一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统的制作方法

本发明涉及新能源汽车，具体而言，涉及一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统。

背景技术：

1、近年来，发展新能源汽车已经成为了趋势，使用清洁能源氢气作为燃料的新能源汽车应运而生。就目前而言，这种新能源汽车的控制逻辑仍然采用如下形式：根据燃料电池控制器fcu开启指令开启集成瓶阀，无法根据不同工况氢气供给需求开启设定的集成瓶阀；并且瓶阀诊断电路在设计之初就存在能耗高的问题，常常导致了不必要的能量损耗以及瓶阀寿命衰退；另外，现有的瓶阀诊断电路只能识别瓶阀的好坏，无法及时发现瓶阀衰退的迹象，从而导致在应用过程中瓶阀意外中断，而导致系统异常。基于此，为了克服上述问题，我们设计了一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其用于解决上述技术问题。

2、本发明的实施例通过以下技术方案实现：

3、一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，包括：供氢控制器hcu、燃料电池控制器fcu、管道压力传感器、高压氢瓶与集成瓶阀、减压器，所述燃料电池控制器fcu、管道压力传感器、高压氢瓶与集成瓶阀、减压器分别与供氢控制器hcu连接，高压氢瓶设置有多路，且各路高压氢瓶分别对应设置有一个集成瓶阀；

4、其中，燃料电池控制器fcu，将工况指令发送至供氢控制器hcu处，以及按预设分级接收供氢管路系统的当前状态和故障信息；

5、高压氢瓶与集成瓶阀，获取供氢控制器hcu的控制指令，以及将高压氢瓶与集成瓶阀的状态信息传输至供氢控制器hcu处。

6、可选的，所述燃料电池控制器fcu与供氢控制器hcu之间的信号传输，设置有如下预设分级策略：

7、获取燃料电池控制器fcu的工况指令；

8、供氢控制器hcu根据燃料电池控制器fcu的工况指令对供氢管路系统进行诊断，根据诊断结果判断供氢管路系统的实际状态，并划定预设分级为正常状态、异常衰减状态、故障状态，并传输至燃料电池控制器fcu处，其中，供氢管路系统包括各路高压氢瓶与集成瓶阀，对故障状态的高压氢瓶与集成瓶阀进行报警排除，对异常衰减状态的高压氢瓶与集成瓶阀进行使用优先级排后，对正常状态的高压氢瓶与集成瓶阀进行优先使用。

9、可选的，所述供氢控制器hcu与高压氢瓶与集成瓶阀之间，设置有如下气量优先级划分策略：

10、获取各路集成瓶阀处所设置的热敏电阻温度信号；

11、根据集成瓶阀处所设置的热敏电阻温度信号进行计算，得到高压氢瓶的当前气量，根据高压氢瓶的当前气量划分为气量阈值状态、低于气量阈值且大于气量设定值状态、低于气量设定值且大于零气量状态和零气量状态，并传输至供氢控制器hcu处，其中，零气量状态的高压氢瓶进行加气提示，气量阈值状态的高压氢瓶、低于气量阈值且大于气量设定值状态的高压氢瓶、低于气量设定值且大于零气量状态的高压氢瓶结合集成瓶阀的诊断结果和预设的工况负荷进行使用确定。

12、可选的，所述单路高压氢瓶与集成瓶阀的诊断，具体通过瓶阀诊断电路进行，瓶阀诊断电路包括：第一电源vgas、电感l3、电阻r29、电阻r104、电容c108、电阻r163、第一二极管、第一带阻晶体管、mcu驱动口pb4、驱动电路；第一电源vgas与电感l3的一端连接，电感l3的另一端分别与电阻r29的一端、驱动电路、电阻r163的一端连接，电阻r29的另一端分别与电阻r104的一端、电容c108的一端连接，电阻r104的另一端、电容c108的另一端分别接地，电阻r163的另一端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与第一带阻晶体管的c极连接，第一带阻晶体管的b极与mcu驱动口pb4连接，第一带阻晶体管的e极接地。

13、可选的，所述驱动电路包括：电容c29、第一稳压二极管、第一场效应管、电阻r152、电阻r148、pt1、二极管d19、第二电源vgas、第二二极管、第二场效应管、电阻r128、第二稳压二极管、电阻r124、第二带阻晶体管、pb2；电感l3的另一端分别与电阻r29的一端、电容c29的一端、第一稳压二极管的负极、第一场效应管的漏极、二极管d19的正极、电阻r163的一端连接，电容c29的另一端接地，第一场效应管的源极接地，第一场效应管的栅极分别与电阻r152的一端、电阻r148的一端连接，电阻r152的另一端接地，电阻r148的另一端与pt1连接，二极管d19的负极分别与第二电源vgas、第二二极管的正极、第二场效应管的漏极、第二二极管的负极、第二场效应管的源极、第二稳压二极管的负极、电阻r128的一端连接，第二场效应管的栅极分别与第二稳压二极管的正极、电阻r128的另一端、电阻r124的一端连接，电阻r124的另一端与第二带阻晶体管的c极连接，第二带阻晶体管的b极与pb2连接，第二带阻晶体管的e极接地。

14、在上述技术方案中，pt1为瓶阀的mcu驱动信号，pb2为瓶阀内阻诊断的mcu使能信号。

15、可选的，所述瓶阀诊断电路内设置有采集点，以诊断集成瓶阀的线圈内阻数据，其数学表达式如下：

16、

17、其中，rl为集成瓶阀的线圈内阻，vgas为电源电压，vt为采集点电压，rd为电阻r163的阻值，电阻r163在瓶阀诊断电路中为诊断标准电阻阻值，vd为二极管压降。

