燃料电池车辆的氢气系统、控制方法及车辆与流程

1.本技术涉及氢燃料电池汽车技术领域，特别涉及一种燃料电池车辆的氢气系统、控制方法及车辆。


背景技术：

2.目前由于环境和能源等问题，加上燃料电池技术不断突破、无污染等优点，燃料电池汽车也有着广阔的市场前景。燃料电池汽车主要是以氢气、空气为燃料，在燃料电池内部通过化学反应生成水和电能以供车辆使用，具有能量转换率高、清洁环保的优点。
3.但是与传统燃油车相比，燃料电池汽车空间有限，为了最大程度保障汽车行驶里程，需要将氢气压缩至高压液体，储存在特制的氢瓶中，但是氢气易燃易爆，整体安全性较低并且存在燃料存储难易泄露等缺点。其次，燃料电池内部mea(membrane electrode assembly，膜电极)的水含量对电池性能有着重要的影响，当水含量过低时，容易造成质子交换膜缺水，导致膜的导电性下降，而当水含量过高时，会造成液态水在电池内部堆积，堵塞多孔电极，导致电池内部气体传输受阻；而且在氢气循环使用过程中，氢气中的杂质(主要为氮气)会不断累计，如果任由杂质积累，也会对燃料电池性能造成一定影响。
4.相关技术中，无法解决氢气由于自身易燃易爆的特性导致燃料电池汽车的安全性较低，无法保证燃料存储性能，无法解决燃料电池内部mea的含水量以及在氢气循环使用排除杂质等问题，存在安全隐患，降低用户使用体验。


技术实现要素：

5.本技术提供一种燃料电池车辆的氢气系统、控制方法及车辆，以解决相关技术中无法有效解决氢气由于自身易燃易爆的特性导致燃料电池汽车的安全性较低，降低用户使用体验等问题。
6.本技术第一方面实施例提供一种燃料电池车辆的氢气系统，包括：储氢设备、安全阀和燃料电池；减压组件，其中，所述安全阀设置于所述储氢设备与所述燃料电池之间供氢管路上，所述减压组件设置于所述安全阀与所述燃料电池之间供氢管路上，用于减小所述储氢设备与所述燃料电池之间供氢管路的压力波动；第一采集组件，用于采集所述减压组件后方供氢管路的压力数据，其中，所述压力数据包括当前压力值和一个或多个历史压力值；控制器，用于根据所述减压组件后方供氢管路的当前压力值和所述一个或多个历史压力值计算所述供氢管路的实际压力波动值，在所述减压组件后方供氢管路的当前压力值大于第一预设安全压力值或所述实际压力波动值大于第一预设安全波动值时，控制所述减压组件执行预设减压动作和/或控制所述安全阀执行预设安全动作，直到所述供氢管路的当前压力值小于或等于所述第一预设安全压力值、且所述实际压力波动值小于或等于所述第一预设安全波动值时，根据预设策略调节所述减压组件和/或所述安全阀。
7.根据上述技术手段，本技术实施例中的储氢设备用于存储氢气；安全阀用于对储氢设备进行安全保护，当设备内压力超过规定时，自动打开排放设备内气体，防止压力过高
从而发生事故；燃料电池可以将燃料通过化学反应生成水和电能以供车辆使用；减压组件主要是用于减小储氢设备与燃料电池之间供氢管路的压力波动，可以延长管路的使用寿命以及保证燃料运输的安全性；第一采集组件用于采集减压组件后方供氢管路的压力数据，以便于随时检测管路是否发生泄露等状况，及时做出反应，保证车辆的安全；控制器用于在压力值或波动值大于设定的压力值或是波动值时，控制减压组件执行减压动作或安全阀执行安全动作，使其降低到标准值范围内，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
8.可选地，所述控制器进一步用于在减压组件后方供氢管路的当前压力值大于预设安全压力值或所述实际压力波动值大于预设安全波动值时，生成第一报警提示信息，并基于所述第一报警提醒信息控制车辆执行第一预设报警动作。
9.根据上述技术手段，本技术实施例控制器还可以在压力值或是波动值大于预设值时，生成报警信息并控制车辆执行报警动作，以便于驾驶员可以快速判断风险等级和危险来源，提升用户使用体验。
10.可选地，还包括：车速传感器，用于采集车辆的当前车速；所述控制器进一步用于在减压组件后方供氢管路的当前压力值大于预设安全压力值或所述实际压力波动值大于预设安全波动值时，若所述当前车速大于第一预设车速，则控制所述减压组件的当前开度调整至第一目标开度，并维持所述第一目标开度第一预设时长；若所述当前车速小于或等于第一预设车速、且大于或等于第二预设车速，则控制所述减压组件的当前开度调整至第二目标开度，并维持所述第二目标开度第二预设时长，所述第一预设时长大于所述第二预设时长；若所述当前车速小于所述第二预设车速，则控制所述安全阀关闭。
11.根据上述技术手段，本技术实施例利用车速传感器采集车辆的当前车速，并在检测到减压组件后方供氢管路处压力信号异常时，根据当前车速利用控制器控制减压组件执行对应的调整，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
