CN112909305A - 一种氢燃料电池***故障关机的控制方法 - Google Patents

一种氢燃料电池***故障关机的控制方法 Download PDF

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CN112909305A CN202110197413.3A CN202110197413A CN112909305A CN 112909305 A CN112909305 A CN 112909305A CN 202110197413 A CN202110197413 A CN 202110197413A CN 112909305 A CN112909305 A CN 112909305A
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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，包括：FCU获取故障信号，FCU从运行状态进入故障状态；在所述故障状态下，FCU根据故障信号确定故障等级信息；FCU根据故障等级信息控制氢燃料电池***的状态，若故障等级信息为一级故障信号，控制氢燃料电池***执行一级故障关机；若故障等级信息为二级故障信号，控制氢燃料电池***执行二级故障关机；氢燃料电池***完成故障关机。通过不同的故障关机策略，提高燃料电池***的寿命及安全性。

Description

一种氢燃料电池***故障关机的控制方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池控制技术领域，特别涉及一种氢燃料电池***故障关机的控制方法。
背景技术
目前，燃料电池由于其生成物只有水，不会对环境产生污染，同时能量转换效率高，相比较传统发动机来说，具有良好的发展前景。
但是，由于燃料电池***在变工况的情况下会对质子交换膜燃料电池的耐久性产生影响。尤其是在关机情况下，很容易导致在阳极形成的氢空界面及阳极侧残余的氢气和阴极侧的空气发生电化学反应形成的开路电压，容易对催化剂碳载体造成腐蚀，造成燃料电池***的性能下降和寿命降低。
公开号为CN111668520A的专利申请公开了一种燃料电池***及其关机控制方法，采用空气***的空气吹扫氢气腔。公开号为CN111703336A的专利申请公开了一种燃料电池车的下电控制***及控制方法，在其控制***中，燃料电池***高压附件由VCU控制下电。
综上所述，目前涉及氢燃料电池***故障关机控制方法较少，且多数关注正常关机，未对故障关机进行优化。
发明内容
本发明提供一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
第一方面，本发明实施例提供了一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，氢燃料电池***包括控制***，所述控制***包括氢燃料电池***控制器FCU，所述控制方法包括以下步骤：
S101、FCU获取故障信号，FCU从运行状态进入故障状态；
S102、在所述故障状态下，FCU根据故障信号确定故障等级信息；
S103、FCU根据故障等级信息控制氢燃料电池***的状态，若故障等级信息为一级故障信号，控制氢燃料电池***执行一级故障关机；若故障等级信息为二级故障信号，控制氢燃料电池***执行二级故障关机；
S104、氢燃料电池***完成故障关机。
进一步，控制***还包括FCU低压继电器、可变辅助负载继电器、电堆继电器、多个传感器、多个附件控制器，所述FCU分别与FCU低压继电器、可变辅助负载继电器、电堆继电器、多个传感器、多个附件控制器连接，通过控制所述FCU低压继电器将多个传感器接入电源，通过控制电堆继电器控制电堆输出电能，通过控制可变辅助负载继电器控制电堆使用可变辅助负载放电，所述多个传感器，用于检测氢燃料电池***的参数，所述多个附件控制器用于控制氢燃料电池***中的附件；
所述控制***还包括多个附件传感器、多个附件继电器，多个附件继电器与多个附件控制器的数量相同，附件继电器与附件控制器一一对应连接，附件控制器与至少一个附件传感器连接，所述多个附件传感器，用于检测附件的故障状态。
进一步，所述步骤S101中氢燃料电池***检测故障信号包括：
S201、附件控制器检测其控制的附件状态是否正常；
