燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法及系统、车辆技术方案

本发明专利技术公开了一种燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法及系统、车辆，步骤包括：上电，初始化完成；检测空入温度压力传感器和空压机和背压阀是否均无故障以及空气管路是否无脱落故障，若是，检测流量传感器是否故障；若是，提示故障，并在后续运行中采用预估空气进气流量Qe替代流量传感器的实测流量，直至故障恢复。通过本发明专利技术的燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法，实时监控流量传感器工作状态，能消除因流量传感器故障而导致的燃料电池安全隐患。安全隐患。安全隐患。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法及系统、车辆


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法及系统、车辆。

技术介绍

[0002]燃料电池空气系统主要用于燃料电池阴极侧空气供给，主要由空滤器、空压机、中冷器、加湿器、背压阀、相应空气管路及传感器等组成，其结构示意图如图1所示。通常情况下，燃料电池控制器(FCCU)控制所需的空气进气流量来自空滤器后方的流量传感器实测流量，若流量传感器出现故障将导致燃料电池无法正常运行，若流量传感器故障在行车过程中出现，如流量传感器信号中断等，将直接导致动力中断等重大安全隐患，因此，有必要开发一种能监控流量传感器工作状态，且在流量传感器出现故障后，能立刻替代流量传感器继续工作的燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法及系统、车辆，实时监控流量传感器工作状态，能消除因流量传感器故障而导致的燃料电池安全隐患。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法，步骤包括：
[0005](S1)上电，初始化完成；
[0006](S2)检测空入温度压力传感器、空压机和背压阀是否均无故障，以及空气管路是否无脱落故障，若是，转至执行步骤(S3)；
[0007](S3)检测流量传感器是否故障；若是，转至执行步骤(S7)；否则，转至执行步骤(S4)；
[0008](S4)燃料电池起动运行，并实时监测流量传感器的实测流量Qa；
[0009](S5)计算预估进气流量Qe，
[0010](S6)判定|Qa
‑
Qe|是否小于标定阈值，若是，流量传感器工作正常，流程结束；否则，则流量传感器测量误差过大，转至执行步骤(S7)；
[0011](S7)提示故障，并在后续运行中采用预估空气进气流量Qe替代流量传感器的实测流量，直至故障恢复。
[0012]进一步，在步骤(S2)中，若否，继续执行步骤(S2)。
[0013]进一步，所述预估进气流量Qe的计算公式为：
[0014][0015]式中：Qe表示预估空气进气流量；V表示电堆空气进气腔体积；P表示空入温度压力传感器实测空入压力；Ps表示不同温度下的饱和蒸汽压力，通过查询温度
‑
饱和蒸汽压力关系表获得；R表示气体常数；Ma表示干空气的摩尔质量；T表示空入温度压力传感器实测空入
温度；n表示空压机实测空压机转速；x表示背压阀位置传感器实测背压阀开度；H(n,x)表示和空压机转速n、背压阀开度x相关的相对湿度，通过将电堆内部湿度实测值填入相对湿度表中，通过实测空压机转速n和实测背压阀开度x去定位然后插值得到相对湿度；表中，通过实测空压机转速n和实测背压阀开度x去定位然后插值得到相对湿度；表示和空压机转速n、背压阀开度x相关的修正系数，通过查询标定好的空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表得到。
[0016]进一步，所述空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表的标定步骤为：
[0017](A1)设置空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表，设定m个不同空压机转速值n1、n2、
···
、n
i
、
···
、n
m
和m个不同背压阀开度值x1、x2、
···
、x
j
、
···
、x
m
，m个不同空压机转速值和m个不同背压阀开度值构成m*m个工况点(n
i
,x
j
)，并设定m*m个工况点(n
i
,x
j
)下对应的修正系数均等于1；
[0018](A2)按照预设的选取顺序选取第一个工况点(n
i
,x
j
)；
[0019](A3)获取相对湿度H(n,x)，记录实测空入压力P、实测空入温度T、实测空压机转速n、实测空气进气流量Qa和实测背压阀开度x，计算出该工况点下的预估进气流量Qe；
[0020](A4)比较Qe和Qa两者差异是否在预设范围内；
[0021]若是，转至执行步骤(A5)；
[0022]否则，则重新设定该工况点下修正系数的值，转至执行步骤(A3)；
[0023](A5)记录该工况点下的修正系数转至执行步骤(S6)；