12.可选地，还包括：引射器，所述引射器的出口与所述燃料电池阳极入口通过供氢管路相连；泄压回路，所述泄压回路与所述燃料电池阳极入口的供氢管路并联，其中，所述泄压回路包括泄压阀和排气管，在所述泄压阀打开时，所述引射器的出口处的部分氢气经过所述泄压阀进入所述排气管排除；第二采集组件，用于采集所述燃料电池阳极入口的供氢管路的压力数据，其中，所述压力数据包括当前压力值和一个或多个历史压力值；所述控制器，用于根据所述燃料电池阳极入口的供氢管路的所述一个或多个历史压力值计算所述供氢管路的实际压力波动值，在所述燃料电池阳极入口的供氢管路的当前压力值大于第二预设安全压力值或所述实际压力波动值大于第二预设安全波动值时，控制所述泄压阀打开泄压，直到所述燃料电池阳极入口的供氢管路的当前压力值小于或等于所述第二预设安全压力值或所述实际压力波动值小于或等于第二预设安全波动值时，控制所述泄压阀关闭。
13.根据上述技术手段，本技术实施例引射器可以把高能量的燃气引射低能量的空气，并使两者在引射器内均匀混合，用燃气引射空气，保证燃烧器所需的热流量，保证燃烧火焰的稳定性；泄压回路可以在泄压阀打开时，引射器的出口处的部分氢气经过泄压阀进入排气管内排除，降低系统风险，提高安全性；第二采集组件用于采集燃料电池阳极入口的供氢管路的压力数据，以便于随时检测管路是否发生泄露等状况，及时做出反应，保证车辆
的安全；控制器根据燃料电池阳极入口的供氢管路的当前压力值或是波动值控制泄压阀打开泄压，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
14.可选地，所述控制器进一步用于在所述燃料电池阳极入口的供氢管路的当前压力值大于第二预设安全压力值或所述实际压力波动值大于第二预设安全波动值时，生成第二报警提示信息，并基于所述第二报警提醒信息控制车辆执行第二预设报警动作。
15.根据上述技术手段，本技术实施例控制器在检测到燃料电池阳极入口的供氢管路处压力异常时，生成对应的报警提示信息并控制车辆执行报警动作，以便于驾驶员可以快速判断风险等级和危险来源，提升用户使用体验。
16.可选地，所述控制器进一步用于在控制所述安全阀执行预设安全动作，使得所述安全阀关闭之后，检测到所述减压组件后方供氢管路的当前压力值大于第一预设安全压力值或所述实际压力波动值大于第一预设安全波动值时，控制所述泄压阀打开泄压，直到所述供氢管路的当前压力值小于或等于所述第二预设安全压力值、且所述实际压力波动值小于或等于所述第二预设安全波动值时，控制所述泄压阀关闭。
17.根据上述技术手段，本技术实施例控制器控制安全阀执行安全动作，并使其关闭后，当安全阀全关仍压力异常报警时，控制泄压阀打开泄压，直至恢复至安全范围内后，控制泄压阀关闭，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
18.可选地，还包括：排气排水回路，所述排气排水回路与所述燃料电池阳极出口相连，其中，所述排气排水回路包括氢水分离器、排气排水阀和排气管，所述氢水分离器用于分离所述燃料电池阳极出口的管路中的氢气和水，并将所述氢气送入引射器的入口，当所述排气排水阀打开时，所述燃料电池阳极出口的管路中的水和氮气经过所述排气排水阀进入所述排气管排除；第三采集组件，用于采集所述燃料电池的实际电流和实际电压，并采集所述燃料电池与所述氢水分离器之间管路的实际氮气浓度；所述控制器用于根据所述实际电流和实际电压计算所述燃料电池内部产生的实际水量，并在所述实际水量大于预设水量，或者，所述实际氮气浓度大于预设浓度时，控制所述排气排水阀打开，直到所述实际水量小于所述预设水量，且所述实际氮气浓度小于所述预设浓度时，控制所述排气排水阀关闭。
19.根据上述技术手段，本技术实施例排气排水回路用于排除燃料电池内部产生的多余水分以及氢气回路积攒的氮气；第三采集组件用于采集燃料电池的实际电流和实际电压以及燃料电池与所述氢水分离器之间管路的实际氮气浓度，并利用控制器控制排气排水阀打开，直至水量和氮气浓度达到合适范围时，控制排气排水阀关闭，可以有效保障燃料电池的性能和安全性，并且可以延长燃料电池使用寿命。
20.可选地，还包括：比例阀，用于调节所述储氢设备与所述燃料电池之间供氢管路中氢气的流量，其中，所述比例阀的阀门开度与流量成正比；所述第二采集组件还用于采集所述燃料电池阳极入口处氢气的实际温度和所述燃料电池阳极入口的供氢管路的实际流量；所述控制器进一步用于根据所述实际电流和所述实际电压匹配氢气的需求质量流量，并根据所述当前压力值、所述实际温度和所述实际流量计算所述燃料电池阳极入口氢气的实际质量流量，并根据所述需求质量流量和所述实际质量流量匹配调节值，利用所述调节值调
节所述比例阀的开度至目标开度，直到实际质量流量满足所述需求质量流量。
21.根据上述技术手段，本技术实施例比例阀用于调节储氢设备与燃料电池之间供氢管路中氢气的流量，通过采集多条氢气管路温度/压力/流量信号，并结合样车标定数据，根据需求实时调节比例阀开度，以保障燃料汽车性能始终处于最佳。