S202、附件控制器是否在第一时间段内未接收到任一附件传感器的数值，若否，则为正常，若是，则为不正常；
S203、多个附件传感器分别将其数值发送给对应的附件控制器，附件控制器接收到各个附件传感器的数值后，判断附件传感器的数值是否正常；
S204、FCU是否在第二时间段内未接收到任一传感器或任一附件控制器的数值，若否，则为正常，若是，则为不正常；
S205、多个传感器分别将其数值发送给FCU，FCU接收到各个传感器的数值后，判断传感器的数值是否正常；
S204、若步骤S201、S202、S203、S204、和S205的结果均为正常，则氢燃料电池处于正常运行状态，否则，附件控制器生成故障信号并发送给FCU或者FCU生成故障信号。
进一步，所述多个传感器包括空气入口温度压力传感器、入堆水温度压力传感器、出堆水温度传感器、氢气入堆压力传感器，分别用于检测氢燃料电池***的空气入口的温度和压力、入堆水的温度和压力、出堆水的温度、氢气入堆压力；
多个附件控制器包括空压机控制器、PTC控制器、氢循环泵控制器、循环水泵控制器，DC/DC控制器和电压检测模块控制器，附件包括高压附件，高压附件包括氢循环泵、循环水泵、空压机和PTC加热器，附件还包括DC/DC模块和电压检测模块，空压机控制器、PTC控制器、氢循环泵控制器、循环水泵控制器，DC/DC控制器、电压检测模块控制器分别用于控制空压机、PTC加热器、氢循环泵、循环水泵，DC/DC模块、电压检测模块；
所述多个附件传感器包括第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器、氢气浓度传感器；电压检测模块包括第二电压传感器，第二电压传感器作为电压检测模块的附件传感器；
第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器，分别用于检测DC/DC模块的输出端电流、输出端电压和电堆温度；DC/DC模块的输出端电流和输出端电压分别作为氢燃料电池***的输出电流和输出电压；
第二电压传感器，用于检测电堆单体电池的电压；
氢气浓度传感器，用于检测氢气浓度，当检测的氢气浓度大于浓度阈值时，则认为氢气泄露。
进一步，所述步骤S102包括：
S301、FCU判断故障信号是否代表以下情况之一：
氢燃料电池***的输出电流大于第一电流阈值或者所述输出电流反向；
氢燃料电池***的输出电压小于第一电压阈值或者电堆单体电池的电压小于第二电压阈值，其中第二电压阈值小于第一电压阈值；
入堆水的温度大于第一温度阈值或小于第二温度阈值，或者出堆水的温度大于第三温度阈值或小于第四温度阈值，第二温度阈值小于第一温度阈值，第四温度阈值小于第三温度阈值；
空气入口的压力大于第一空气压力阈值，或者氢气入堆压力大于第一氢气压力，或者氢气入堆压力小于第二氢气压力，第二氢气压力小于第一氢气压力；
进氢阀故障或者进气节气门故障或者排气节气门故障；
氢气浓度传感器检测的氢气浓度大于浓度阈值；
使用可变辅助负载主动放电的时间超过时间设定值；
S302、当FCU获取的故障信号代表步骤S301中的上述情况之一，则生成一级故障信号；否则判断故障信号是否代表以下情况之一：
氢燃料电池***的输出电流和电流设定值的偏差大于第一偏差阈值；
氢燃料电池***的输出电流大于第二电流阈值，其中第二电流阈值小于第一电流阈值；
氢燃料电池***的电堆单体电池的电压小于第三电压阈值，其中第三电压阈值大于第二电压阈值；
空气入口的压力大于第二空气压力阈值，或者氢气入堆压力大于第三氢气压力或者小于第四氢气压力，第二空气压力阈值小于第一空气压力阈值，第三氢气压力小于第一氢气压力并且大于第四氢气压力，第四氢气压力大于第二氢气压力；
氢气入堆压力和空气入口的压力的差值大于第一压力差阈值，或者小于第二压力差阈值，其中第二压力差阈值小于第一压力差阈值；
循环水泵故障或者FCU在第一时间阈值内未接收到循环水泵控制器的信号；
氢循环泵故障或者FCU在第二时间阈值内未接收到氢循环泵控制器的信号；
FCU在第三时间阈值内未接收到电压检测模块控制器的信号；
PTC加热器故障或者FCU在第四时间阈值内未接收到PTC控制器的信号；
S303、当FCU获取的故障信号代表步骤S302中的上述情况之一，则生成二级故障信号；否则生成其它故障信号。
进一步，步骤S103中执行一级故障关机的步骤包括：
S401、FCU断开氢燃料电池电能输出，闭合可变辅助负载继电器；
