本申請(qǐng)基于并要求于2015年5月14日提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2015-0067562號(hào)的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，通過引用將其闡述的全部內(nèi)容結(jié)合于本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種用于保持燃料電池車輛的系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)，并且更具體地，涉及確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器的傳感器的電壓的有效性的一種用于保持燃料電池車輛的系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眾所周知，在安裝有燃料電池系統(tǒng)的燃料電池車輛中，使用氫作為燃料提供至燃料電池堆以產(chǎn)生電力，且通過由燃料電池堆產(chǎn)生的電力運(yùn)行電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)車輛。具體地，該燃料電池系統(tǒng)不是一種通過燃燒將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能的類型的發(fā)電系統(tǒng)，而是在燃料電池堆中以電化學(xué)方式并且直接地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

在上述的燃料電池系統(tǒng)中，在燃料電池系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，將高純氫自貯氫罐提供至燃料電池的陽極，并且通過使用空氣供給裝置(諸如鼓風(fēng)機(jī))將大氣中的空氣直接提供給燃料電池的陰極。因此，通過陽極的催化劑將供應(yīng)到燃料電池堆的氫分離成氫離子和電子，所分離的氫離子穿過聚 電解質(zhì)隔膜移動(dòng)至陰極，以及提供至陰極的氧與通過外部導(dǎo)線而提供至陰極的電子耦合以產(chǎn)生電能，同時(shí)產(chǎn)生水。

上述的燃料電池系統(tǒng)涉及：包括空氣供應(yīng)、氫的供應(yīng)、熱管理等的控制功能，用于高壓電池和燃料電池系統(tǒng)之間的電力分配的控制功能，和用于基于駕駛員的意圖駕駛車輛的控制功能，以及涉及基于傳感器操作控制器以執(zhí)行上述的控制功能。然而，基于傳感器的控制器具有可靠性或者傳感器不能連續(xù)地感測的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開提供了一種用于保持燃料電池車輛的系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法和系統(tǒng)，該系統(tǒng)和方法能夠通過由布置在車輛燃料電池的系統(tǒng)內(nèi)的中央處理單元(CPU)，確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的故障診斷的開始定時(shí)，并且檢測與所確定的故障診斷的開始定時(shí)相匹配的低壓直流-直流和各個(gè)控制器的傳感器的電壓之間偏差，從而確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器是否發(fā)生故障(例如，是否出現(xiàn)故障或錯(cuò)誤)，來防止低壓直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的傳感器發(fā)生故障，并提高燃料電池車輛的可靠性。

本公開的其它目的和優(yōu)點(diǎn)可通過以下描述來理解，并且將通過本公開的示例性實(shí)施方式來清楚地描述。容易得知，本公開的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過在所附權(quán)利要求中示出的裝置及其其組合來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式，一種用于保持燃料電池車輛的系統(tǒng)的穩(wěn)定性的方法，包括：由布置在該系統(tǒng)內(nèi)的中央處理單元(如處理器)確定是否滿足車輛的點(diǎn)火條件和各個(gè)控制器的驅(qū)動(dòng)條件；由處理器確定是否滿足低壓直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)條件；并且由處理器確定是否低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器發(fā)生故障(例如，是否出現(xiàn)故障或者錯(cuò)誤)。

在確定是否滿足車輛的點(diǎn)火條件中，處理器可被配置為于在低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器供應(yīng)電力的時(shí)間間隔之前的從車輛鑰匙的打開至車輛點(diǎn)火的完成之間的時(shí)間間隔以及在低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器供應(yīng)電力的時(shí)間間隔之后的從車輛鑰匙的關(guān)閉至車輛點(diǎn)火的終止的時(shí)間間隔中，開始低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的故障診斷。此外，在確定是否滿足車輛的驅(qū)動(dòng)條件中，處理器可被配置為當(dāng)在車輛點(diǎn)火之后，鼓風(fēng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)值小于閾值，燃料電池車輛的系統(tǒng)中的電流量小于閾值，或者消耗功率小于閾值時(shí)開始故障診斷。

在確定是否滿足低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)條件中，處理器可被配置為當(dāng)?shù)蛪褐绷?直流轉(zhuǎn)換器的電流量小于閾值或者低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器消耗的電力小于閾值時(shí)開始故障診斷。確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器是否發(fā)生故障，可包括：響應(yīng)于確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器發(fā)生故障，由處理器將車輛的針對(duì)故障信息的行駛周期與預(yù)設(shè)周期進(jìn)行比較。

在車輛的針對(duì)故障信息的行駛周期與預(yù)設(shè)周期的比較中，當(dāng)針對(duì)故障信息的行駛周期大于預(yù)設(shè)周期時(shí)，可確定發(fā)生故障。此外，在車輛的針對(duì)故障信息的行駛周期與預(yù)設(shè)周期的比較中，當(dāng)針對(duì)故障信息的行駛周期小于預(yù)設(shè)周期時(shí)，存儲(chǔ)故障信息和行駛周期。