22.本技术第二方面实施例提供一种燃料电池车辆的氢气系统的控制方法，包括：包括以下步骤：采集所述减压组件后方供氢管路的压力数据，其中，所述压力数据包括当前压力值和一个或多个历史压力值；根据所述减压组件后方供氢管路的当前压力值和所述一个或多个历史压力值计算所述供氢管路的实际压力波动值，在所述减压组件后方供氢管路的当前压力值大于第一预设安全压力值或所述实际压力波动值大于第一预设安全波动值时，控制所述减压组件执行预设减压动作和/或控制所述安全阀执行预设安全动作，直到所述供氢管路的当前压力值小于或等于所述第一预设安全压力值、且所述实际压力波动值小于或等于所述第一预设安全波动值时，根据预设策略调节所述减压组件和/或所述安全阀。
23.本技术第三方面实施例提供一种车辆，包括如上述实施例所述的燃料电池车辆的氢气系统。
24.由此，本技术至少具有如下有益效果：
25.(1)本技术实施例中的储氢设备用于存储氢气；安全阀用于对储氢设备进行安全保护，当设备内压力超过规定时，自动打开排放设备内气体，防止压力过高从而发生事故；燃料电池可以将燃料通过化学反应生成水和电能以供车辆使用；减压组件主要是用于减小储氢设备与燃料电池之间供氢管路的压力波动，可以延长管路的使用寿命以及保证燃料运输的安全性；第一采集组件用于采集减压组件后方供氢管路的压力数据，以便于随时检测管路是否发生泄露等状况，及时做出反应，保证车辆的安全；控制器用于在压力值或波动值大于设定的压力值或是波动值时，控制减压组件执行减压动作或安全阀执行安全动作，使其降低到标准值范围内，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
26.(2)本技术实施例控制器还可以在压力值或是波动值大于预设值时，生成报警信息并控制车辆执行报警动作，以便于驾驶员可以快速判断风险等级和危险来源，提升用户使用体验。
27.(3)本技术实施例利用车速传感器采集车辆的当前车速，并在检测到减压组件后方供氢管路处压力信号异常时，根据当前车速利用控制器控制减压组件执行对应的调整，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
28.(4)本技术实施例引射器可以把高能量的燃气引射低能量的空气，并使两者在引射器内均匀混合，用燃气引射空气，保证燃烧器所需的热流量，保证燃烧火焰的稳定性；泄压回路可以在泄压阀打开时，引射器的出口处的部分氢气经过泄压阀进入排气管内排除，降低系统风险，提高安全性；第二采集组件用于采集燃料电池阳极入口的供氢管路的压力数据，以便于随时检测管路是否发生泄露等状况，及时做出反应，保证车辆的安全；控制器根据燃料电池阳极入口的供氢管路的当前压力值或是波动值控制泄压阀打开泄压，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
29.(5)本技术实施例控制器在检测到燃料电池阳极入口的供氢管路处压力异常时，生成对应的报警提示信息并控制车辆执行报警动作，以便于驾驶员可以快速判断风险等级
和危险来源，提升用户使用体验。
30.(6)本技术实施例控制器控制安全阀执行安全动作，并使其关闭后，当安全阀全关仍压力异常报警时，控制泄压阀打开泄压，直至恢复至安全范围内后，控制泄压阀关闭，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
31.(7)本技术实施例排气排水回路用于排除燃料电池内部产生的多余水分以及氢气回路积攒的氮气；第三采集组件用于采集燃料电池的实际电流和实际电压以及燃料电池与所述氢水分离器之间管路的实际氮气浓度，并利用控制器控制排气排水阀打开，直至水量和氮气浓度达到合适范围时，控制排气排水阀关闭，可以有效保障燃料电池的性能和安全性，并且可以延长燃料电池使用寿命。
32.(8)本技术实施例比例阀用于调节储氢设备与燃料电池之间供氢管路中氢气的流量，通过采集多条氢气管路温度/压力/流量信号，并结合样车标定数据，根据需求实时调节比例阀开度，以保障燃料汽车性能始终处于最佳。
33.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
34.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
35.图1为根据本技术实施例提供的燃料电池车辆的氢气系统的结构示意图；
36.图2为根据本技术实施例的燃料电池氢气系统示意图；
37.图3为根据本技术实施例的燃料电池氢气系统控制示意图；
38.图4为根据本技术实施例的燃料电池氢气系统比例阀控制策略示意图；
39.图5为根据本技术实施例的燃料电池氢气系统排氢排水阀控制策略示意图；
40.图6为根据本技术实施例的燃料电池车辆的氢气系统的控制方法的流程示意图。
41.附图说明：