S402、FCU关闭空气***的进气节气门和排气节气门、氢气***的进氢阀，当进气节气门故障或者进氢阀故障无法关闭，FCU关闭进气节气门的电源或者关闭进氢阀的电源；
S403、FCU向氢循环泵控制器、循环水泵控制器、空压机控制器和PTC控制器发送关闭信号，当高压附件停机或者断电时，FCU断开高压附件继电器，其中高压附件继电器为用于将DC/DC的输出端与高压附件连接的继电器；
S404、FCU根据氢燃料电池***的输出电压调节可变辅助负载的辅助负载电流值，使得辅助负载电流值逐渐降低；
S405、当氢燃料电池***的输出电压小于电压设定值时，保持辅助负载电流值为预设电流值，当辅助负载电流值为预设电流值的持续时间达到第五时间阈值时，若氢燃料电池***的输出电压仍小于电压设定值，则FCU断开可变辅助负载继电器，执行S406；否则直接执行S406；
S406、FCU断开FCU低压继电器开关，完成一级故障关机。
进一步，所述步骤S103中执行二级故障关机步骤包括：
S501、FCU断开氢燃料电池电能输出，闭合可变辅助负载继电器；
S502、FCU发送关闭信号，关闭空压机、进气节气门、排气节气门和氢气尾排阀；
S503、FCU判断是否收到氢气循环泵控制器发送的正常工作信号；若不能收到正常工作信号，则关闭氢循环泵，当氢气入堆压力和空气入口的压力的差值大于预设压力值时，开启氢气尾排阀，排出多余的氢气，执行S504；否则，直接执行S504；
S504、根据燃料电池***的输出电压调节可变辅助负载的辅助负载电流值，使得辅助负载电流值逐渐降低；
S505、在氢燃料电池***的输出电压小于电压设定值时，保持辅助负载电流值为预设电流值，当辅助负载电流值为预设电流值的持续时间达到第五时间阈值时，若氢燃料电池***的输出电压仍小于电压设定值，则断开辅助负载继电器，执行S506；否则直接执行S506；
S506、关闭进氢阀；
S507、当电堆温度小于温度设定值时，FCU向循环水泵控制器、PTC控制器和氢气循环泵控制器发送关闭信号，当高压附件停机或者断电时，FCU断开高压附件继电器，其中高压附件继电器用于将DC/DC的输出端与高压附件连接；
S508、FCU断开FCU低压继电器，完成二级故障关机。
进一步，所述控制方法还包括：若故障等级信息既不为一级故障信号，也不为二级故障信号时，则不执行故障关机。
本发明实施例的一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，至少具有以下有益效果：氢燃料电池处于运行状态时，当检测到故障信号，从运行状态进入故障状态；FCU判断故障信号是否属于一级故障信号，若是，则执行一级故障关机，否则判断故障信号是否属于二级故障信号，若是，则执行二级故障关机，否则，FCU不执行关机动作。通过不同的故障关机策略，提高燃料电池***的寿命及安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例提供的一种氢燃料电池***的控制***的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的一种氢燃料电池***故障的控制方法的流程图。
图3是本发明实施例提供的一种氢燃料电池***的框架图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，虽然在***示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于***中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
如图1所示，氢燃料电池***包括控制***，控制***包括氢燃料电池***控制器FCU、FCU低压继电器、电堆继电器、可变辅助负载继电器、多个传感器、多个附件控制器，所述FCU分别与FCU低压继电器、电堆继电器、可变辅助负载继电器、多个传感器、多个附件控制器连接，通过控制所述FCU低压继电器将多个传感器接入电源，电源为12V蓄电池，12V蓄电池通过FCU低压继电器与FCU连接，当FCU控制FCU低压继电器闭合时，FCU将12V电压转换为5V电压提供给多个传感器，使得多个传感器接通电源。
通过控制电堆继电器控制电堆输出电能，所述多个传感器，用于检测氢燃料电池***的参数，所述多个附件控制器用于控制氢燃料电池***中的附件。
通过控制所述可变辅助负载继电器将可变辅助负载接入电堆，通过控制可变辅助负载的电流值，实现氢燃料电池***通过可变辅助负载放电。
