CN105313699A - 燃料电池车辆的安全***和用于该安全***的控制方法 - Google Patents

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Abstract

所公开的是燃料电池车辆的安全***和用于该安全***的控制方法。使用燃料电池和高电压电池作为电源的燃料电池车辆的安全***可包括：电力开关，其布置在将电源和电力负载彼此连接的电力配线上；绝缘电阻测量装置，其测量电力配线和底座之间的绝缘电阻；以及控制器，其基于由绝缘电阻测量装置所测量的绝缘电阻来控制电力开关的操作。当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，控制器进入安全模式并且电力开关关断从而切断提供给电力负载的电力。

Description

燃料电池车辆的安全***和用于该安全***的控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月2日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2014-0067188号的优先权和权益，其整体内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆的安全***和用于该安全***的控制方法。
背景技术
燃料电池是指将通过氧化燃料生成的化学能直接转换成电能的发电装置。燃料电池可类似于化学电池，因为这两者基本上都利用氧化反应和还原反应，但燃料电池可能与化学电池不同，因为在燃料电池中反应物连续地从外部供应，并且反应产物被移出到***的外部。然而，在化学电池中，电池反应在封闭***中进行。由于燃料电池产生诸如纯水的反应产物，所以已积极地进行对作为绿色车辆的燃料电池车辆的研究。
可以设置多个碰撞传感器以感测燃料电池车辆的碰撞。例如，气囊控制单元(ACU)基于从多个碰撞传感器输入的信号来确定是否展开气囊。
然而，当仅基于从多个碰撞传感器输入的信号来确定燃料电池车辆的碰撞时，可能无法确定实际发生的碰撞。例如，当碰撞传感器自身的故障、连接到该碰撞传感器的配线的故障、碰撞传感器的输出值故障等发生时，可能无法确定实际发生的碰撞。甚至是当不足以展开气囊的碰撞发生时，燃料电池车辆的一些***可能被损坏，因此可能发生诸如触电事故的二次事故。
上述在该背景技术部分公开的信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此其可能含有不构成该国本领域中普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供具有优点的燃料电池车辆的安全***和用于该安全***的控制方法。该***和方法可通过基于测量的绝缘电阻来确定燃料电池车辆是否处于风险状态，从而防止触电事故。
在示例性实施方式中，使用燃料电池和高电压电池作为电源的燃料电池车辆的安全***可包括：电力开关，其布置在将电源和电力负载彼此连接的电力配线上；绝缘电阻测量装置，其测量电力配线与底座之间的绝缘电阻；以及控制器，其基于由绝缘电阻测量装置测量的绝缘电阻来控制电力开关的操作。特别地，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，控制器可进入安全模式，并且电力开关可关断从而切断提供给电力负载的电力。
燃料电池车辆的安全***可进一步包括布置在连接氢气罐和燃料电池的氢气供应管线上的第一阀，并且第一阀可根据控制器的控制而打开或关闭。特别地，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，第一阀可完全关闭并切断提供给燃料电池的氢气。
燃料电池车辆的安全***可进一步包括布置在连接鼓风机和燃料电池的空气供应管线上的第二阀，并且第二阀可根据控制器的控制而打开或关闭。特别地，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，第二阀可完全关闭并切断提供给燃料电池的空气。
燃料电池车辆的安全***可进一步包括碰撞检测器，其检测燃料电池车辆的碰撞并将碰撞信号传输至控制器，特别地，当检测到碰撞时，控制器可进入安全模式。
在示例性实施方式中，使用燃料电池和高电压电池作为电源的燃料电池车辆的安全***可包括：电力开关，其布置在将电源和电力负载彼此连接的电力配线上；绝缘电阻测量装置，其测量电力配线与底座之间的绝缘电阻；车辆速度检测器，其检测燃料电池车辆的速度；以及控制器，其基于由绝缘电阻测量装置测量的所测绝缘电阻和燃料电池车辆的速度来控制电力开关的操作。特别地，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻并且燃料电池车辆的速度等于或小于参考速度时，控制器可进入安全模式，并且电力开关可关断从而切断提供给电力负载的电力。
燃料电池车辆的安全***可进一步包括布置在连接氢气罐和燃料电池的氢气供应管线上的第一阀，并且第一阀可根据控制器的控制而打开或关闭。特别地，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻并且燃料电池车辆的速度等于或小于参考速度时，第一阀可完全关闭并切断提供给燃料电池的氢气。
燃料电池车辆的安全***可进一步包括布置在连接鼓风机和燃料电池的空气供应管线上的第二阀，并且第二阀可根据控制器的控制而打开或关闭。特别地，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻并且燃料电池车辆的速度等于或小于参考速度时，第二阀可完全关闭并切断提供给燃料电池的空气。