42.1-储氢设备，2-安全阀，3-1级减压阀，4-2级减压阀，5-比例阀，6-引射器，7-泄压阀，8-氢水分离器，9-排氢排水阀，10-排气管，11-燃料电池，11.1-燃料电池入口，11.2-燃料电池出口，12-控制器，13-车载显示器，14-车速传感器，15-第一压力传感器，16-第一温度/压力一体传感器，17-第一流量传感器，18-第二温度/压力一体传感器，19-第二流量传感器，20-第三温度/压力一体传感器，21-第三流量传感器，22-氮气浓度传感器，23-电流传感器，24-电压传感器，25-第二压力传感器，100-燃料电池车辆的氢气系统，110-减压组件，120-第一采集组件。
具体实施方式
43.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
44.下面参考附图描述本技术实施例的燃料电池车辆的氢气系统、控制方法及车辆。针对上述背景技术中提到的无法有效解决氢气由于自身易燃易爆的特性导致燃料电池汽
车的安全性较低，无法解决燃料电池内部mea的含水量以及在氢气循环使用时排除杂质，无法有效提高燃料电池汽车的综合性能和延长使用寿命，提升用户使用体验的问题，本技术提供了一种燃料电池车辆的氢气系统，在该系统中，为燃料汽车制定了多重安全保护机制：1)在一级减压阀及二级减压阀后安装单独的压力传感器感器，用于监测高压管路压力，在燃料电池入口管路安装温度/压力一体传感器，用于监测燃料电池入口管路温度/压力；2)根据不同压力信号异常，在车载显示器上提示不同示警信号，以便司机能快速判断风险等级和危险来源；3)结合车速，提供合理、安全的控制策略，给司机充足的安全反应时间；
45.4)通过制定合理的策略，排除燃料电池内部产生的多余水分以及氢气回路积攒的氮气，有效保障燃料电池的性能和安全性，并且可以延长燃料电池使用寿命。由此，解决了相关技术中无法有效解决氢气由于自身易燃易爆的特性导致燃料电池汽车的安全性较低，无法解决燃料电池内部mea的含水量以及在氢气循环使用时排除杂质，无法有效提高燃料电池汽车的综合性能和延长使用寿命，提升用户使用体验等问题。
46.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种燃料电池车辆的氢气系统的结构示意图。
47.如图1和图2所示，该燃料电池车辆的氢气系统100包括：储氢设备1、安全阀2、燃料电池11、减压组件110、第一采集组件120和控制器12。
48.其中，安全阀2设置于储氢设备1与燃料电池11之间供氢管路上，减压组件110设置于安全阀2与燃料电池11之间供氢管路上，用于减小储氢设备与燃料电池之间供氢管路的压力波动；第一采集组件120用于采集减压组件后方供氢管路的压力数据，其中，压力数据包括当前压力值和一个或多个历史压力值；控制器12用于根据减压组件110后方供氢管路的当前压力值和一个或多个历史压力值计算供氢管路的实际压力波动值，在减压组件110后方供氢管路的当前压力值大于第一预设安全压力值或实际压力波动值大于第一预设安全波动值时，控制减压组件110执行预设减压动作和/或控制安全阀2执行预设安全动作，直到供氢管路的当前压力值小于或等于第一预设安全压力值、且实际压力波动值小于或等于第一预设安全波动值时，根据预设策略调节减压组件和/或安全阀。
49.其中，如图2所示，储氢设备1是氢瓶；减压组件110包括：1级减压阀3和2级减压阀4；第一采集组件120包括：第一压力传感器15、第一温度/压力一体传感器16和第一流量传感器17。
50.其中，第一预设安全压力值可以是用户事先设置的安全压力值，例如：使用压缩气态氢作为燃料，在环境温度15℃时，车载氢系统标称工作压力不超过70mpa，可根据实际情况进行调整，在此不做具体限定。
51.其中，第一预设安全波动值可以是用户事先设置的安全波动值，例如：供氢管路的实际压力波动值不超过15mpa或20mpa，可根据实际情况进行调整，在此不做具体限定。
52.其中，预设策略可以根据实际情况设定的策略，例如：当供氢管路压力值或是压力波动过大时，控制减压组件或是安全阀释放压力；当压力值或是压力波动在安全范围时，控制减压组件或是安全阀关闭阀门，停止释放压力，在此不做具体限定。
53.可以理解的是，本技术实施例中的储氢设备用于存储氢气；安全阀用于对储氢设备进行安全保护，当设备内压力超过规定时，自动打开排放设备内气体，防止压力过高从而发生事故；燃料电池可以将燃料通过化学反应生成水和电能以供车辆使用；减压组件主要
是用于减小储氢设备与燃料电池之间供氢管路的压力波动，可以延长管路的使用寿命以及保证燃料运输的安全性；第一采集组件用于采集减压组件后方供氢管路的压力数据，以便于随时检测管路是否发生泄露等状况，及时做出反应，保证车辆的安全；控制器用于在压力值或波动值大于设定的压力值或是波动值时，控制减压组件执行减压动作或安全阀执行安全动作，使其降低到标准值范围内，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