多个传感器包括空气进气流量传感器，空气入口温度压力传感器，空气出口温度压力传感器，入堆水温度压力传感器，出堆水温度传感器，氢气入堆压力传感器，分别用于检测氢燃料电池***的空气进气流量、空气入口的温度和压力、空气出口的温度和压力、入堆水的温度和压力、出堆水的温度、氢气入堆压力。
多个附件控制器包括空压机控制器、PTC控制器、氢循环泵控制器、循环水泵控制器、DC/DC控制器、电压检测模块控制器。
图2提供了一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
S101、FCU获取故障信号，FCU从运行状态进入故障状态；
其中，FCU只要检测到故障信号则进入故障状态。
S102、在所述故障状态下，FCU根据故障信号确定故障等级信息；
其中，当FCU获取故障信号以后，会将故障信号进行等级划分，先判断故障信号是否属于一级故障信号，若是，则产生一级故障信号，否则判断是否为二级故障信号，若是，则产生二级故障信号，否则，产生其他故障等级信号。
S103、FCU根据故障等级信息控制氢燃料电池***的状态，若故障等级信息为一级故障信号，控制氢燃料电池***执行一级故障关机；若故障等级信息为二级故障信号，控制氢燃料电池***执行二级故障关机；
其中，FCU根据故障等级信号控制燃料电池***状态，若故障等级信号既不为一级故障信号，也不为二级故障信号时，则不执行故障关机。
S104、氢燃料电池***完成故障关机。
其中，FCU断开FCU低压继电器开关，完成故障关机。
进一步，控制***还包括多个附件继电器和多个附件传感器(图1中未示出)，多个附件继电器与多个附件控制器的数量相同，附件继电器与附件控制器一一对应连接，附件控制器与至少一个附件传感器连接，附件控制器通过控制附件继电器将与其连接的至少一个附件传感器接入电源，所述多个附件传感器，用于检测附件的工作状态；附件控制器通过所述至少一个附件传感器监控氢燃料电池***的附件的工作状态；
步骤S101中FCU获取故障信号包括：
S201、附件控制器检测其控制的附件状态是否正常；
S202、附件控制器是否在第一时间段内未接收到任一附件传感器的数值，若否，则为正常，若是，则为不正常；
S203、多个附件传感器分别将其数值发送给对应的附件控制器，附件控制器接收到各个附件传感器的数值后，判断附件传感器的数值是否正常；
S204、FCU是否在第二时间段内未接收到任一传感器或任一附件控制器的数值，若否，则为正常，若是，则为不正常；
S205、多个传感器分别将其数值发送给FCU，FCU接收到各个传感器的数值后，判断传感器的数值是否正常；
S204、若步骤S201、S202、S203、S204、和S205的结果均为正常，则氢燃料电池处于正常运行状态，否则，附件控制器生成故障信号并发送给FCU或者FCU生成故障信号。
进一步地，附件包括高压附件，高压附件包括氢循环泵、循环水泵、空压机和PTC加热器，附件还包括DC/DC模块和电压检测模块，空压机控制器、PTC控制器、氢循环泵控制器、循环水泵控制器，DC/DC控制器、电压检测模块控制器分别用于控制空压机、PTC加热器、氢循环泵、循环水泵，DC/DC模块、电压检测模块；
多个附件传感器包括第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器、氢气浓度传感器；电压检测模块包括第二电压传感器，第二电压传感器作为电压检测模块的附件传感器；
第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器，分别用于检测DC/DC模块的输出端电流、输出端电压和电堆温度；DC/DC模块的输出端电流和输出端电压分别作为氢燃料电池***的输出电流和输出电压；
第二电压传感器，用于检测电堆单体电池的电压；
氢气浓度传感器，用于检测氢气浓度，当检测的氢气浓度大于浓度阈值时，则认为氢气泄露。
进一步地，步骤S102包括：
S301、FCU判断故障信号是否代表以下情况之一：
氢燃料电池***的输出电流大于第一电流阈值或者所述输出电流反向；
氢燃料电池***的输出电压小于第一电压阈值或者电堆单体电池的电压小于第二电压阈值，其中第二电压阈值小于第一电压阈值；
入堆水的温度大于第一温度阈值或小于第二温度阈值，或者出堆水的温度大于第三温度阈值或小于第四温度阈值，第二温度阈值小于第一温度阈值，第四温度阈值小于第三温度阈值；
