CN110936854A - 用于氢燃料电池汽车的加氢控制***及方法 - Google Patents

用于氢燃料电池汽车的加氢控制***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，他的氢气管理***控制器用于判断氢瓶的温度、压力和氢泄漏值是否无异常，如果无异常且氢瓶压力未达到氢瓶额定压力，氢气管理***控制器唤醒整车控制器和电池管理***；电池管理***向整车控制器反馈当前整车动力电压是否上电；整车控制器判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车未上动力电压且车速为零，整车控制器向氢气管理***控制器发送允许加氢指令，氢气管理***控制器控制氢气管理***开始进行加氢；整车控制器收到整车当前处在加氢状态的信号后，禁止整车上动力电压。本发明具有合理的***架构，加氢过程中不唤醒不必要的控制器降低整车功耗，有效避免蓄电池亏电。

Description

用于氢燃料电池汽车的加氢控制***及方法
技术领域
本发明涉及汽车工程技术领域，具体涉及一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制***及方法。
背景技术
近年来，新能源汽车迅猛发展，多个国家发布了禁售燃油车的时间表。在国内因国家和地方政策的引导，纯电动汽车得到了长足的发展。但纯电动车辆存在多个限制条件，如纯电动车辆的充电时间较长、续驶里程较短。氢燃料电池汽车加氢时间短、续驶里程较长，满足了消费者的出行需求。
现有加氢相关各控制器的硬件网络架构见图1，该架构在车辆正常行驶过程中无明显的弊端，但在车辆驶入加氢站进行加氢时，存在唤醒无关控制器的弊端。氢能车辆加氢时，整车关断动力电压动力电和低压电(车钥匙拔出或钥匙处于off档)，加氢时不需要唤醒燃料电池控制器(FCCU)，但现有架构图1必须唤醒FCCU才能传递目前整车的状态是否允许加氢(因需通过FCCU传递CAN报文)；
总体来说氢能车辆在车辆加氢相关硬件架构和加氢过程监控上存在如下问题：
1、整车控制器(VCU)、燃料电池控制器(FCCU)、氢气管理***控制器(HMS)和电池管理***(BMS)没有一个比较好的CAN网络架构方式，来保证安全加氢；
2、加氢过程中仅有视频监控和加氢舱门接近开关来保证加氢过程监控，无法保证其他潜在的风险导致危险发生(如加氢车速不为零，进而扯断加氢枪及相应设施)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制***及方法，本发明具有合理的***架构，加氢过程中不唤醒不必要的控制器降低整车功耗，有效避免蓄电池亏电。
为解决上述技术问题，本发明公开的一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：它包括氢气管理***控制器、整车控制器、电池管理***和燃料电池控制器；所述氢气管理***控制器用于判断氢瓶的温度、压力和氢泄漏值是否均在对应的阈值范围内，如果均在对应的阈值范围内且氢瓶压力未达到氢瓶额定压力，氢气管理***控制器通过CAN总线唤醒整车控制器和电池管理***，然后氢气管理***控制器还用于向整车控制器周期发送请求加氢的请求信号；
电池管理***用于向整车控制器反馈当前整车动力电压是否上电；
整车控制器用于判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车未上动力电压且车速为零，整车控制器向氢气管理***控制器发送允许加氢指令，氢气管理***控制器控制氢气管理***开始进行加氢，并向整车控制器反馈整车当前处在加氢状态；
整车控制器还用于收到整车当前处在加氢状态的信号后，禁止整车上动力电压；
燃料电池控制器用于在整车正常行驶时对氢气管理***控制器进行控制，正常行驶时，燃料电池控制器FCCU会给氢气管理***HMS发送CAN报文，控制氢瓶瓶阀开闭等。
本发明的有益效果为：
本发明采用合理的架构，加氢过程中不唤醒不必要的控制器降低整车功耗，有效避免蓄电池亏电(控制器唤醒后电耗增加，有可能导致蓄电池亏电)；
本发明在整车上动力电压或车速不为零时不允许加氢，避免了上动力电压可能因为司机误操作，导致车辆行驶，从而扯断加氢枪损坏加氢口，进而引起氢泄漏***的危险发生(车速不为零而加氢也存在以上危险)。
附图说明
图1为现有技术的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的流程图。