54.在本技术实施例中，控制器12进一步用于在减压组件110后方供氢管路的当前压力值大于预设安全压力值或实际压力波动值大于预设安全波动值时，生成第一报警提示信息，并基于第一报警提醒信息控制车辆执行第一预设报警动作。
55.其中，第一报警提示信息可以是在减压组件后方供氢管路压力超出安全值或是压力波动超过安全值时，生成“减压组件后方供氢管路导致氢气系统压力值异常！”或是“减压组件后方供氢管路导致氢气系统压力波动异常！”等报警信息显示于车机上，以便提示驾驶员氢气系统压力异常，在此不做具体限定。
56.其中，第一预设报警动作可以是车内灯光显示红色示警或是车内扬声器发出蜂鸣声等，在此不做具体限定。
57.可以理解的是，本技术实施例控制器还可以在压力值或是波动值大于预设值时，生成报警信息并控制车辆执行报警动作，以便于驾驶员可以快速判断风险等级和危险来源，提升用户使用体验。
58.在本技术实施例中，如图2所示，还包括：车速传感器14。
59.其中，车速传感器14用于采集车辆的当前车速；控制器12进一步用于在减压组件110后方供氢管路的当前压力值大于预设安全压力值或实际压力波动值大于预设安全波动值时，若当前车速大于第一预设车速，则控制减压组件110的当前开度调整至第一目标开度，并维持第一目标开度第一预设时长；若当前车速小于或等于第一预设车速、且大于或等于第二预设车速，则控制减压组件110的当前开度调整至第二目标开度，并维持第二目标开度第二预设时长，第一预设时长大于第二预设时长；若当前车速小于第二预设车速，则控制安全阀2关闭。
60.其中，第一预设车速可以是用户设定的车速，例如：车速超过80km/h或90km/h；第一目标开度可以是根据车速进行设定或调整，例如：车速超过80km/h时，减压组件的开度调整为原开度的50％；第一预设时长可以是根据车速进行设定或调整，例如：车速超过80km/h时，对应维持目标开度60s，可以根据实际情况进行设定或是调整，在此不做具体限定。
61.其中，第二预设车速可以是40km/h或是30km/h；第二目标开度可以是根据车速进行设定或调整，例如：车速为40km/h时减压组件的开度调整为原开度的50％；第二预设时长根据车速进行设定或调整，例如：车速为40km/h时，维持目标开度30s，可以根据实际情况进行设定或是调整，在此不做具体限定。
62.需要说明的是，以具体实施例为例，可以将车速分成几个区间如：车速大于等于80km/h，车速位于40km/h～80km/h之间，车速位于10km/h～40km/h之间，车速低于10km/h。当车速超过80km/h时，减压阀的开度调整为原开度的50％，并维持此开度60s；当车速位于40km/h～80km/h之间时，加压阀的开度调整均为原开度的50％，但是维持此开度的时间依次递减；车速位于10km/h～40km/h时，加压阀的开度调整依次递减，维持此开度的时间依次
递减，直至车速小于10km/h时，安全阀关闭。
63.可以理解的是，本技术实施例利用车速传感器采集车辆的当前车速，并在检测到减压组件后方供氢管路处压力信号异常时，根据当前车速利用控制器控制减压组件执行对应的调整，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
64.在本技术实施例中，如图1和图2所示，还包括：引射器6、泄压回路和第二采集组件。
65.其中，引射器6的出口与燃料电池阳极入口通过供氢管路相连；泄压回路与燃料电池阳极入口11-1的供氢管路并联，其中，泄压回路包括泄压阀7和排气管10，在泄压阀7打开时，引射器6的出口处的部分氢气经过泄压阀7进入排气管10排除；第二采集组件用于采集燃料电池阳极入口的供氢管路的压力数据，其中，压力数据包括当前压力值和一个或多个历史压力值；控制器12，用于根据燃料电池阳极入口11-1的供氢管路的一个或多个历史压力值计算供氢管路的实际压力波动值，在燃料电池阳极入口11-1的供氢管路的当前压力值大于第二预设安全压力值或实际压力波动值大于第二预设安全波动值时，控制泄压阀7打开泄压，直到燃料电池阳极入口11-1的供氢管路的当前压力值小于或等于第二预设安全压力值或实际压力波动值小于或等于第二预设安全波动值时，控制泄压阀7关闭。
66.其中，第二采集组件140包括：第二温度/压力一体传感器18、第二流量传感器19和第二压力传感器25。
67.其中，第二预设安全压力值可以是用户事先设置的安全压力值，例如：使用压缩气态氢作为燃料，在环境温度15℃时，车载氢系统标称工作压力不超过35mpa，可根据实际情况进行调整，在此不做具体限定。
68.其中，第二预设安全波动值可以是用户事先设置的安全波动值，例如：供氢管路的实际压力波动值不超过5mpa或10mpa，可根据实际情况进行调整，在此不做具体限定。