空气入口的压力大于第一空气压力阈值，或者氢气入堆压力大于第一氢气压力，或者氢气入堆压力小于第二氢气压力，第二氢气压力小于第一氢气压力；
进氢阀故障或者进气节气门故障或者排气节气门故障；
氢气浓度传感器检测氢气浓度大于浓度阈值；
使用可变辅助负载主动放电的时间超过时间设定值；
S302、当FCU获取的故障信号代表步骤S301中的上述情况之一，则生成一级故障信号；否则判断故障信号是否代表以下情况之一：
氢燃料电池***的输出电流和电流设定值的偏差大于第一偏差阈值；
氢燃料电池***的输出电流大于第二电流阈值，其中第二电流阈值小于第一电流阈值；
氢燃料电池***的电堆单体电池的电压小于第三电压阈值，其中第三电压阈值大于第二电压阈值；
空气入口的压力大于第二空气压力阈值，或者氢气入堆压力大于第三氢气压力或者小于第四氢气压力，第二空气压力阈值小于第一空气压力阈值，第三氢气压力小于第一氢气压力并且大于第四氢气压力，第四氢气压力大于第二氢气压力；
氢气入堆压力和空气入口的压力的差值大于第一压力差阈值，或者小于第二压力差阈值，其中第二压力差阈值小于第一压力差阈值；
循环水泵故障或者FCU在第一时间阈值内未接收到循环水泵控制器的信号；
氢循环泵故障或者FCU在第二时间阈值内未接收到氢循环泵控制器的信号；
FCU在第三时间阈值内未接收到电压检测模块控制器的信号；
PTC加热器故障或者FCU在第四时间阈值内未接收到PTC控制器的信号；
S303、当FCU获取的故障信号代表步骤S302中的上述情况之一，则生成二级故障信号；否则生成其它故障信号。
其中，故障信号中的入堆水的温度、出堆水的温度、空气入口的压力、氢气入堆压力、进氢阀故障、进气节气门故障、排气节气门故障通过硬线信号进行传递。故障信号中的其他信号通过CAN信号进行传递。
进氢阀故障或者进气节气门故障或者排气节气门故障分别指进氢阀反馈的信号、气节气门反馈的信号、排气节气门反馈的信号表示故障状态。
循环水泵故障指循环水泵控制器检测到循环水泵发生故障，发送故障信号给FCU；氢循环泵故障指氢循环泵控制器检测到氢循环泵发生故障，发送故障信号给FCU；PTC加热器故障指PTC控制器检测到PTC加热器发生故障，发送故障信号给FCU。
如图3所示，氢燃料电池***包括水热管理***、氢气***和空气***，水热管理***包括循环水泵、PTC加热器、散热器和节温器；氢气***包括氢循环泵、进氢阀、减压阀、氢气尾排阀；空气***包括空压机、进气节气门、中冷器、增湿器、排气节气门。
打开进氢阀则将氢气输入氢燃料电池***；打开氢气尾排阀则将氢气排出；打开进气节气门则将空气输入氢燃料电池***；打开排气节气门则将空气排出。
进一步，步骤S103中执行一级故障关机的步骤包括：
S401、FCU断开氢燃料电池电能输出，闭合可变辅助负载继电器；
其中，断开氢燃料电池电能输出时指断开电堆继电器，闭合可变辅助负载继电器，使用可变辅助负载对氢燃料电池***进行放电。
S402、FCU关闭空气***的进气节气门和排气节气门、氢气***的进氢阀，若出现进气节气门故障或者氢气***的进氢阀故障无法关闭，FCU关闭进气节气门的电源或者关闭进氢阀的电源；
其中，当进气节气门或进氢阀无法关闭时，FCU关闭进气节气门的电源或者关闭进氢阀的电源使其关闭。FCU通过控制进排气节气门关闭使得空气侧封闭，消耗空气测的氧气来防止残余氢气和氧气反应，造成氢燃料电池性能下降。
S403、FCU向氢循环泵控制器、循环水泵控制器、空压机控制器和PTC控制器发送关闭信号，当高压附件停机或者断电时，FCU断开高压附件继电器，其中高压附件继电器为用于将DC/DC的输出端与高压附件连接的继电器；
高压附件包括空压机、PTC加热器、氢循环泵、循环水泵，由FCU通过CAN通讯命令DC/DC控制器闭合或断开高压附件继电器，当氢燃料电池燃料***启动时，闭合高压附件继电器，当高压附件停机或者断电时，断开高压附件继电器。
S404、FCU根据氢燃料电池***的输出电压调节可变辅助负载的辅助负载电流值，使得辅助负载电流值逐渐降低；
其中，氢燃料电池***可变辅助负载电流值是根据氢燃料电池***的输出电压进行调节的，其目的是为了防止空气侧的氧气不均。在氢燃料电池***的输出电压变低时，可变辅助负载的电流值也随之降低。
S405、当氢燃料电池***的输出电压小于电压设定值时，保持辅助负载电流值为预设电流值，当辅助负载电流值为预设电流值的持续时间达到第五时间阈值时，若氢燃料电池***的输出电压仍小于电压设定值，则断开辅助负载继电器，执行S406；否则直接执行S406；
