本發(fā)明涉及煤礦運(yùn)輸車(chē)，具體為一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦是人類(lèi)在富含煤炭的礦區(qū)開(kāi)采煤炭資源的區(qū)域，一般分為井工煤礦和露天煤礦。當(dāng)煤層離地表遠(yuǎn)時(shí)，一般選擇向地下開(kāi)掘巷道采掘煤炭，此為井工煤礦。當(dāng)煤層距地表的距離很近時(shí)，一般選擇直接剝離地表土層挖掘煤炭，此為露天煤礦，煤礦安全規(guī)程第135條要求，煤礦井下空氣中二氧化碳及有害氣體(co、no2、h2s、so2等)的允許最高濃度規(guī)定，及煤礦井下受通風(fēng)條件限制，井下空氣質(zhì)量比較差，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，改善井下空氣質(zhì)量。

2、現(xiàn)有的煤礦井下無(wú)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的膠輪車(chē)在使用，道路車(chē)輛對(duì)于氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用日漸成熟、示范規(guī)模逐漸增大，例如重卡、輕卡、公交車(chē)乘用車(chē)等，但是氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的工作響應(yīng)時(shí)間與電動(dòng)車(chē)和燃油車(chē)的工作響應(yīng)時(shí)間相比，較滯后；氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率升降方法不匹配，會(huì)導(dǎo)致氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)能耗高，為此，提出一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，包括以下步驟：

3、s1、煤礦運(yùn)輸車(chē)系統(tǒng)啟動(dòng)與自檢；

4、s2、高壓系統(tǒng)預(yù)充；

5、s3、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行控制；

6、s4、功率分級(jí)調(diào)節(jié)；

7、s5、故障處理。

8、作為優(yōu)選，上述在s1中，當(dāng)急停開(kāi)關(guān)處于釋放狀態(tài)時(shí)，鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至acc檔，甲烷傳感器檢測(cè)到濃度低于1％且無(wú)報(bào)警時(shí)，車(chē)載vcu被上電喚醒，與bms和pdu通過(guò)can通訊連接；

9、vcu檢測(cè)bms無(wú)嚴(yán)重故障后，向bms發(fā)送高壓上電指令，完成高壓上電后，pdu內(nèi)部的dc/dc降壓模塊開(kāi)始工作，為整車(chē)提供低壓電并喚醒電氣設(shè)備；

10、vcu采集相關(guān)電氣設(shè)備數(shù)據(jù)，vcu檢測(cè)相關(guān)電氣設(shè)備無(wú)嚴(yán)重故障后，鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至on檔，vcu發(fā)送pdu上高壓指令，pdu自動(dòng)預(yù)充高壓輸出端，電機(jī)控制器、油泵電機(jī)自動(dòng)預(yù)充上高壓電，完成上電。

11、作為優(yōu)選，上述所述低壓電的電壓為dc24v。

12、作為優(yōu)選，上述在s2中，駕駛員通過(guò)fcev模式開(kāi)關(guān)選擇車(chē)輛工作模式；

13、在ev模式下釋放狀態(tài)時(shí)，車(chē)輛處于純電動(dòng)模式；按下開(kāi)關(guān)切換至fcev模式時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始準(zhǔn)備氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)工作；

14、若氫氣濃度測(cè)量值低于設(shè)定值，燃料電池系統(tǒng)的升壓模塊自動(dòng)預(yù)充上電，確保發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的高壓電供應(yīng)；

15、若氫氣濃度值高于設(shè)定值，則不上電。

16、作為優(yōu)選，上述在s3中，當(dāng)模式開(kāi)關(guān)處于fcev模式，且鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至start檔或start檔時(shí)，vcu發(fā)出氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)電堆啟動(dòng)命令和驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備命令；

17、vcu根據(jù)鋰離子蓄電池電源的當(dāng)前溫度，調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)和輸出功率，確保電池溫度在1℃以下時(shí)請(qǐng)求較低壓電，1℃及以上時(shí)請(qǐng)求高壓電；

18、氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)功率加載由低向高逐步加大。

19、作為優(yōu)選，上述所述高壓電的電壓為dc585v。

20、作為優(yōu)選，上述在s4中，根據(jù)鋰離子蓄電池的soc狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

21、作為優(yōu)選，上述所述soc低于70％，請(qǐng)求一檔功率15kw，工作至soc≥75％，請(qǐng)求功率為0kw，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)；

22、soc≤60％，請(qǐng)求二檔功率30kw，工作至soc≥65％，請(qǐng)求一檔功率15kw；

23、soc≤50％，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率≥35kw，請(qǐng)求三檔功率50kw，工作至soc≥55％，且電機(jī)功率≤30kw，請(qǐng)求二檔功率30kw；

24、soc≤40％，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率≥35kw，請(qǐng)求四檔功率70kw，工作至soc≥45％，且電機(jī)功率≤30kw，請(qǐng)求三檔功率50kw。

