一种燃料电池重卡充电与燃电关机互锁控制方法及系统与流程

本发明涉及燃料电池重卡，尤其是涉及一种燃料电池重卡充电与燃电关机互锁控制方法及系统。

背景技术：

1、燃料电池车辆在下电时需要执行电堆关机吹扫：整车控制器（vcu/pcu）检测到钥匙下电或故障下电后，向燃料电池系统发送关机指令，燃料电池系统延迟下电并执行吹扫，利用氢气将电堆内部残留水分吹出、干燥。

2、现有技术中，中国专利（公布号：cn112072144b）公开了一种燃料电池车辆停机吹扫的控制方法、系统及车辆，该控制方法包括以下

3、步骤：获取实时的第一天气预报信息和至少一段时间内的第二天气预报信息；接收和传输获取的第一天气预报信息和第二天气预报信息；根据人机互动的互动信息，确定车辆下次启动时刻；根据接收的第一天气预报信息、第二天气预报信息和确定的车辆下次启动时刻，确定车辆停机低温吹扫的时刻。但是，该方案中吹扫控制仅针对车辆自身下电场景（钥匙off、故障下电），吹扫期间电堆仍输出功率，其电流经dcdc汇入动力电池母线，并未考虑该功率流向与充电工况的耦合。

4、现有技术中，中国专利（公布号：cn117124852a）公布了一种供电控制方法及有源燃料电池系统，有源燃料电池系统包括燃料电池控制模块、候补供电模块和燃料电池，其中，方法包括：燃料电池控制模块检测整车对有源燃料电池系统的供电信号；燃料电池控制模块若检测到整车低压供电异常信号，则启动候补供电模块，以为有源燃料电池系统提供工作电压；燃料电池控制模块向燃料电池发送关机吹扫信号，以使燃料电池实现关机吹扫；燃料电池控制模块接收燃料电池反馈的吹扫结束信号，关闭候补供电模块。但是该方案中没有将"吹扫完成"与任何充电控制动作进行时序关联，也没有向充电系统提供燃电的关机状态信息。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的不足，本发明提供了一种燃料电池重卡充电与燃电关机互锁控制方法及系统，不仅消除了“插枪充电bms报过流故障、充电中止、仪表误报动力电池故障”的整车级问题，而且构成完整的“互锁-冗余-降级-容差”安全体系，鲁棒性高。

2、为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种燃料电池重卡充电与燃电关机互锁控制方法，所述方法包括：

4、s1.插枪检测与燃电关机请求；

5、s2.燃电关机完成的判定；

6、s3.bms充电启动互锁；

7、s4.充电过程中的冗余保护；

8、s5.前端充电口盖门控。

9、进一步地，在步骤s1中，所述插枪检测与燃电关机请求包括：

10、s11.pcu检测到直流充电枪插入且车速低于设定阈值时，退出ready状态，并请求禁止车辆移动；

11、s12.请求燃料电池系统关机，燃电系统随即进入关机吹扫流程；

12、s13.同时输出“燃电关机未完成/禁止充电”互锁状态给bms，该状态在燃电关机完成前保持有效。

13、进一步地，所述pcu执行充电-燃电关机互锁需满足以下条件：

14、直流充电连接器已连接；

15、车速低于设定阈值parvehmovspdchrgn；

16、所述pcu退出ready，请求燃电关机，并向bms输出"燃电关机未完成/禁止充电"状态；bms进入互锁等待，燃电系统执行关机吹扫。

17、进一步地，所述燃料电池系统未运行，车辆熄火/休眠状态插入直流充电枪，当满足以下条件时，互锁不激活，按常规流程充电：

18、燃料电池未启动；

19、pcu无需执行燃电关机请求。

20、进一步地，在步骤s2中，所述燃电关机完成的判定采用主判据与冗余判据相结合的双判据判定：

21、主判据，燃料电池状态码fcustscod为“shut down”或“finish”，pcu据此置“燃电关机完成/允许充电”；

22、冗余判据，fcu总线报文停止发送持续第一设定时间t1，判定燃电控制器已下电，吹扫必然完成；

23、主判据与冗余判据任一满足，即确认燃电关机完成；

24、若两条判据在第二设定时间t2内均未满足，判定燃电关机故障：pcu保持禁止充电，并通过仪表/手机app提示用户“燃电关机超时，请重新插枪或检修”，避免无限等待。

25、进一步地，在步骤s3中，所述bms充电启动互锁包括：

26、s31.bms收到插枪唤醒后，bms与充电机正常完成充电握手，完成充电参数配置，此阶段不受互锁影响；

27、s32.路径一-短吹扫，一般环温，若收到“燃电关机未完成/禁止充电”状态，bms保持充电准备就绪报文bro=0x00，且不发送电池充电需求报文bcl；充电机在收到bro=0xaa之前不输出充电电流，处于标准等待状态；

28、s33.pcu确认燃电关机完成后，bms收到“燃电关机完成/允许充电”状态，置bro=0xaa；充电机回复cro=0xaa后，bms开始按50ms周期发送bcl，进入充电阶段，动力电池母线电流仅为充电机输出电流，与bcl需求一致；

29、s34.路径二-长吹扫，低温，吹扫时间至多为10min，bms正常完成握手与参数配置后置bro=0xaa，优先采用标准原生暂停机制，bms在bsm报文中置spn3096=0请求暂停，充电机据此暂停输出，动力电池母线仅燃电吹扫电流，从标准层面保证等待期间无充电电流注入；暂停至恢复的时长按标准应不超过10min，正好覆盖“吹扫最长可达约10min”的低温度长吹扫，bsm按250ms周期持续发送；