其中，保持辅助负载电流值为一定值，是为了消耗气体扩散层的氧气，防止残余的氧气使得电压再次上升。当氢燃料电池燃料***的输出电压超过一定时间电压不小于电压设定值时，则保持可变辅助负载继电器闭合，执行步骤S406，当氢燃料电池燃料***的输出电压超过一定时间电压仍然小于电压设定值，则断开辅助负载继电器，执行步骤S406。
S406、FCU断开FCU低压继电器开关，完成一级故障关机。
其中，FCU断开FCU低压继电器开关，完成一级故障关机。
进一步，所述步骤S103中执行二级故障关机步骤包括：
S501、断开氢燃料电池电能输出，闭合可变辅助负载继电器；
其中，断开氢燃料电池电能输出时指断开电堆继电器，闭合可变辅助负载继电器，使用可变辅助负载对氢燃料电池***进行放电。
S502、FCU发送关闭信号，关闭空压机、进气节气门、排气节气门和氢气尾排阀。
FCU通过向空压机控制器发送信号，关闭空压机，FCU直接发送关闭信号，关闭进气节气门、排气节气门和氢气尾排阀。
S503、FCU判断是否收到氢气循环泵控制器发送的正常工作信号；若不能收到正常工作信号，则关闭氢气循环泵，当氢气入堆压力和空气入口的压力的差值超过预设压力值时，开启氢气尾排阀，排出多余的氢气，执行S504；否则，直接执行S504；
其中，FCU通过CAN信号和氢气循环泵通讯，判断氢气循环泵的工作状况。当氢气入堆压力和空气入口的压力的差值超过预设压力值时，开启氢气尾排阀，排出多余的氢气，执行步骤S504；当氢气入堆压力和空气入口的压力的差值不超过预设压力值时，直接执行步骤S504。
S504、根据燃料电池***的输出电压调节可变辅助负载的辅助负载电流值，使得辅助负载电流值逐渐降低；
其中，氢燃料电池***可变辅助负载电流值是根据氢燃料电池***的输出电压进行调节的，其目的是为了防止空气侧的氧气不均。在氢燃料电池***的输出电压变低时，可变辅助负载的电流值也随之降低。
S505、在氢燃料电池***的输出电压小于电压设定值时，保持辅助负载电流值为预设电流值，当辅助负载电流值为预设电流值的持续时间达到第五时间阈值时，若氢燃料电池***的输出电压仍小于电压设定值，则断开辅助负载继电器，执行S506；否则执行S506；
其中，保持辅助负载电流值为一定值，是为了消耗气体扩散层的氧气，防止残余的氧气使得电压再次上升。当氢燃料电池燃料***的输出电压超过一定时间不小于电压设定值时，则保持可变辅助负载继电器闭合，执行步骤S506，当氢燃料电池燃料***的输出电压超过一定时间电压仍然小于电压设定值，则断开辅助负载继电器，执行步骤S506。
S506、关闭进氢阀；
其中，FCU关闭进氢阀，断开氢气供给，此时，氢燃料电池***的主动放电基本完成。
S507、当电堆温度小于温度设定值时，FCU向循环水泵控制器、PTC控制器和氢气循环泵控制器发送关闭信号，当高压附件停机或者断电时，FCU断开高压附件继电器，其中高压附件继电器用于将DC/DC的输出端与高压附件连接；
高压附件包括空压机、PTC加热器、氢循环泵、循环水泵，由FCU通过CAN通讯命令DC/DC控制器闭合或断开高压附件继电器，当氢燃料电池燃料***启动时，闭合高压附件继电器，当高压附件停机或者断电时，断开高压附件继电器。
S508、FCU断开FCU低压继电器，完成二级故障关机。
其中，FCU断开FCU低压继电器开关，完成二级故障关机。
本发明实施例的一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，在氢燃料电池处于运行状态时，只要检测到故障信号，则从运行状态进入故障状态；FCU判断故障信号是否属于一级故障信号，若是，则执行一级故障关机，否则判断故障信号是否属于二级故障信号，若是，则执行二级故障关机，否则，FCU不执行关机动作。通过不同的故障关机策略，提高燃料电池***的寿命及安全性。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、***可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，氢燃料电池***包括控制***，所述控制***包括氢燃料电池***控制器FCU，所述控制方法包括以下步骤：
S101、FCU获取故障信号，FCU从运行状态进入故障状态
S102、在所述故障状态下，FCU根据故障信号确定故障等级信息；