25、作為優(yōu)選，上述在s5中，在fcev模式運(yùn)行下，fcu監(jiān)測(cè)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)故障達(dá)到最高等級(jí)時(shí)，fcu發(fā)出停機(jī)指令，vcu自動(dòng)切換至ev模式，不影響整車(chē)正常行駛；

26、vcu實(shí)時(shí)監(jiān)控鋰離子蓄電池電源、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，鋰離子蓄電池電源、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)故障達(dá)到最高等級(jí)時(shí)，整車(chē)下高壓電停車(chē)。

27、本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：

28、一、通過(guò)在啟動(dòng)高壓系統(tǒng)之前，通過(guò)甲烷和氫氣濃度檢測(cè)，確保環(huán)境安全，避免在危險(xiǎn)氣體濃度過(guò)高的情況下啟動(dòng)車(chē)輛，從而保障駕駛員和車(chē)輛的安全，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、鋰離子蓄電池電源及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并在檢測(cè)到嚴(yán)重故障時(shí)采取相應(yīng)措施，如切換至ev模式或整車(chē)下高壓電停車(chē)，有效防止故障擴(kuò)大，保護(hù)整車(chē)安全性能。

29、二、通過(guò)鋰離子蓄電池的soc狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳效率區(qū)間，提高能源利用效率，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率響應(yīng)快，能夠滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的加速及爬坡功率需求，提升車(chē)輛的動(dòng)力性能和運(yùn)行效率。

30、三、通過(guò)精細(xì)的功率分級(jí)調(diào)節(jié)策略，先低壓上電再高壓上電，通過(guò)對(duì)甲烷、氫氣濃度檢測(cè)完成后進(jìn)行高壓上電，減少不必要的能量浪費(fèi)，降低氫氣能耗標(biāo)準(zhǔn)，提高整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)直接將氫氣的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率。

31、四、氫氣作為能量源，其加注時(shí)間遠(yuǎn)短于常規(guī)鋰離子蓄電池的充電時(shí)間，幾分鐘內(nèi)即可加滿(mǎn)氫氣，大大提高了車(chē)輛的使用效率和便利性，提供ev和fcev兩種工作模式，駕駛員可根據(jù)實(shí)際需求選擇最適合的運(yùn)行模式，提升駕駛體驗(yàn)，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中只產(chǎn)生水，實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)環(huán)境友好，符合綠色能源的發(fā)展趨勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：在s1中，當(dāng)急停開(kāi)關(guān)處于釋放狀態(tài)時(shí)，鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至acc檔，甲烷傳感器檢測(cè)到濃度低于1％且無(wú)報(bào)警時(shí)，車(chē)載vcu被上電喚醒，與bms和pdu通過(guò)can通訊連接；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：所述低壓電的電壓為dc24v。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：在s2中，駕駛員通過(guò)fcev模式開(kāi)關(guān)選擇車(chē)輛工作模式；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：在s3中，當(dāng)模式開(kāi)關(guān)處于fcev模式，且鑰匙開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至start檔或start檔時(shí)，vcu發(fā)出氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)電堆啟動(dòng)命令和驅(qū)動(dòng)電機(jī)準(zhǔn)備命令；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：所述高壓電的電壓為dc585v。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：在s4中，根據(jù)鋰離子蓄電池的soc狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：所述soc低于70％，請(qǐng)求一檔功率15kw，工作至soc≥75％，請(qǐng)求功率為0kw，氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，其特征在于：在s5中，在fcev模式運(yùn)行下，fcu監(jiān)測(cè)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)故障達(dá)到最高等級(jí)時(shí)，fcu發(fā)出停機(jī)指令，vcu自動(dòng)切換至ev模式，不影響整車(chē)正常行駛；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及煤礦運(yùn)輸車(chē)技術(shù)領(lǐng)域，且公開(kāi)了一種煤礦運(yùn)輸車(chē)輛氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，包括以下步驟：S1、煤礦運(yùn)輸車(chē)系統(tǒng)啟動(dòng)與自檢；S2、高壓系統(tǒng)預(yù)充；S3、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行控制；S4、功率分級(jí)調(diào)節(jié)；S5、故障處理，通過(guò)在啟動(dòng)高壓系統(tǒng)之前，通過(guò)甲烷和氫氣濃度檢測(cè)，確保環(huán)境安全，避免在危險(xiǎn)氣體濃度過(guò)高的情況下啟動(dòng)車(chē)輛，從而保障駕駛員和車(chē)輛的安全，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、鋰離子蓄電池電源及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，并在檢測(cè)到嚴(yán)重故障時(shí)采取相應(yīng)措施，有效防止故障擴(kuò)大，保護(hù)整車(chē)安全性能，鋰離子蓄電池的SOC狀態(tài)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，確保發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳效率區(qū)間。

技術(shù)研發(fā)人員：賈福強(qiáng),張宏財(cái),李立青,任永力,趙輝,郭金龍,王健,王宏洋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：冀凱河北機(jī)電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28