檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容涉及用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的設(shè)備和方法。更具體地，本公開內(nèi)容涉及用于確定先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的設(shè)備和方法，其中，該先導(dǎo)式電磁閥在氫氣罐中使用并且開啟或切斷為供給至電池組的氫氣的通道。
【背景技術(shù)】
[0002]使用氫氣和氧氣的化學(xué)反應(yīng)以獲得車輛的推進(jìn)動(dòng)力的燃料電池車輛的核心元件可包括:其中氫氣與氧氣反應(yīng)的電池組、電池組的外圍部件、和儲(chǔ)氫系統(tǒng)。
[0003]通常，使用高壓儲(chǔ)氫方法，這是儲(chǔ)氫系統(tǒng)目前可以被商業(yè)化的一項(xiàng)技術(shù)。高壓儲(chǔ)氫技術(shù)的核心元件可包括儲(chǔ)氫容器、用于高壓氫氣的電磁閥、和高壓調(diào)壓器。
[0004]電磁閥通?？杀环殖芍眲?dòng)式和先導(dǎo)閥式。直動(dòng)式是將阻斷一個(gè)節(jié)流孔的柱塞移動(dòng)到電磁單元的方法并且具有簡單的結(jié)構(gòu)。
[0005]另一方面，先導(dǎo)閥類型被分成主通道和先導(dǎo)通道兩種類型的通道并且當(dāng)電磁單元操縱阻斷先導(dǎo)通道的柱塞時(shí)開啟先導(dǎo)通道。先導(dǎo)閥類型基于以下原理，即，開啟先導(dǎo)通道使得主通道周圍的壓力等于罐的壓力并且當(dāng)兩個(gè)壓力相同時(shí)開啟堵塞主通道的柱塞。
[0006]先導(dǎo)閥類型的電磁閥具有的優(yōu)勢(shì)在于，可以用小的力量(電磁)開啟高壓閥。用于燃料電池車輛的壓力大約是700bar，這是相當(dāng)高的壓力。因此，先導(dǎo)閥類型的電磁閥主要用于在高壓情況下以較小的力驅(qū)動(dòng)閥門順暢地通過電磁鐵。
[0007]同時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)包含電磁閥的電磁單元的方法通常被分成DC恒定電壓施加類型和PWM施加類型兩種方法。DC恒定電壓施加類型具有以下優(yōu)勢(shì)，即，消耗恒定電流并且操作簡單，但是具有以下缺點(diǎn)，BP,電流消耗不能減小并且從長時(shí)間來看會(huì)從電磁鐵產(chǎn)生熱量。
[0008]另一方面，PWM施加類型具有比DC施加類型更復(fù)雜的操作，但是可通過使用當(dāng)需要大的電流時(shí)在前期施加大電流并且以小電流保持閥門處于開啟狀態(tài)的方法來控制電流以減少電磁鐵產(chǎn)生的熱量和功率消耗。
[0009]在通過上述方法控制先導(dǎo)式電磁閥的情況下，由于罐的內(nèi)部和外部之間的壓力差導(dǎo)致閥門開啟時(shí)間會(huì)顯示出巨大的差異。
[0010]詳細(xì)描述該差異，在罐內(nèi)部壓力等于罐外部壓力的情況下，就是說，罐內(nèi)部壓力等于高壓管的壓力，在施加閥門開啟信號(hào)時(shí)，在主通道開啟之后立即開啟先導(dǎo)通道的同時(shí)，先導(dǎo)式電磁閥完全開啟。
[0011]另一方面，在罐內(nèi)部壓力不等于罐外部壓力的情況下，當(dāng)施加閥門開啟信號(hào)時(shí)，主通道開啟但先導(dǎo)通道并未在主通道開啟之后立即開啟，而是在直至罐內(nèi)部壓力等于罐外部壓力的預(yù)定時(shí)間過去之后先導(dǎo)通道才被開啟。
[0012]因此，在罐內(nèi)部壓力不等于罐外部壓力的情況下，如上所述，因?yàn)橹敝猎诮?jīng)過了形成相同壓力情況的時(shí)間過去之后閥門才完全開啟，出現(xiàn)了對(duì)于電池組而言提供閥門開啟信號(hào)和開啟閥門時(shí)實(shí)際產(chǎn)生的氫氣之間的時(shí)間延遲。
[0013]因?yàn)閮?chǔ)氫系統(tǒng)具有約700bar的高壓環(huán)境，所以難以安裝用于柱塞以便直接檢測(cè)閥門位置的位置傳感器等。因此，不能由傳感器檢查閥門是否開啟，因此難以找出何時(shí)向電池組提供燃料的精確時(shí)間。
[0014]同時(shí)，由于提供氫的時(shí)間延遲問題，難以安裝傳感器的問題等，相關(guān)技術(shù)使用用于計(jì)算在非常嚴(yán)格狀態(tài)下(如在設(shè)計(jì)氫氣罐的時(shí)候，700bar的罐內(nèi)部壓力和管的內(nèi)部壓力不存在的情況下)氫何時(shí)提供給電池組的時(shí)間的方法。
[0015]因此，需要開發(fā)用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的新方法和設(shè)備。
[0016]在【背景技術(shù)】部分所公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明【背景技術(shù)】的理解，因此，其可能包含并不構(gòu)成已為該國本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本公開內(nèi)容提供了用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的設(shè)備和方法，其能夠在不增加單獨(dú)的傳感器的情況下通過使用現(xiàn)有設(shè)備迅速并準(zhǔn)確地確定閥門是否開啟O