燃料电池车辆的安全***可进一步包括碰撞检测器，其检测燃料电池车辆的碰撞并将碰撞信号传输至控制器，特别地，当检测到碰撞时，控制器可进入安全模式。
本发明也提供燃料电池车辆的安全***的控制方法，该燃料电池车辆使用燃料电池和高电压电池作为电源。该控制方法可包括以下步骤：从绝缘电阻测量装置接收测量的绝缘电阻；将测量的绝缘电阻与参考电阻进行比较；根据比较结果确定是否进入安全模式；以及在安全模式中切断从电源提供给电力负载的电力。
控制方法可进一步包括当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时进入安全模式。
控制方法可进一步包括在安全模式中切断从氢气罐提供给燃料电池的氢气。
控制方法可进一步包括在安全模式中切断从鼓风机提供给燃料电池的空气。
控制方法可进一步包括当基于从碰撞检测器输入的碰撞信号检测到碰撞时进入安全模式。
控制方法可进一步包括将燃料电池车辆的速度与参考速度进行比较。确定是否进入安全模式的步骤可包括，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻并且燃料电池车辆的速度等于或小于参考速度时进入安全模式。
根据本发明的多个示例性实施方式，可通过基于测量的绝缘电阻来确定燃料电池车辆是否处于风险状态而切断电力和氢气的补充。
进一步提供的是包括机动车辆的车辆，该机动车辆包括如本文所公开的安全***和/或燃料电池***。
附图说明
图1示出根据本发明示例性实施方式的示例性燃料电池车辆。
图2示出根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的示例性安全***的示例性控制方法。
图3是根据本发明另一示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***的控制方法的流程图。
在图1-3中提及的附图标记包括对如下进一步讨论的下列元件的参照：
10：电源
12：燃料电池
14：高电压电池
20：控制器
30：电力负载
42：氢气罐
44：氢气供应管线
46：第一阀
52：鼓风机
54：空气供应管线
56：第二阀
60：绝缘电阻测量装置
62：底座
72：碰撞检测器
74：车辆速度检测器
100：安全***
具体实施方式
本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该(a、an、the)”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising)”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。
除非具体说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准差范围内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、***式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
尽管示例性实施方式被描述为利用多个单元来进行示例性处理，但应当理解示例性处理也可以由一个或多个模块完成。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置为存储模块，并且处理器被具体配置为执行所述模块以进行以下进一步描述的一个或多个处理。
此外，本发明的控制逻辑可以实现为包含可由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、快闪驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质还可以分布在连接网络的计算机***中，以便，例如通过远程信息处理(telematics)服务器或控制器局域网(CAN)以分布式模式存储和执行计算机可读介质。
在以下详细描述中，将参照其中示出本发明的示例性实施方式的附图在下文中更加充分地描述本发明。
然而，本发明并不限于本文描述的示例性实施方式，并且可以以各种不同的方式修改。
因此，附图和描述将被视为性质上是说明性的而不是限制性的。相同的附图标记在整个说明书中表示相同的元件。
此外，由于在附图中所示的各组件任意地示出以便于解释，所以本发明不必限于在附图中所示的那些。
图1示出根据本发明示例性实施方式的示例性燃料电池车辆。
如图1所示，根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆使用包括燃料电池12和高电压电池14的电源10。根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***100可以基于测量的绝缘电阻，通过控制器20的控制，切断提供给电力负载30的电力，并切断从氢气罐42提供给燃料电池12的氢气。
电力负载30可包括驱动燃料电池车辆的驱动电动机和使用电力的各种电子装置。
通过作为燃料的氢气和作为氧化剂的空气的电化学反应，燃料电池12产生电力。产生的电力可被供应给电力负载30。
储存在氢气罐42中的氢气可通过氢气供给管线44提供给燃料电池12。第一阀46布置在将氢气罐42和燃料电池12彼此连接的氢气供给管线44上。第一阀46可根据控制器20的控制而打开或关闭，并且当第一阀46完全关闭时，氢气的补充可被切断。
鼓风机52可通过空气供给管线54将包含氧气的外部空气供应给燃料电池12。第二阀56布置在空气供给管线54上。第二阀56可根据控制器20的控制而打开或关闭，并且当第二阀56完全关闭时，空气的补充可被切断。