S103、FCU根据故障等级信息控制氢燃料电池***的状态，若故障等级信息为一级故障信号，控制氢燃料电池***执行一级故障关机；若故障等级信息为二级故障信号，控制氢燃料电池***执行二级故障关机；
S104、氢燃料电池***完成故障关机。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，控制***还包括FCU低压继电器、可变辅助负载继电器、电堆继电器、多个传感器、多个附件控制器，所述FCU分别与FCU低压继电器、可变辅助负载继电器、电堆继电器、多个传感器、多个附件控制器连接，通过控制所述FCU低压继电器将多个传感器接入电源，通过控制电堆继电器控制电堆输出电能，通过控制可变辅助负载继电器控制电堆使用可变辅助负载放电，所述多个传感器，用于检测氢燃料电池***的参数，所述多个附件控制器用于控制氢燃料电池***中的附件；
所述控制***还包括多个附件传感器、多个附件继电器，多个附件继电器与多个附件控制器的数量相同，附件继电器与附件控制器一一对应连接，附件控制器与至少一个附件传感器连接，所述多个附件传感器，用于检测附件的故障状态。
3.根据权利要求2所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，所述步骤S101中FCU获取故障信号包括：
S201、附件控制器检测其控制的附件状态是否正常；
S202、附件控制器是否在第一时间段内未接收到任一附件传感器的数值，若否，则为正常，若是，则为不正常；
S203、多个附件传感器分别将其数值发送给对应的附件控制器，附件控制器接收到各个附件传感器的数值后，判断附件传感器的数值是否正常；
S204、FCU是否在第二时间段内未接收到任一传感器或任一附件控制器的数值，若否，则为正常，若是，则为不正常；
S205、多个传感器分别将其数值发送给FCU，FCU接收到各个传感器的数值后，判断传感器的数值是否正常；
S204、若步骤S201、S202、S203、S204、和S205的结果均为正常，则氢燃料电池处于正常运行状态，否则，附件控制器生成故障信号并发送给FCU或者FCU生成故障信号。
4.根据权利要求2所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，所述多个传感器包括空气入口温度压力传感器、入堆水温度压力传感器、出堆水温度传感器、氢气入堆压力传感器，分别用于检测氢燃料电池***的空气入口的温度和压力、入堆水的温度和压力、出堆水的温度、氢气入堆压力；
多个附件控制器包括空压机控制器、PTC控制器、氢循环泵控制器、循环水泵控制器，DC/DC控制器和电压检测模块控制器，附件包括高压附件，高压附件包括氢循环泵、循环水泵、空压机和PTC加热器，附件还包括DC/DC模块和电压检测模块，空压机控制器、PTC控制器、氢循环泵控制器、循环水泵控制器，DC/DC控制器、电压检测模块控制器分别用于控制空压机、PTC加热器、氢循环泵、循环水泵，DC/DC模块、电压检测模块；
所述多个附件传感器包括第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器、氢气浓度传感器；电压检测模块包括第二电压传感器，第二电压传感器作为电压检测模块的附件传感器；
第一电流传感器、第一电压传感器、第一温度传感器，分别用于检测DC/DC模块的输出端电流、输出端电压和电堆温度；DC/DC模块的输出端电流和输出端电压分别作为氢燃料电池***的输出电流和输出电压；
第二电压传感器，用于检测电堆单体电池的电压；
氢气浓度传感器，用于检测氢气浓度，当检测的氢气浓度大于浓度阈值时，则认为氢气泄露。
5.根据权利要求4所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，所述步骤S102包括：
S301、FCU判断故障信号是否代表以下情况之一：
氢燃料电池***的输出电流大于第一电流阈值或者所述输出电流反向；
氢燃料电池***的输出电压小于第一电压阈值或者电堆单体电池的电压小于第二电压阈值，其中第二电压阈值小于第一电压阈值；
入堆水的温度大于第一温度阈值或小于第二温度阈值，或者出堆水的温度大于第三温度阈值或小于第四温度阈值，第二温度阈值小于第一温度阈值，第四温度阈值小于第三温度阈值；
空气入口的压力大于第一空气压力阈值，或者氢气入堆压力大于第一氢气压力，或者氢气入堆压力小于第二氢气压力，第二氢气压力小于第一氢气压力；