69.可以理解的是，本技术实施例引射器可以把高能量的燃气引射低能量的空气，并使两者在引射器内均匀混合，用燃气引射空气，保证燃烧器所需的热流量，保证燃烧火焰的稳定性；泄压回路可以在泄压阀打开时，引射器的出口处的部分氢气经过泄压阀进入排气管内排除，降低系统风险，提高安全性；第二采集组件用于采集燃料电池阳极入口的供氢管路的压力数据，以便于随时检测管路是否发生泄露等状况，及时做出反应，保证车辆的安全；控制器根据燃料电池阳极入口的供氢管路的当前压力值或是波动值控制泄压阀打开泄压，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
70.在本技术实施例中，控制器12进一步用于在燃料电池阳极入口11-1的供氢管路的当前压力值大于第二预设安全压力值或实际压力波动值大于第二预设安全波动值时，生成第二报警提示信息，并基于第二报警提醒信息控制车辆执行第二预设报警动作。
71.其中，第二报警提示信息可以是在燃料电池阳极入口的供氢管路导致压力超出安全值或是压力波动超过安全值时，生成“燃料电池阳极入口的供氢管路导致氢气系统压力值异常！”或是“燃料电池阳极入口的供氢管路导致氢气系统压力波动异常！”等报警信息显示于车机上，以便提示驾驶员氢气系统压力异常，在此不做具体限定。
72.其中，第二预设报警动作可以是车内灯光显示黄色示警或是车内扬声器发出蜂鸣
声等，在此不做具体限定。
73.可以理解的是，本技术实施例控制器在检测到燃料电池阳极入口的供氢管路处压力异常时，生成对应的报警提示信息并控制车辆执行报警动作，以便于驾驶员可以快速判断风险等级和危险来源，提升用户使用体验。
74.在本技术实施例中，控制器12进一步用于在控制安全阀执行预设安全动作，使得安全阀2关闭之后，检测到减压组件110后方供氢管路的当前压力值大于第一预设安全压力值或实际压力波动值大于第一预设安全波动值时，控制泄压阀7打开泄压，直到供氢管路的当前压力值小于或等于第二预设安全压力值、且实际压力波动值小于或等于第二预设安全波动值时，控制泄压阀7关闭。
75.可以理解的是，本技术实施例控制器控制安全阀执行安全动作，并使其关闭后，当安全阀全关仍压力异常报警时，控制泄压阀打开泄压，直至恢复至安全范围内后，控制泄压阀关闭，有效保障燃料电池汽车安全性，以及提高燃料电池汽车的综合性能，提升用户使用体验。
76.在本技术实施例中，还包括：排气排水回路和第三采集组件。
77.其中，排气排水回路与燃料电池阳极出口11-2相连，其中，排气排水回路包括氢水分离器8、排气排水阀9和排气管10，氢水分离器8用于分离燃料电池阳极出口11-2的管路中的氢气和水，并将氢气送入引射器6的入口，当排气排水阀9打开时，燃料电池阳极出口11-2的管路中的水和氮气经过排气排水阀9进入排气管10排除；第三采集组件用于采集燃料电池11的实际电流和实际电压，并采集燃料电池11与氢水分离器8之间管路的实际氮气浓度；控制器12用于根据实际电流和实际电压计算燃料电池11内部产生的实际水量，并在实际水量大于预设水量，或者，实际氮气浓度大于预设浓度时，控制排气排水阀9打开，直到实际水量小于预设水量，且实际氮气浓度小于预设浓度时，控制排气排水阀9关闭。
78.其中，如图2所示，第三采集组件包括：第三温度/压力一体传感器20、第三流量传感器21和氮气浓度传感器22。
79.其中，燃料电池11的实际电流和实际电压主要是用图2所示的电流传感器23和电压传感器24测量的。
80.其中，预设水量可以是用户事先设置的水量，例如：燃料电池内部产生的实际水量可根据车辆的具体情况进行设定和调整，在此不做具体限定。
81.其中，预设浓度可以是用户事先设置的水量，例如：车内用于燃料动力电池排水的排水管内氢气浓度不得超过5％，在此不做具体限定。
82.可以理解的是，本技术实施例排气排水回路用于排除燃料电池内部产生的多余水分以及氢气回路积攒的氮气；第三采集组件用于采集燃料电池的实际电流和实际电压以及燃料电池与氢水分离器之间管路的实际氮气浓度，并利用控制器控制排气排水阀打开，直至水量和氮气浓度达到合适范围时，控制排气排水阀关闭，可以有效保障燃料电池的性能和安全性，并且可以延长燃料电池使用寿命。
83.在本技术实施例中，还包括：比例阀5。
84.其中，比例阀5用于调节储氢设备与燃料电池之间供氢管路中氢气的流量，其中，比例阀的阀门开度与流量成正比；第二采集组件140还用于采集燃料电池阳极入口11-1处氢气的实际温度和燃料电池阳极入口的供氢管路的实际流量；控制器12进一步用于根据实
际电流和实际电压匹配氢气的需求质量流量，并根据当前压力值、实际温度和实际流量计算燃料电池阳极入口氢气的实际质量流量，并根据需求质量流量和实际质量流量匹配调节值，利用调节值调节比例阀的开度至目标开度，直到实际质量流量满足需求质量流量。
85.可以理解的是，本技术实施例比例阀用于调节储氢设备与燃料电池之间供氢管路中氢气的流量，通过采集多条氢气管路温度/压力/流量信号，并结合样车标定数据，根据需求实时调节比例阀开度，以保障燃料汽车性能始终处于最佳。