其中，1—氢气管理***控制器、2—整车控制器、3—电池管理***、4—燃料电池控制器、5—加氢按钮、6—CAN总线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
本发明的一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，如图2所示：它包括氢气管理***控制器1、整车控制器2、电池管理***3和燃料电池控制器4；所述氢气管理***控制器1用于判断氢瓶的温度、压力和氢泄漏值是否均在对应的阈值范围(因为氢气易燃易爆，所以氢瓶的温度、压力、氢泄漏需要重点监控)内，如果均在对应的阈值范围内(表明氢瓶无异常)且氢瓶压力未达到氢瓶额定压力，氢气管理***控制器1通过CAN总线唤醒整车控制器2和电池管理***3，然后氢气管理***控制器1还用于向整车控制器2周期发送请求加氢的请求信号，该设计不唤醒不必要的控制器如FCCU，另外，判断氢瓶温度、压力和氢泄漏值，因这三个值与氢安全强相关，只有确保无问题了，才具备继续的条件；然后先发送唤醒整车控制器VCU和电池管理***BMS的信号，再发送加氢请求，控制器被唤醒才能处理正常的交互信号；
电池管理***3唤醒后电池管理***3用于向整车控制器2反馈当前整车动力电压(200V以上，一般给驱动电机等，主要用来驱动车辆行驶)是否上电；
整车控制器2用于判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车未上动力电压且车速为零，整车控制器2向氢气管理***控制器1发送允许加氢指令，氢气管理***控制器1控制氢气管理***开始进行加氢，并向整车控制器2反馈整车当前处在加氢状态，即整车控制器VCU确认未上高压和车速为零，才能回应加氢请求信号，发送允许加氢信号；
整车控制器2还用于收到整车当前处在加氢状态的信号后，禁止整车上动力电压；
燃料电池控制器4用于在整车正常行驶时对氢气管理***控制器1进行控制，燃料电池控制器知道当前燃料电池***是否需要供应氢气，如需供应氢气，燃料电池控制器FCCU会给氢气管理***HMS发送开启氢瓶瓶阀的指令。
本发明的上述设计，不唤醒不必要的控制器如FCCU；判断氢瓶温度、压力和氢泄漏值，因这三个值与氢安全强相关，只有确保无问题了，才具备继续的条件；然后先发送唤醒整车控制器VCU和电池管理***BMS的信号，再发送加氢请求，控制器被唤醒才能处理正常的交互信号。
上述技术方案中，氢瓶内有温度传感器、压力传感器，车辆内有氢浓度传感器，上述传感器可采集氢瓶温度、氢瓶压力和氢气浓度，上述三个量均有对应的正常范围。
上述技术方案中，所述氢气管理***控制器1由加氢按钮5输出的硬线唤醒信号唤醒。
上述技术方案中，所述整车控制器2判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车上动力电压或整车车速不为零，整车控制器2不响应氢气管理***控制器1的加氢请求。
上述技术方案中，氢气管理***控制器1控制氢气管理***开始进行加氢，并在加氢的过程中不唤醒燃料电池控制器4，此时不唤醒燃料电池控制器FCCU，不影响加氢过程的正常运行，还可以降低电耗。
上述技术方案中，加氢完成后，拔出加氢枪，复位加氢按钮5，由加氢按钮5输出的进入休眠的硬线信号，使得氢气管理***控制器1、整车控制器2和电池管理***3进入休眠状态，此时加氢已完成，相关控制器可以进入休眠状态，降低电耗。
上述技术方案中，所述氢气管理***控制器1、整车控制器2、电池管理***3和燃料电池控制器4的通信端均接入同一个CAN总线6。
一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制方法，如图3所示，它包括如下步骤：
步骤1：整车下电，拔下钥匙，打开加氢舱门，***加氢枪，按下加氢按钮5，氢气管理***控制器1由加氢按钮5输出的硬线唤醒信号唤醒；
步骤2：氢气管理***控制器1判断氢瓶的温度、压力和氢泄漏值是否均在对应的阈值范围内，如果均在对应的阈值范围内且氢瓶压力未达到氢瓶额定压力，氢气管理***控制器1通过CAN总线唤醒整车控制器2和电池管理***3，然后氢气管理***控制器1向整车控制器2周期发送请求加氢的请求信号；
步骤3：电池管理***3向整车控制器2反馈当前整车动力电压是否上电，整车控制器2判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车未上动力电压且车速为零，整车控制器2向氢气管理***控制器1发送允许加氢指令，氢气管理***控制器1控制氢气管理***开始进行加氢，并向整车控制器2反馈整车当前处在加氢状态；