[0024](S6)所有工况点是否标定完成，若是，则空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表完成标定；否则，按照选取顺序选取下一个工况点(n
i
,x
j
)，转至执行步骤(A3)。
[0025]进一步，所述比较Qe和Qa两者差异是否在预设范围内，具体执行以下步骤：
[0026]判断|(Qe
‑
Qa)/Qa|是否小于预设阈值。
[0027]进一步，预设阈值等于3％。
[0028]进一步，所述检测空入温度压力传感器、空压机和背压阀是否均无故障，以及空气管路是否无脱落故障，具体执行以下步骤：
[0029](S01)检测空入温度压力传感器是否无故障，若是，转至执行步骤(S02)；否则，继续执行步骤(S01)；
[0030](S02)检测空压机是否无故障，若是，转至执行步骤(S03)；否则，转至执行步骤(S01)；
[0031](S03)检测背压阀是否无故障，若是，转至执行步骤(S04)；否则，转至执行步骤(S01)；
[0032](S04)检测空气管路是否无脱落故障，若是，转至执行步骤(S3)，否则，转至执行步骤(S01)。
[0033]本专利技术还提供了一种燃料电池进气流量传感器故障监测处理系统，包括：
[0034]燃料电池空气系统，其包括电堆、空滤器、空压机、中冷器、加湿器、背压阀、空入温度压力传感器和流量传感器，所述空滤器、空压机、中冷器、加湿器和电堆的进气端依次连接，所述电堆的排气端、加湿器和背压阀依次连接，所述流量传感器设置在空滤器和空压机之间的管路上，所述空入温度压力传感器设置在电堆的进气端；
[0035]故障检测模块，用于检测及发送空入温度压力传感器、空压机、背压阀和空气管路是否有故障；
[0036]燃料电池控制器，用于接收实测空入压力及温度、空压机转速、空气进气流量、背压阀开度以及故障信号，以及进行相应的计算和逻辑处理；
[0037]所述故障检测模块、空压机、背压阀、空入温度压力传感器和流量传感器均与燃料电池控制器连接，所述燃料电池进气流量传感器故障监测处理系统被配置为能执行所述的燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法的步骤。
[0038]进一步所述燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法，其特征在于，步骤包括：(S1)上电，初始化完成；(S2)检测空入温度压力传感器、空压机和背压阀是否均无故障，以及空气管路是否无脱落故障，若是，转至执行步骤(S3)；(S3)检测流量传感器是否存在故障；若是，转至执行步骤(S7)；否则，转至执行步骤(S4)；(S4)燃料电池起动运行，并实时监测流量传感器的实测流量Qa；(S5)计算预估进气流量Qe；(S6)判定|Qa
‑
Qe|是否小于标定阈值，若是，流量传感器工作正常，流程结束；否则，则流量传感器测量误差过大，转至执行步骤(S7)；(S7)提示故障，并在后续运行中采用预估空气进气流量Qe替代流量传感器的实测流量，直至故障恢复。2.根据权利要求1所述的燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法，其特征在于，在步骤(S2)中，若否，继续执行步骤(S2)。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法，其特征在于，所述预估进气流量Qe的计算公式为：式中：Qe表示预估空气进气流量；V表示电堆空气进气腔体积；P表示空入温度压力传感器实测空入压力；Ps表示不同温度下的饱和蒸汽压力，通过查询温度
‑
饱和蒸汽压力关系表获得；R表示气体常数；Ma表示干空气的摩尔质量；T表示空入温度压力传感器实测空入温度；n表示空压机实测空压机转速；x表示背压阀位置传感器实测背压阀开度；H(n,x)表示和空压机转速n、背压阀开度x相关的相对湿度，通过将电堆内部湿度实测值填入相对湿度表中，通过实测空压机转速n和实测背压阀开度x去定位然后插值得到相对湿度；中，通过实测空压机转速n和实测背压阀开度x去定位然后插值得到相对湿度；表示和实测空压机转速n、实测背压阀开度x相关的修正系数，通过查询标定好的空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表得到。4.根据权利要求3所述的燃料电池进气流量传感器故障监测处理方法，其特征在于，所述空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表的标定步骤为：(A1)设置空压机转速
‑
背压阀开度
‑
修正系数关系表，设定m个不同空压机转速值n1、n2、
···
、n
i
、
···
、n
m
和m个不同背压阀开度值x1、x2、
···
、x
j
、
···
、x
m
，m个不同空压机转速值和m个不同背压阀开度值构成m*m个工况点(n
i
,x
j
)，并设定m*m个工况点(n
i
,x
j
)下对应的修正系数均等于1；(A2)按照预设的选取顺序选取第一个工况点(n
i
,x...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖龙，陈金锐，杨毅，游义富，邓承浩，周安健，
申请(专利权)人：重庆长安新能源汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：