86.根据本技术实施例提出的燃料电池车辆的氢气系统，通过压力传感器检测各个管路内部压力，在检测到不同压力信号异常时，在车载显示器上显示不同的示警信息，便于驾驶员快速判断风险来源，并结合车速等提供合理的控制策略，在压力过大时，首先打开安全阀或是减压阀释放一定的压力使其趋于安全范围内，当安全阀或是减压阀失效的状况下，控制器控制泄压阀和排清排气阀开启直至压力正常，多重保障可以降低系统风险，提高安全性，并且通过采集多条氢气管路温度/压力/流量信号，并结合样车标定数据，根据需求实时调节比例阀开度，以保障燃料汽车性能始终处于最佳，排除燃料电池内部产生的多余水分以及氢气回路积攒的氮气，有效保障燃料电池的性能和安全性，并且可以延长燃料电池使用寿命。由此，解决了相关技术中无法有效解决氢气由于自身易燃易爆的特性导致燃料电池汽车的安全性较低，降低用户使用体验等问题。
87.下面将结合图2、图3、图4及图5对燃料电池车辆的氢气系统详细阐述，具体如下：
88.其中，燃料电池车辆氢气系统如图2所示，包括：氢气主循环回路、氢气泄压回路和排氢排水回路，工作原理具体如下：
89.氢气主循环回路：氢瓶1中的高压氢气，依次经过安全阀2、1级减压阀3、2级减压阀4、比例阀5以及中间的连接管路，进入引射器6主进口；从引射器6出口的氢气进入燃料电池阳极入口11-1，在燃料电池11内反应后，残留的氢气从燃料电池阳极出口11-1，经过氢水分离器8，进入引射器6次入口，与引射器6主进口的氢气混合后进入燃料电池11。
90.氢气泄压回路：氢气泄压管路与燃料电池阳极入口11-1管路并联，且都与引射器6出口连接，当氢气进入燃料电池压力超过限值时，控制器12根据策略给泄压阀7发射开度信号，泄压阀7开启后，部分氢气经泄压阀7进入排气管10后排出。
91.氢气排氢排水回路：此回路包含氢水分离器8、排氢排水阀9、排气管10以及中间的连接管路，然后控制器12根据燃料电池功率查表可以发射排氢排水阀开关频率信号，或者当阳极出口11-2氮气浓度达到限值时，发射排氢排水阀开启持续信号，将混杂的氮气排出。
92.上述所有连接均为管道连接，1级减压阀3出口安装有第一压力传感器15；2级减压阀4出口安装有第二压力传感器25；在2级减压阀4出口和引射器6主入口之间的管道上安装有第一温度/压力一体传感器16和第一流量传感器17；在氢水分离器8出口和引射器6次入口之间的管道上安装有第二温度/压力一体传感器18和第二流量传感器19；在引射器6出口和燃料电池11入口之间的管道上安装有第三温度/压力一体传感器20和第三流量传感器21；在燃料电池11出口和氢水分离器8之间的管道上安装有氮气浓度传感器22；在燃料电池11外外部安装电流传感器23和电压传感器24。
93.燃料电池车辆氢气系控制原理及控制策略，包括燃料电池汽车安全控制方法和燃料电池汽车性能优化控制方法。具体地：
94.燃料电池汽车安全控制方法的实施步骤如图3所示，具体如下：
95.s1：安全阀开启，氢气系统正常供气；
96.s2：对减压阀后方的压力信号值进行判断；
97.s3：当减压阀后方管路压力超出设定安全值或者压力波动超过设定安全值时；
98.s4.1：控制器将报警信号传给显示器(红色示警)，提示司机氢气系统压力异常。
99.s4.2：根据车速信号同步判断汽车行驶工况。
100.s5、s6：当车速超过80km/h时，减压阀的开度调整为原开度的50％，并维持此开度60s；当车速位于40km/h～80km/h之间时，加压阀的开度调整均为原开度的50％，但是维持此开度的时间依次递减；车速位于10km/h～40km/h时，加压阀的开度调整依次递减，维持此开度的时间依次递减，直至车速小于10km/h时，安全阀关闭。
101.s7：当安全阀全关仍压力异常报警时，泄压阀、排氢排水阀全开。
102.s8：对燃料电池入口管路压力信号值进行判断；
103.s9：当燃料电池入口管路压力超出设定安全值或者压力波动超过设定安全值时；
104.s4.1：控制器将报警信号传给显示器(黄色示警)，提示司机氢气系统压力异常。
105.s11：与s4.1同步，泄压阀打开，控制器根据策略调整管路压力，并循环判定，直至压力正常。
106.s10：当燃料电池入口管路压力正常时，泄压阀常关；
107.s12、s13：此时比例阀、排氢排水阀根据策略开关，以保障燃料电池性能最优。
108.燃料电池汽车安全性能优化控制方法实施步骤如图4和图5所示，具体如下：
109.s12.1：根据燃料电池需求电流a、电压v查表，可以计算得到氢气需求质量流量m0；
110.s12.2：根据燃料电池入口处氢气的温度t2、压力p2、流量q2，可以计算得到入口氢气实际质量流量m2；
111.s12.3：需求调整量＝m0-m2，根据调整量查表可以得到对应的比例阀开度；
112.s12.4：比例阀根据标定策略调整阀开度；
113.s12.5：根据燃料电池入口处氢气的温度t2、压力p2、流量q2，可以计算得到调整后入口氢气实际质量流量m2*；
114.s12.6：需求调整量*＝m0-m2*，根据调整量*查表可以得到对应的比例阀开度；
115.重复步骤s12.4、s12.5、s12.6，直到需求调整量满足误差范围要求；