整车控制器2收到整车当前处在加氢状态的信号后，禁止整车上动力电压；
步骤4：加氢完成后，拔出加氢枪，复位加氢按钮5，由加氢按钮5输出的进入休眠的硬线信号，使得氢气管理***控制器1、整车控制器2和电池管理***3进入休眠状态。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：它包括氢气管理***控制器(1)、整车控制器(2)、电池管理***(3)和燃料电池控制器(4)；所述氢气管理***控制器(1)用于判断氢瓶的温度、压力和氢泄漏值是否均在对应的阈值范围内，如果均在对应的阈值范围内且氢瓶压力未达到氢瓶额定压力，氢气管理***控制器(1)通过CAN总线唤醒整车控制器(2)和电池管理***(3)，然后氢气管理***控制器(1)还用于向整车控制器(2)周期发送请求加氢的请求信号；
电池管理***(3)用于向整车控制器(2)反馈当前整车动力电压是否上电；
整车控制器(2)用于判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车未上动力电压且车速为零，整车控制器(2)向氢气管理***控制器(1)发送允许加氢指令，氢气管理***控制器(1)控制氢气管理***开始进行加氢，并向整车控制器(2)反馈整车当前处在加氢状态；
整车控制器(2)还用于收到整车当前处在加氢状态的信号后，禁止整车上动力电压；
燃料电池控制器(4)用于在整车正常行驶时对氢气管理***控制器(1)进行控制。
2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：所述氢气管理***控制器(1)由加氢按钮(5)输出的硬线唤醒信号唤醒。
3.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：所述整车控制器(2)判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车上动力电压或整车车速不为零，整车控制器(2)不响应氢气管理***控制器(1)的加氢请求。
4.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：氢气管理***控制器(1)控制氢气管理***开始进行加氢，并在加氢的过程中不唤醒燃料电池控制器(4)。
5.根据权利要求2所述的用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：加氢完成后，拔出加氢枪，复位加氢按钮(5)，由加氢按钮(5)输出的进入休眠的硬线信号，使得氢气管理***控制器(1)、整车控制器(2)和电池管理***(3)进入休眠状态。
6.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池汽车的加氢控制***，其特征在于：所述氢气管理***控制器(1)、整车控制器(2)、电池管理***(3)和燃料电池控制器(4)的通信端均接入同一个CAN总线(6)。
7.一种用于氢燃料电池汽车的加氢控制方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：按下加氢按钮(5)，氢气管理***控制器(1)由加氢按钮(5)输出的硬线唤醒信号唤醒；
步骤2：氢气管理***控制器(1)判断氢瓶的温度、压力和氢泄漏值是否均在对应的阈值范围内，如果均在对应的阈值范围内且氢瓶压力未达到氢瓶额定压力，氢气管理***控制器(1)通过CAN总线唤醒整车控制器(2)和电池管理***(3)，然后氢气管理***控制器(1)向整车控制器(2)周期发送请求加氢的请求信号；
步骤3：电池管理***(3)向整车控制器(2)反馈当前整车动力电压是否上电，整车控制器(2)判断当前整车是否上动力电压和车速是否为零，如果当前整车未上动力电压且车速为零，整车控制器(2)向氢气管理***控制器(1)发送允许加氢指令，氢气管理***控制器(1)控制氢气管理***开始进行加氢，并向整车控制器(2)反馈整车当前处在加氢状态；
整车控制器(2)收到整车当前处在加氢状态的信号后，禁止整车上动力电压；
步骤4：加氢完成后，拔出加氢枪，复位加氢按钮(5)，由加氢按钮(5)输出的进入休眠的硬线信号，使得氢气管理***控制器(1)、整车控制器(2)和电池管理***(3)进入休眠状态。
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