[0018]一方面，本公開內(nèi)容提供用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的方法，該方法包括:接收閥門開啟命令；確定響應(yīng)于該閥門開啟命令的閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)是否異常；在確定閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)正常的情況下，檢查高壓氫氣管內(nèi)部的壓力；以及在檢查的壓力滿足閥門開啟條件時(shí)輸出閥門開啟信號(hào)。
[0019]在示例性實(shí)施方式中，用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的方法可進(jìn)一步包括:在接收閥門開啟命令之前，準(zhǔn)備等待閥門開啟命令的輸入，其中，在準(zhǔn)備中，可輸出閥門關(guān)閉信號(hào)。
[0020]在另一示例性實(shí)施方式中，如果通過比較閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)確定閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)異常，那么處理可前進(jìn)至準(zhǔn)備輸出閥門關(guān)閉信號(hào)。
[0021]在又一示例性實(shí)施方式中，閥門開啟條件可設(shè)定為以預(yù)定周期測(cè)量高壓氫氣管內(nèi)部的壓力并且通過比較連續(xù)測(cè)量的值在壓力差保持在預(yù)先設(shè)定的參考?jí)毫χ狄韵麻L達(dá)預(yù)先設(shè)定的參考時(shí)間以上時(shí)開啟閥門。
[0022]在又一示例性實(shí)施方式中，閥門開啟條件可設(shè)定為以約10ms的周期測(cè)量高壓氫氣管內(nèi)部壓力并且通過比較連續(xù)測(cè)量的值在壓力差保持在值2MPa以下長達(dá)500ms以上時(shí)確定閥門開啟。
[0023]在又一示例性實(shí)施方式中，在壓力的檢查中，可以確定在閥門開啟條件滿足之前閥門是關(guān)閉的并輸出閥門關(guān)閉信號(hào)。
[0024]在另一不例性實(shí)施方式中，閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)可以是PWM輸入/輸出信號(hào)。
[0025]另一方面，本公開內(nèi)容提供一種用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的設(shè)備，該設(shè)備包括:先導(dǎo)式電磁閥，布置在氫氣罐的出口處；高壓氫氣管，被配置為連接在先導(dǎo)式電磁閥和燃料電池組之間；壓力傳感器，布置在高壓氫氣管中以測(cè)量管內(nèi)部的壓力；以及控制器，被配置為確定先導(dǎo)式電磁閥是否開啟，其中，控制器被配置為從壓力傳感器接收管內(nèi)部的壓力以在管內(nèi)部的壓力的改變滿足預(yù)先設(shè)定的閥門開啟條件時(shí)確定閥門開啟并且輸出閥門開啟信號(hào)。
[0026]在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，控制器可被配置為從上部控制器接收閥門開啟命令，在接收閥門開啟命令之前輸出閥門關(guān)閉信號(hào)，并且只有當(dāng)接收閥門開啟命令時(shí)才基于是否滿足閥門開啟條件確定閥門是否開啟。
[0027]在另一示例性實(shí)施方式中，控制器可被配置為只有當(dāng)通過比較輸入閥門開啟命令時(shí)的閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)確定閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)不異常時(shí)才基于是否滿足閥門開啟條件確定閥門是否開啟，并且如果確定閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)異常，那么輸出閥門關(guān)閉信號(hào)。
[0028]在又一示例性實(shí)施方式中，閥門開啟條件可設(shè)定為以預(yù)定周期測(cè)量高壓氫氣管內(nèi)部的壓力并且通過比較連續(xù)測(cè)量的值確定在壓力差保持在預(yù)先設(shè)定的參考?jí)毫χ狄韵麻L達(dá)預(yù)先設(shè)定的參考時(shí)間以上時(shí)確定閥門開啟。
[0029]在又一示例性實(shí)施方式中，閥門開啟條件可設(shè)定為以約10ms的周期測(cè)量高壓氫氣管內(nèi)部的壓力并且通過比較連續(xù)測(cè)量的值在壓力差保持在值2MPa以下長達(dá)500ms時(shí)確定閥門開啟。
[0030]在又一不例性實(shí)施方式中，閥門驅(qū)動(dòng)輸入/輸出信號(hào)可以是PWM輸入/輸出信號(hào)。
[0031]如上所述，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于檢測(cè)氫氣罐的先導(dǎo)式電磁閥的開啟和關(guān)閉的方法和設(shè)備是如下的。
[0032]第一，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，可以立即準(zhǔn)確地確定高壓電磁閥內(nèi)部的閥門