116.s12.7：需求调整量≤误差范围要求，比例阀调整结束。
117.另一方面，控制燃料电池汽车含水量和氮气浓度对性能也尤其重要，排氢排水策略详见图4，步骤如下：
118.s13.1：根据燃料电池电流a、电压v查表，可以计算得到燃料电池内部产水量m水；
119.s13.2、s13.3：当燃料电池出口处氮气浓度c氮≥c氮安，或者当产水量m水≥m水安；
120.s13.4：排氢排水阀按标定策略开启。
121.需要说明的是，燃料电池汽车安全控制策略优先级高于性能优化控制策略，以最大程度保障人员安全以及汽车安全；性能优化策略中，比例阀控制策略与排氢排水控制策略并行，无先后之分，共同使燃料电池汽车性能达到最优状态。
122.综上，本技术实施例为保障燃料汽车安全，为燃料汽车制定了多重安全保护机制：1)在一级减压阀及二级减压阀后安装单独的压力传感器感器，用于监测高压管路压力，在
燃料电池入口管路安装温度/压力一体传感器，用于监测燃料电池入口管路温度/压力；2)根据不同压力信号异常，在车载显示器上提示不同示警信号，以便司机能快速判断风险等级和危险来源；3)结合车速，提供合理、安全的控制策略，给司机充足的安全反应时间；4)为保障燃料汽车安全，在安全阀后面安装一级减压阀、二级减压阀，可以有效减小氢气系统压力波动；5)为保障燃料汽车安全，在系统判断安全阀失效的情况下，可以通过控制策略实现泄压阀、排氢排水阀全开，降低系统风险，提高安全性；6)为保障燃料汽车性能最佳，通过采集多条氢气管路温度/压力/流量信号，并结合样车标定数据，根据需求实时调节比例阀开度，以保障燃料汽车性能始终处于最佳；7)为保障燃料汽车性能最佳，通过制定合理的策略，排除燃料电池内部产生的多余水分以及氢气回路积攒的氮气，有效保障燃料电池的性能和安全性，并且可以延长燃料电池使用寿命。
123.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的燃料电池车辆的氢气系统的控制方法。
124.图6是本技术实施例的燃料电池车辆的氢气系统的控制方法的流程示意图。
125.如图6所示，该燃料电池车辆的氢气系统的控制方法，包括以下步骤：
126.在步骤s101中，采集减压组件后方供氢管路的压力数据，其中，压力数据包括当前压力值和一个或多个历史压力值。
127.可以理解的是，本技术实施例通过采集供氢管路中的压力数据，便于驾驶员随时了解相关状况，为后续压力值过大时执行相关操作做准备。
128.在步骤s102中，根据减压组件后方供氢管路的当前压力值和一个或多个历史压力值计算供氢管路的实际压力波动值。
129.可以理解的是，本技术实施例通过采集供氢管路的当前压力值和历史压力值得到其实际的压力波动值，以便于后续压力波动较大时执行相关操作做准备。
130.在步骤s103中，在减压组件后方供氢管路的当前压力值大于第一预设安全压力值或实际压力波动值大于第一预设安全波动值时，控制减压组件执行预设减压动作和/或控制安全阀执行预设安全动作，直到供氢管路的当前压力值小于或等于第一预设安全压力值、且实际压力波动值小于或等于第一预设安全波动值时，根据预设策略调节减压组件和/或安全阀。
131.可以理解的是，本技术实施例在供氢管路的压力值以及压力波动值较大时，控制减压组件和安全阀执行相关动作释放压力，根据具体情况条件减压组件和安全阀，直至压力达到正常值时，降低系统风险，提高安全性。
132.需要说明的是，前述对燃料电池车辆的氢气系统实施例的解释说明也适用于该实施例的燃料电池车辆的氢气系统的控制方法，此处不再赘述。
133.根据本技术实施例提出的燃料电池车辆的氢气系统的控制方法，通过获取减压组件后方供氢管路的压力值和压力波动值，在供氢管路的压力值以及压力波动值较大时，控制减压组件和安全阀执行相关动作释放压力，根据具体情况条件减压组件和安全阀，直至压力达到正常值时，降低系统风险，提高安全性。由此，解决了相关技术中无法有效解决氢气由于自身易燃易爆的特性导致燃料电池汽车的安全性较低，降低用户体验等问题。
134.本技术实施例还提供一种车辆，包括如上述的燃料电池车辆的氢气系统。
135.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
136.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
137.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
138.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列，现场可编程门阵列等。
139.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
140.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。