电力开关34布置在将电源10和电力负载30彼此连接的电力配线32上。在其中电力开关34接通的状态期间，由电源10产生的电力可被提供给电力负载30。
绝缘电阻测量装置60可以测量电力配线32和底座62之间的绝缘电阻。通过绝缘电阻测量装置60测量的所测绝缘电阻可被传输到控制器20。底座62可用作燃料电池车辆的电接地。
碰撞检测器72可检测燃料电池车辆的碰撞，并将碰撞信号传输给控制器20。碰撞检测器72可以是安装在燃料电池车辆中的设定位置上并且当碰撞发生时改变输出值的多个碰撞传感器中的任一个，诸如根据碰撞量确定是否展开气囊的气囊控制单元(ACU)。
车辆速度检测器74可检测燃料电池车辆的速度，并且可以安装在燃料电池车辆的车轮上。
可以通过由预定程序执行的一个或多个微处理器来执行控制器20。该预定程序可以包括用于执行下面要描述的根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***的控制方法中提供的每个步骤的一系列指令。
控制器20可基于测量的绝缘电阻，控制电力开关34、第一阀46和第二阀56的操作。
在下文中，将参照图2和图3更详细地描述根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***的控制方法。
图2示出根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***的示例性控制方法。
如图2所示，根据本发明的示例性实施方式的燃料电池车辆的示例性安全***的示例性控制方法可通过由绝缘电阻测量装置60测量绝缘电阻Ri来起始(S100)。控制器20可以接收由绝缘电阻测量装置60测量的所测绝缘电阻。
控制器20可以将测量的绝缘电阻与参考电阻进行比较(S110)。参考电阻可被确定为可由本领域普通技术人员确定的值，例如100[O/Vdc]。例如，出于燃料电池车辆的安全性，绝缘电阻可被管理为大于约100[O/Vdc]。
在S110中，当测量的绝缘电阻大于参考电阻时，控制器20可以结束燃料电池车辆的安全***的控制方法。
在S110中，当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，控制器20可确定燃料电池车辆处于风险状态，诸如碰撞或浸水状态。
当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，控制器20可以进入安全模式(S120)。当进入安全模式时，控制器20可以切断提供给电力负载30的电力和提供给燃料电池12的氢气。特别地，电力开关34可以根据控制器20的控制信号(CONT1)而关断，以使得从电源10提供给电力负载30的电力被切断。第一阀46可根据控制器20的控制信号(CONT2)而完全关闭，从而切断提供给燃料电池12的氢气。此外，第二阀56可根据控制器20的控制信号(CONT3)而完全关闭，从而切断提供给燃料电池12的空气。
此外，控制器20可基于从碰撞检测器72输入的碰撞信号而确定是否进入安全模式。换言之，在碰撞检测器72检测到碰撞的情况下，以及在测量的绝缘电阻实质上比参考电阻更小的情况下，均可切断电力和氢气的补充。与仅使用碰撞检测器72的碰撞信号的情形不同，虽然可能发生碰撞检测器72自身的故障、连接到碰撞检测器72的配线的故障、碰撞检测器72的输出值的故障等，但是可以基于测量的绝缘电阻来确定燃料电池车辆是否处于风险状态，从而防止触电事故。
图3示出根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***的示例性控制方法。
如图3所示，根据本发明示例性实施方式的燃料电池车辆的安全***的控制方法可以如以上针对图2描述的那样，但图3中的控制方法可进一步包括步骤(S220)，在该步骤中比较燃料电池车辆的速度和参考速度。
控制器20可以比较燃料电池车辆的速度和参考速度，以便准确地确定燃料电池车辆是否发生碰撞。参考速度可确定为可由本领域普通技术人员确定的值，例如0[km/h]。
当发生绝缘电阻测量装置60自身的故障、连接到绝缘电阻测量装置60的配线的故障、绝缘电阻测量装置60的输出值的故障等时，控制器20可能根据错误测量的绝缘电阻而错误地确定碰撞发生。因此，控制器20可在测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻的状态下确定燃料电池车辆是否已经停止。
在S220中，当燃料电池车辆的速度大于参考速度时，控制器20可以结束燃料电池车辆的安全***的控制方法。
在S220中，当燃料电池车辆的速度等于或小于参考速度时，控制器20可以进入安全模式(S230)。因此，可以准确地确定燃料电池车辆是否处于风险状态。
根据本发明的各个示例性实施方式，可通过基于测量的绝缘电阻来确定燃料电池车辆是否处于风险状态而切断电力和氢气的补充。
虽然已结合目前被认为是示例性实施方式的那些来描述本发明，但是应当理解本发明不局限于所公开的实施方式，相反，其意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等价布置。

Claims (20)

1.一种燃料电池车辆的安全***，所述燃料电池车辆使用燃料电池和高电压电池作为电源，所述安全***包括：
电力开关，其布置在将所述电源和电力负载彼此连接的电力配线上；
绝缘电阻测量装置，其配置成测量所述电力配线和底座之间的绝缘电阻；以及
控制器，其配置成基于测量的绝缘电阻来操作所述电力开关，
其中当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻时，所述控制器进入安全模式，并且所述电力开关关断以切断提供给所述电力负载的电力。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的安全***，还包括：