附圖說明

通過結(jié)合附圖來看的以下具體實(shí)施方式，本公開的上述的以及其他目標(biāo)、特征和優(yōu)勢將變得更加顯然。

圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的測量燃料電池車輛的系統(tǒng)內(nèi)的各控制器的電壓的結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的用于確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器在燃料電池車輛的系統(tǒng)中是否發(fā)生故障的方法的示意圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)當(dāng)理解，本文中所使用的術(shù)語“車輛(vehicle)”或“車輛的(vehicular)”或其他類似術(shù)語包括廣義的機(jī)動(dòng)車輛，諸如包括運(yùn)動(dòng)型多用途車輛(SUV)、公共汽車、卡車、各種商用車輛的載客車輛；包括各種小船和海船的船只，航天器等，以及包括混合動(dòng)力車輛、電動(dòng)車輛、插入式混合電動(dòng)車輛、氫動(dòng)力車輛及其他替代燃料車輛(例如，燃料來源于非石油的資源)。如本文所指的混合動(dòng)力車輛是具有兩種以上動(dòng)力源的車輛，例如具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力兩者的車輛。

盡管示例性實(shí)施方式被描述為利用多個(gè)單元來執(zhí)行示例性處理，但是應(yīng)當(dāng)理解，還可由一個(gè)或者多個(gè)模塊執(zhí)行該示例性處理。此外，應(yīng)理解的是，術(shù)語控制器/控制單元是指包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件裝置。該存儲(chǔ)器被配置為對(duì)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，并且該處理器具體地被配置為執(zhí)行所述模塊以執(zhí)行下文中進(jìn)一步描述的一個(gè)或多個(gè)處理。

此外，本發(fā)明的控制邏輯可被體現(xiàn)為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括由處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的實(shí)例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存驅(qū)動(dòng)、智能卡以及光數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)還可分布在網(wǎng)絡(luò)耦合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使得例如通過遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器(telematics server)或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)的分布式的方式存儲(chǔ)并執(zhí)行該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。

本文中使用的術(shù)語僅出于描述具體實(shí)施方式目的而并非旨在限制本發(fā)明。除非上下文中明確指出不同，否則本文中所使用的單數(shù)形式“一(a)”、“一個(gè)(an)”及“該(the)”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。將進(jìn)一步理解 的是，術(shù)語“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”在用于此說明書中時(shí)，表明存在所述的特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組。如在本文中所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出項(xiàng)的任意以及所有組合。

以上提及的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將通過以下參照附圖詳細(xì)描述的具體實(shí)施方式而變得顯然。因此，本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地實(shí)施本公開的技術(shù)構(gòu)思。此外，在本公開的描述中，當(dāng)確定與本公開相關(guān)的公知技術(shù)的詳細(xì)說明可能不必要地使本公開的主旨不清楚時(shí)，其將被省略。在下文中，將參照附圖詳細(xì)描述本公開的示例性實(shí)施方式。

圖1是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的測量燃料電池車輛的系統(tǒng)內(nèi)的各控制器的電壓的結(jié)構(gòu)的示意圖。燃料電池車輛的系統(tǒng)可包括中央處理單元(CPU)1(如處理器)，其被配置為除了執(zhí)行各個(gè)控制器和低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的控制功能之外，還執(zhí)行車輛的輸入/輸出功能。

參考圖1，多個(gè)傳感器包括各個(gè)控制器，各個(gè)控制器包括燃料電池單元(FCU)10、低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器(LDC)20、氫供給控制器30或燃料處理系統(tǒng)(FPS)、鼓風(fēng)機(jī)控制器40或BPCU等等，該多個(gè)傳感器可以被配置為測量低壓電池(例如，輔助電池)50的電壓，并且處理器1可以被配置為計(jì)算由控制器所測量的電壓的偏差平均值，然后確定電壓的偏差平均值是否超過閾值。此外，低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器20可以被配置為在車輛點(diǎn)火后給低壓電池50充電，并且將電力提供給車輛的電子負(fù)載。

圖2是示出根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式的用于確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器在燃料電池車輛的系統(tǒng)中是否發(fā)生故障的方法的示意圖。參考圖2，燃料電池車輛的系統(tǒng)內(nèi)的CPU可被配置為檢測是否滿足車輛的點(diǎn)火條件和驅(qū)動(dòng)條件(S10)。

在下文中，將詳細(xì)描述用于檢測車輛的點(diǎn)火條件是否滿足的方法。處理器被配置為在低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器供電的時(shí)間間隔之前的從車輛的鑰匙擰開到車輛點(diǎn)火的完成的時(shí)間間隔中，以及在低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器供電的時(shí)間間隔之后的從車輛的鑰匙關(guān)掉到車輛點(diǎn)火的終止的時(shí)間間隔中，開始低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的故障診斷。

