间内氢气的真实消耗量，将两者进行比较，在排除氢气泄漏故障的情况下，便可根据两者之间的差异便可实时、有效地判断瓶阀是否存在故障而使氢瓶无法供气，判断效率较高，保证了氢系统的安全性和可靠性，确保燃料电池系统的安全可靠运行。而且，本发明利用燃料电池车辆上已有的温度传感器、压力传感器、氢泄漏传感器等便可判断瓶阀是否出现故障，成本较低。