第一阀，其布置在连接氢气罐和所述燃料电池的氢气供应管线上，
其中所述控制器配置成打开或关闭所述第一阀，且
当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻时，所述第一阀完全关闭并切断提供给所述燃料电池的氢气。
3.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的安全***，还包括：
第二阀，其布置在连接鼓风机和所述燃料电池的空气供应管线上，
其中所述控制器配置成打开或关闭所述第二阀，且
当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻时，所述第二阀完全关闭并切断提供给所述燃料电池的空气。
4.根据权利要求1所述的燃料电池车辆的安全***，还包括：
碰撞检测器，其配置成检测所述燃料电池车辆的碰撞，并将碰撞信号传输给所述控制器，
其中当检测到碰撞时，所述控制器进入安全模式。
5.一种燃料电池车辆的安全***，所述燃料电池车辆使用燃料电池和高电压电池作为电源，所述安全***包括：
电力开关，其布置在将所述电源和电力负载彼此连接的电力配线上；
绝缘电阻测量装置，其配置成测量所述电力配线和底座之间的绝缘电阻；
车辆速度检测器，其配置成检测所述燃料电池车辆的速度；以及
控制器，其配置成基于测量的绝缘电阻和所述燃料电池车辆的速度来操作所述电力开关，
其中当测量的绝缘电阻等于或小于参考电阻并且所述燃料电池车辆的速度等于或小于参考速度时，所述控制器进入安全模式，并且所述电力开关关断从而切断提供给所述电力负载的电力。
6.根据权利要求5所述的燃料电池车辆的安全***，还包括：
第一阀，其布置在连接氢气罐和所述燃料电池的氢气供应管线上，
其中所述控制器配置成打开或关闭所述第一阀，且
当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻并且所述燃料电池车辆的速度等于或小于所述参考速度时，所述第一阀完全关闭并切断提供给所述燃料电池的氢气。
7.根据权利要求5所述的燃料电池车辆的安全***，还包括：
第二阀，其布置在连接鼓风机和所述燃料电池的空气供应管线上，
其中所述控制器配置成打开或关闭所述第二阀，且
当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻并且所述燃料电池车辆的速度等于或小于所述参考速度时，所述第二阀完全关闭并切断提供给所述燃料电池的空气。
8.根据权利要求5所述的燃料电池车辆的安全***，还包括：
碰撞检测器，其配置成检测所述燃料电池车辆的碰撞，并将碰撞信号传输给所述控制器，
其中当检测到碰撞时，所述控制器进入安全模式。
9.一种燃料电池车辆的安全***的控制方法，所述燃料电池车辆使用燃料电池和高电压电池作为电源，所述方法包括以下步骤：
通过控制器从绝缘电阻测量装置接收测量的绝缘电阻；
通过所述控制器将测量的绝缘电阻与参考电阻进行比较；
通过所述控制器根据比较结果确定是否进入安全模式；以及
在安全模式中通过所述控制器切断从所述电源提供给电力负载的电力。
10.根据权利要求9所述的控制方法，还包括以下步骤：当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻时，通过所述控制器进入安全模式。
11.根据权利要求9所述的控制方法，还包括以下步骤：在安全模式中通过所述控制器切断从氢气罐提供给所述燃料电池的氢气。
12.根据权利要求9所述的控制方法，还包括以下步骤：在安全模式中通过所述控制器切断从鼓风机提供给所述燃料电池的空气。
13.根据权利要求9所述的控制方法，还包括以下步骤：当基于从碰撞检测器输入的碰撞信号而检测到碰撞时，通过所述控制器进入安全模式。
14.根据权利要求9所述的控制方法，还包括以下步骤：
通过所述控制器将所述燃料电池车辆的速度与参考速度进行比较，
其中确定是否进入安全模式的步骤包括当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻并且所述燃料电池车辆的速度等于或小于所述参考速度时通过所述控制器进入安全模式的步骤。
15.一种非暂时性计算机可读介质，其包含可由控制器执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：
从绝缘电阻测量装置接收测量的绝缘电阻的程序指令；
将测量的绝缘电阻与参考电阻进行比较的程序指令；
根据比较结果确定是否进入安全模式的程序指令；以及
在安全模式中切断从电源提供给电力负载的电力的程序指令。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，还包括当测量的绝缘电阻等于或小于所述参考电阻时进入安全模式的程序指令。
17.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，还包括在安全模式中切断从氢气罐提供给燃料电池的氢气的程序指令。
18.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，还包括在安全模式中切断从鼓风机提供给所述燃料电池的空气的程序指令。
19.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读介质，还包括当基于从碰撞检测器输入的碰撞信号而检测到碰撞时进入安全模式的程序指令。
20.一种车辆，其包括根据权利要求1所述的安全***。
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