[发明专利]燃料电池混合动力汽车的气体置换系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池混合动力汽车的气体置换系统及其控制方法，气体置换系统包括加气组件、氢瓶、氢瓶电磁阀、压力传感器、减压阀、手动排空阀，还包括置换开关、HMS氢系统控制器、上位机、蓄电池，HMS氢系统控制器与蓄电池硬线连接且置换开关设置于HMS氢系统控制器与蓄电池之间，HMS氢系统控制器与氢瓶电磁阀电性连接，所述HMS氢系统控制器与压力传感器与电性连接，上位机与HMS氢系统控制器电性连接。本发明独立设置置换开关控制HMS氢系统控制器的唤醒和休眠，优化了参与置换模式的控制器数量，降低能耗，实现氢系统控制器HMS对氢瓶瓶阀启闭的单独控制，避免对气体置换造成干扰。

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车，具体地指一种燃料电池混合动力汽车的气体置换系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池混合动力车辆中，由于车载高压(35MPa/70MPa)氢瓶出厂前一般是使用氦气或者氦氮混合气(5％氦气+95％氮气)进行气密性测试，氢瓶上会有少许测试气体残留，为了尽可能排出残留气体，在燃料电池整车装配完成进行首次加氢前必须完成氢瓶内气体的置换工作，先进行若干次充进氮气然后排出的方式完成气密性残余气体的置换，此时氢瓶内剩余主要为氮气，然后进行若干次充入氢气并排出的方式完成氮气置换，确保氢瓶内为满足纯度要求的氢气。置换过程需要开启和关闭气瓶瓶阀，瓶阀的启闭由氢系统控制器HMS控制。同时利用上位机(外接电脑)监控瓶内压力状态，确保氢瓶压力变化在可控范围以内。

传统燃料电池混合动力汽车的置换控制，需要整车钥匙ON档上电后进行，无法单独唤醒氢系统控制器进行操作，而正常钥匙ON挡，会唤醒车上大部分控制器(诸如整车控制器VCU、燃电系统控制器FCU、动力电池控制器BMS等)，导致12V蓄电池负载增加，长时间进行置换操作存在蓄电池亏电风险，同时各控制器唤醒，因为彼此间信号交互，可能干扰置换时氢系统控制器HMS对氢瓶瓶阀启闭的单独控制。如何在满足置基本要求的前提下实现气体置换，尽可能减少参与控制的模块，简化控制系统，提高控制效率，并降低能耗，是燃料电池混合动力汽车亟待解决的技术问题。

因此，需要开发出一种结构简单、操作方便、无需整车钥匙ON档上电即可进行气体置换的气体置换系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种结构简单、操作方便、无需整车钥匙ON档上电即可进行气体置换的气体置换系统及其控制方法。

本发明的技术方案为：一种燃料电池混合动力汽车的气体置换系统，其特征在于，包括管道连接的加气组件、氢瓶、氢瓶电磁阀、压力传感器、减压阀、手动排空阀，所述加气组件与氢瓶入口端连接用于供应气体，所述氢瓶出口端沿气体流向依次连接氢瓶电磁阀、压力传感器、减压阀、手动排空阀后通向车外；

还包括置换开关、HMS氢系统控制器、上位机、蓄电池，所述HMS氢系统控制器与蓄电池硬线连接，所述置换开关设置于HMS氢系统控制器与蓄电池之间用于控制通断，所述HMS氢系统控制器与氢瓶电磁阀电性连接用于控制其启闭，所述HMS氢系统控制器与压力传感器与电性连接用于向压力传感器分配电源且所述压力传感器向HMS氢系统控制器实时反馈排气压力，所述上位机与HMS氢系统控制器电性连接用于显示、监控排气压力。

优选的，所述加气组件包括氮气源、氢气源、加气设备，所述加气设备设置两个进气口分别与氮气源、氢气源连通，所述加气设备出口端沿气体流向依次设置压力表和加氢口，所述加氢口与氢瓶入口端连接。

进一步的，所述加氢口与氢瓶间设有仅允许气体朝氢瓶入口端流动的单向阀。

进一步的，所述氮气源、氢气源、加气设备均在出口端设有手动阀。

优选的，所述置换开关电性输入端与蓄电池硬线连接、电性输出端与HMS氢系统控制器硬线连接，所述置换开关设有ON档和OFF档，所述置换开关位于ON档时蓄电池、氢系统控制器间导通，所述置换开关位于OFF档时HMS氢系统控制器、蓄电池间断开。