进氢阀故障或者进气节气门故障或者排气节气门故障；
氢气浓度传感器检测的氢气浓度大于浓度阈值；
使用可变辅助负载主动放电的时间超过时间设定值；
S302、当FCU获取的故障信号代表步骤S301中的上述情况之一，则生成一级故障信号；否则判断故障信号是否代表以下情况之一：
氢燃料电池***的输出电流和电流设定值的偏差大于第一偏差阈值；
氢燃料电池***的输出电流大于第二电流阈值，其中第二电流阈值小于第一电流阈值；
氢燃料电池***的电堆单体电池的电压小于第三电压阈值，其中第三电压阈值大于第二电压阈值；
空气入口的压力大于第二空气压力阈值，或者氢气入堆压力大于第三氢气压力或者小于第四氢气压力，第二空气压力阈值小于第一空气压力阈值，第三氢气压力小于第一氢气压力并且大于第四氢气压力，第四氢气压力大于第二氢气压力；
氢气入堆压力和空气入口的压力的差值大于第一压力差阈值，或者小于第二压力差阈值，其中第二压力差阈值小于第一压力差阈值；
循环水泵故障或者FCU在第一时间阈值内未接收到循环水泵控制器的信号；
氢循环泵故障或者FCU在第二时间阈值内未接收到氢循环泵控制器的信号；
FCU在第三时间阈值内未接收到电压检测模块控制器的信号；
PTC加热器故障或者FCU在第四时间阈值内未接收到PTC控制器的信号；
S303、当FCU获取的故障信号代表步骤S302中的上述情况之一，则生成二级故障信号；否则生成其它故障信号。
6.根据权利要求4所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，步骤S103中执行一级故障关机的步骤包括：
S401、FCU断开氢燃料电池电能输出，闭合可变辅助负载继电器；
S402、FCU关闭空气***的进气节气门和排气节气门、氢气***的进氢阀，当进气节气门故障或者进氢阀故障无法关闭，FCU关闭进气节气门的电源或者关闭进氢阀的电源；
S403、FCU向氢循环泵控制器、循环水泵控制器、空压机控制器和PTC控制器发送关闭信号，当高压附件停机或者断电时，FCU断开高压附件继电器，其中高压附件继电器为用于将DC/DC的输出端与高压附件连接的继电器；
S404、FCU根据氢燃料电池***的输出电压调节可变辅助负载的辅助负载电流值，使得辅助负载电流值逐渐降低；
S405、当氢燃料电池***的输出电压小于电压设定值时，保持辅助负载电流值为预设电流值，当辅助负载电流值为预设电流值的持续时间达到第五时间阈值时，若氢燃料电池***的输出电压仍小于电压设定值，则FCU断开可变辅助负载继电器，执行S406；否则直接执行S406；
S406、FCU断开FCU低压继电器开关，完成一级故障关机。
7.根据权利要求4所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，所述步骤S103中执行二级故障关机步骤包括：
S501、FCU断开氢燃料电池电能输出，闭合可变辅助负载继电器；
S502、FCU发送关闭信号，关闭空压机、进气节气门、排气节气门和氢气尾排阀；
S503、FCU判断是否收到氢气循环泵控制器发送的正常工作信号；若不能收到正常工作信号，则关闭氢循环泵，当氢气入堆压力和空气入口的压力的差值大于预设压力值时，开启氢气尾排阀，排出多余的氢气，执行S504；否则，直接执行S504；
S504、根据燃料电池***的输出电压调节可变辅助负载的辅助负载电流值，使得辅助负载电流值逐渐降低；
S505、在氢燃料电池***的输出电压小于电压设定值时，保持辅助负载电流值为预设电流值，当辅助负载电流值为预设电流值的持续时间达到第五时间阈值时，若氢燃料电池***的输出电压仍小于电压设定值，则断开辅助负载继电器，执行S506；否则直接执行S506；
S506、关闭进氢阀；
S507、当电堆温度小于温度设定值时，FCU向循环水泵控制器、PTC控制器和氢气循环泵控制器发送关闭信号，当高压附件停机或者断电时，FCU断开高压附件继电器，其中高压附件继电器用于将DC/DC的输出端与高压附件连接；
S508、FCU断开FCU低压继电器，完成二级故障关机。
8.根据权利要求1所述的氢燃料电池***故障关机的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：若故障等级信息既不为一级故障信号，也不为二级故障信号时，则不执行故障关机。
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