18、可选的，多路瓶阀诊断电路在进行同时诊断时，还预设有设定个数的片选芯片nlvchct4851adtr2g，用于扩展多个采集通道以节省mcu端口资源。

19、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

20、本实施例优化了燃料电池供氢管路系统的供给策略，做到高效、安全、自动匹配控制。对氢瓶阀的控制采取低功耗控制电路，有效降低整体功耗提高瓶阀寿命。每一个缸的瓶阀实现自诊断逻辑，根据内阻的变化提前发现瓶阀的功能衰退；

21、本实施例可以有效的避免瓶阀故障导致异常供给中断以及氢阀气量不足在大负荷下多次切换瓶阀导致的燃量供给不稳定的故障问题；

22、本实施例通过peek-hold的控制方法和对应控制电路可以保证在常规一半的功耗使用下精准的对瓶阀进行控制，响应时间可以高达ms级别。并且氢瓶阀低功耗精准控制电路具备短电源和短地保护功能，可以在异常电性能负荷状态保证电路不被损坏。

技术特征：

1.一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，包括：供氢控制器hcu、燃料电池控制器fcu、管道压力传感器、高压氢瓶与集成瓶阀、减压器，所述燃料电池控制器fcu、管道压力传感器、高压氢瓶与集成瓶阀、减压器分别与供氢控制器hcu连接，高压氢瓶设置有多路，且各路高压氢瓶分别对应设置有一个集成瓶阀；

2.根据权利要求1所述的新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，所述燃料电池控制器fcu与供氢控制器hcu之间的信号传输，设置有如下预设分级策略：

3.根据权利要求2所述的新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，所述供氢控制器hcu与高压氢瓶与集成瓶阀之间，设置有如下气量优先级划分策略：

4.根据权利要求2所述的新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，所述单路高压氢瓶与集成瓶阀的诊断，具体通过瓶阀诊断电路进行，瓶阀诊断电路包括：第一电源vgas、电感l3、电阻r29、电阻r104、电容c108、电阻r163、第一二极管、第一带阻晶体管、mcu驱动口pb4、驱动电路；第一电源vgas与电感l3的一端连接，电感l3的另一端分别与电阻r29的一端、驱动电路、电阻r163的一端连接，电阻r29的另一端分别与电阻r104的一端、电容c108的一端连接，电阻r104的另一端、电容c108的另一端分别接地，电阻r163的另一端与第一二极管的正极连接，第一二极管的负极与第一带阻晶体管的c极连接，第一带阻晶体管的b极与mcu驱动口pb4连接，第一带阻晶体管的e极接地。

5.根据权利要求4所述的新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，所述驱动电路包括：电容c29、第一稳压二极管、第一场效应管、电阻r152、电阻r148、pt1、二极管d19、第二电源vgas、第二二极管、第二场效应管、电阻r128、第二稳压二极管、电阻r124、第二带阻晶体管、pb2；电感l3的另一端分别与电阻r29的一端、电容c29的一端、第一稳压二极管的负极、第一场效应管的漏极、二极管d19的正极、电阻r163的一端连接，电容c29的另一端接地，第一场效应管的源极接地，第一场效应管的栅极分别与电阻r152的一端、电阻r148的一端连接，电阻r152的另一端接地，电阻r148的另一端与pt1连接，二极管d19的负极分别与第二电源vgas、第二二极管的正极、第二场效应管的漏极、第二二极管的负极、第二场效应管的源极、第二稳压二极管的负极、电阻r128的一端连接，第二场效应管的栅极分别与第二稳压二极管的正极、电阻r128的另一端、电阻r124的一端连接，电阻r124的另一端与第二带阻晶体管的c极连接，第二带阻晶体管的b极与pb2连接，第二带阻晶体管的e极接地。

6.根据权利要求5所述的新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，所述瓶阀诊断电路内设置有采集点，以诊断集成瓶阀的线圈内阻数据，其数学表达式如下：

7.根据权利要求4所述的新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，其特征在于，多路瓶阀诊断电路在进行同时诊断时，还预设有设定个数的片选芯片nlvchct4851adtr2g，用于扩展多个采集通道以节省mcu端口资源。

技术总结
本发明涉及新能源汽车技术领域，具体而言，涉及一种新型燃料电池氢气供给自动匹配系统，包括：供氢控制器HCU、燃料电池控制器FCU、管道压力传感器、高压氢瓶与集成瓶阀、减压器，所述燃料电池控制器FCU、管道压力传感器、高压氢瓶与集成瓶阀、减压器分别与供氢控制器HCU连接，高压氢瓶设置有多路，且各路高压氢瓶分别对应设置有一个集成瓶阀；其中，燃料电池控制器FCU，将工况指令发送至供氢控制器HCU处，以及按重要分级接收供氢管路系统的当前状态和故障信息；高压氢瓶与集成瓶阀，获取供氢控制器HCU的控制指令，以及将高压氢瓶与集成瓶阀的状态信息传输至供氢控制器HCU处。

技术研发人员：张鹏,苟志鹏,蔚锐,滕世义,周涛,胡再权,赵明,彭小康,丁浩然,潘登,李龙胜,王广申
受保护的技术使用者：上海恩威氢成科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11