在下文中，將詳細(xì)描述用于檢測是否滿足車輛的驅(qū)動(dòng)條件的方法。處理器可被配置為當(dāng)在車輛點(diǎn)火后鼓風(fēng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)值小于閾值、燃料電池車輛的系統(tǒng)中的電流量小于閾值、或消耗功率小于閾值時(shí)開始故障診斷。

此外，處理器可被配置為檢測是否滿足低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)條件(S20)。具體地，處理器可以被配置為當(dāng)使用低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電力的負(fù)載(例如電子冷卻泵、電子助力轉(zhuǎn)向(MDPS)等)改變時(shí)，即低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電流量小于閾值時(shí)，或低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的消耗功率小于閾值時(shí)開始故障診斷。處理器可被配置為確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器(LDC)和各個(gè)控制器是否發(fā)生故障(例如，在LDC或控制器中是否出現(xiàn)故障或者錯(cuò)誤)(S30)。

現(xiàn)將詳細(xì)說明一種用于診斷低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的故障的方法。包括在低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器中的傳感器可以被配置為測量電壓，并且處理器可被配置為計(jì)算電壓的偏差平均值。隨后處理器可以被配置為檢測所計(jì)算出的低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的電壓的偏差平均值是否超過閾值的標(biāo)記。

當(dāng)燃料電池單元的電壓、低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓、鼓風(fēng)機(jī)控制器的電壓或氫供給控制器的電壓的偏差平均值大于閾值時(shí)，處理器可被配置為確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器發(fā)生故障。具體地，如下表1中所示，處理器可被配置為檢測基于燃料電池單元的電壓、低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓、鼓風(fēng)機(jī)控制器的電壓或氫供給控制器的電壓的偏差平均 值是否超過閾值的標(biāo)記，并且當(dāng)這兩個(gè)標(biāo)記都為0時(shí)，處理器可被配置為確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器可以正常地運(yùn)行(例如，沒有故障或者錯(cuò)誤地運(yùn)行)。

然而，處理器檢測基于燃料電池單元的電壓、低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的電壓、鼓風(fēng)機(jī)控制器的電壓或氫供給控制器的電壓的偏差平均值是否超過閾值的標(biāo)記，并且當(dāng)兩個(gè)標(biāo)記都為1時(shí)，處理器可以被配置為確定所述低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的故障。例如，該處理器可以被配置為檢測基于燃料電池單元(FCU)的電壓的偏差平均值是否超過閾值檢測所述標(biāo)記，并且當(dāng)對(duì)應(yīng)的標(biāo)記為1時(shí)，處理器可被配置為確定燃料電池單元(FCU)的電壓傳感器的故障。

表1

此外，當(dāng)偏差平均值大于閾值時(shí)，處理器可被配置為將確定的低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器的故障信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。當(dāng)處理器確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器或各個(gè)控制器發(fā)生故障時(shí)，處理器可被配置為確定針對(duì)故障信息的行駛周期(driving cycle)是否發(fā)生Y次或更多次(S40)。

具體地，當(dāng)針對(duì)故障信息的行駛周期發(fā)生Y次或更多次，處理器可被配置為將有關(guān)故障的信息告知(例如，輸出通知至)駕駛員(S50)。然而，當(dāng)針對(duì)故障信息的行駛周期發(fā)生Y次或更少時(shí)，包括在處理器中的存儲(chǔ)器可被配置為不將有關(guān)于故障的信息和行駛周期的通知輸出至駕駛員，但是可被配置為存儲(chǔ)該故障信息和該行駛周期(S60)。

如上所述，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施方式，可通過確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的傳感器之間的電壓的偏差來確定低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器是否發(fā)生故障，從而使得可以防止低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和各個(gè)控制器的失靈，并增加燃料電池車輛的系統(tǒng)的可靠性。

盡管已參考示例性實(shí)施方式和附圖對(duì)本公開進(jìn)行了描述，但本公開并不限于此，而是可在不悖離所附權(quán)利要求中要求保護(hù)的本公開的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，由本公開所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員作出種種變形和改變。

圖中各元件符號(hào)

10:燃料電池單元(FCU)

20:低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器(LDC)

30:氫供給控制器

40:鼓風(fēng)機(jī)控制器

50:低壓電池(12V)

S10:滿足點(diǎn)火條件和驅(qū)動(dòng)條件？

S20:滿足低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)條件？

S30:識(shí)別低壓直流-直流轉(zhuǎn)換器和控制器的故障

S40:檢查故障且行駛周期>Y

S50:通知駕駛員發(fā)生故障

S60:存儲(chǔ)故障信息/行駛周期。