30、s35.路径选择，pcu依据环境温度、电堆类型与上次吹扫时长预估本次吹扫时长，预估超过50s即选择路径二；或bms在路径一窗口临近届满时自动切换至路径二；

31、s36.个别充电桩按运营商自定义规则对长时间0a需求判停时，车辆在吹扫完成后通过仪表/app提示“吹扫完成，请重新插枪”，重新插枪后按常规流程充电；

32、s37.bms侧过流保护容差补偿，吹扫窗口内bms将充电过流判定按“母线电流=充电机输出+燃电吹扫电流”的总电流模型执行，充电过流判定阈值叠加燃电最大吹扫输出电流的裕量，并增加确认滤波时间t3，即“实际电流与需求电流偏差超限且持续t3”才判定过流故障，防止吹扫电流触发误报。

33、进一步地，在步骤s4中，所述充电过程中的冗余保护包括：

34、s41.充电过程中，pcu持续监测燃料电池状态，若燃电异常重启，bms立即发送中止充电报文bst，充电机按标准降流停机，防止再次出现电流叠加；

35、s42.充电过程中司机拔枪正常结束充电，不影响本互锁逻辑；

36、s43.吹扫超时时，禁止本次充电并由仪表/app提示用户，用户重新插枪或检修后恢复。

37、进一步地，所述燃电异常重启，当满足以下条件时，所述bms立即中止充电：

38、充电阶段中；

39、pcu检测到fcustscod由shut down/finish跳变为启动/运行状态。

40、进一步地，在步骤s5中，所述前端充电口盖门控包括：

41、bdcm在既有充电口盖锁控制逻辑上采用独立控制，中控解锁模式下，若收到“燃电关机未完成/禁止充电”状态，抑制充电口盖解锁输出、口盖锁保持闭锁，仪表提示“燃电关机中，请稍候再充电”；

42、门控条件，车辆处于ready/fev或燃电关机未完成；

43、解锁条件，燃电关机完成后解除门控，口盖锁按中控逻辑正常解锁，用户插枪时吹扫已完成，电池母线不存在吹扫电流与充电电流的叠加；

44、降级与旁路，吹扫超时时解除门控允许解锁并仪表警示，避免口盖永久锁死导致车辆无法充电；

45、改进形态，以“口盖解锁请求”作为充电意图信号，bdcm转发请求给pcu，pcu先执行燃电关机、完成后解除门控自动解锁，等待期间司机可留在驾驶室；

46、定位，正常用户路径的主门控——口盖解锁前判断燃电运行状态，燃电运行/关机未完成时拒绝解锁并仪表提示，从源头阻止ready状态插枪；正常路径下充电时燃电已关机，无需0a等待、无桩兼容风险、无过流误报；

47、门控失效场景与冗余兜底，口盖开闭开关损坏或插件悬空读为闭合、口盖锁故障、无口盖锁车型场景下，用户在燃电运行中插枪；此时由bms双路径互锁兜底，二者构成“前端门控为主+后端时序互锁为冗余”的组合保护。

48、为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种燃料电池重卡充电与燃电关机互锁控制系统，用于实现所述的燃料电池重卡充电与燃电关机互锁控制方法的步骤，所述系统包括pcu、bms、bdcm和fcu，所述pcu作为整车仲裁中心，接收fcu的关机完成状态与吹扫进度信号，接收bms的充电请求与电池状态信号；

49、pcu向fcu下发关机与吹扫指令，向bms下发充电允许或禁止状态；

50、bms负责电池管理与充电机通信，接收pcu的允许状态，向充电机发送bro、bcl及包含暂停请求spn3096的bsm报文；

51、fcu接收pcu指令，执行电堆吹扫，并向pcu反馈电堆温度、电压及吹扫气体流量的状态信号。

52、本发明具有以下积极效果：

53、1.本发明通过从时序上彻底隔离燃电吹扫电流与充电桩输出电流，消除“插枪充电bms报过流故障、充电中止、仪表误报动力电池故障”的整车级问题，应用本方案后可使充电阶段与吹扫窗口完全错开。

54、2.本发明通过pcu、bdcm、bms软件策略与can信号即可实现，支持ota升级，可在售出车辆上快速部署，短吹扫利用标准允许的bro=0x00等待状态（60s就绪窗口）实现互锁，长吹扫优先利用标准原生暂停机制（bsm报文spn3096=0请求暂停、暂停至恢复不超过10min），并以bro=0xaa+bcl需求电流0a会话维持为兼容兜底），全程不触发任何标准（如果充电机在5s内未接收bro报文，或60s内未接收bro(spn2829=0xaa)则为超时）超时，充电机侧零改动，兼容所有现有直流充电桩。

55、3.本发明通过双判据关机完成确认+吹扫超时降级+充电中异常重启立即中止+过流容差补偿，构成完整的“互锁-冗余-降级-容差”安全体系，鲁棒性高，熄火/休眠状态插枪时互锁自动旁路，不影响常规充电体验；吹扫等待期间仪表/app提示“燃电吹扫中，即将开始充电”，改善用户体验。

56、4.本发明通过避免频繁过流报警对动力电池保护逻辑的干扰，降低用户误判车辆故障的概率，减少售后投诉与救援成本，互锁思想可推广至增程式、插电混动等带车载发电单元的车型，以及换电、维保等其他涉高压工况，前端充电口盖门控为主路径（复用既有bdcm口盖电动锁、纯软件，以“燃电关机完成”为解锁门控条件），正常路径下从物理上避免ready状态插枪，且正常路径无需0a等待、无桩兼容风险；口盖异常打开场景由bms双路径互锁兜底，形成“前端门控为主+后端互锁为冗余”的完整防御。