本發(fā)明涉及煤礦運輸車，具體為一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法。

背景技術(shù)：

1、煤礦是人類在富含煤炭的礦區(qū)開采煤炭資源的區(qū)域，一般分為井工煤礦和露天煤礦。當煤層離地表遠時，一般選擇向地下開掘巷道采掘煤炭，此為井工煤礦。當煤層距地表的距離很近時，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，及煤礦井下受通風條件限制，井下空氣質(zhì)量比較差，實現(xiàn)節(jié)能減排，改善井下空氣質(zhì)量。

2、現(xiàn)有的煤礦井下無氫燃料電池發(fā)動機的膠輪車在使用，道路車輛對于氫燃料電池發(fā)動機的應(yīng)用日漸成熟、示范規(guī)模逐漸增大，例如重卡、輕卡、公交車乘用車等，但是氫燃料電池發(fā)動機的工作響應(yīng)時間與電動車和燃油車的工作響應(yīng)時間相比，較滯后；氫燃料電池發(fā)動機功率升降方法不匹配，會導致氫燃料電池發(fā)動機能耗高，為此，提出一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，包括以下步驟：

3、s1、煤礦運輸車系統(tǒng)啟動與自檢；

4、s2、高壓系統(tǒng)預充；

5、s3、發(fā)動機啟動和運行控制；

6、s4、功率分級調(diào)節(jié)；

7、s5、故障處理。

8、作為優(yōu)選，上述在s1中，當急停開關(guān)處于釋放狀態(tài)時，鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)至acc檔，甲烷傳感器檢測到濃度低于1％且無報警時，車載vcu被上電喚醒，與bms和pdu通過can通訊連接；

9、vcu檢測bms無嚴重故障后，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降壓模塊開始工作，為整車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檢測相關(guān)電氣設(shè)備無嚴重故障后，鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)至on檔，vcu發(fā)送pdu上高壓指令，pdu自動預充高壓輸出端，電機控制器、油泵電機自動預充上高壓電，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fcev模式開關(guān)選擇車輛工作模式；

13、在ev模式下釋放狀態(tài)時，車輛處于純電動模式；按下開關(guān)切換至fcev模式時，系統(tǒng)開始準備氫燃料電池發(fā)動機工作；

14、若氫氣濃度測量值低于設(shè)定值，燃料電池系統(tǒng)的升壓模塊自動預充上電，確保發(fā)動機輔助系統(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，當模式開關(guān)處于fcev模式，且鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)至start檔或start檔時，vcu發(fā)出氫燃料電池發(fā)動機電堆啟動命令和驅(qū)動電機準備命令；

17、vcu根據(jù)鋰離子蓄電池電源的當前溫度，調(diào)整發(fā)動機的工作狀態(tài)和輸出功率，確保電池溫度在1℃以下時請求較低壓電，1℃及以上時請求高壓電；

18、氫燃料電池發(fā)動機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)，動態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動機的輸出功率。

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

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

23、soc≤50％，且驅(qū)動電機功率≥35kw，請求三檔功率50kw，工作至soc≥55％，且電機功率≤30kw，請求二檔功率30kw；

24、soc≤40％，且驅(qū)動電機功率≥35kw，請求四檔功率70kw，工作至soc≥45％，且電機功率≤30kw，請求三檔功率50kw。

25、作為優(yōu)選，上述在s5中，在fcev模式運行下，fcu監(jiān)測氫燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)的運行狀態(tài)，系統(tǒng)故障達到最高等級時，fcu發(fā)出停機指令，vcu自動切換至ev模式，不影響整車正常行駛；

26、vcu實時監(jiān)控鋰離子蓄電池電源、驅(qū)動電機的運行狀態(tài)，鋰離子蓄電池電源、驅(qū)動電機系統(tǒng)故障達到最高等級時，整車下高壓電停車。

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、通過在啟動高壓系統(tǒng)之前，通過甲烷和氫氣濃度檢測，確保環(huán)境安全，避免在危險氣體濃度過高的情況下啟動車輛，從而保障駕駛員和車輛的安全，實時監(jiān)測氫燃料電池發(fā)動機、鋰離子蓄電池電源及驅(qū)動電機的運行狀態(tài)，并在檢測到嚴重故障時采取相應(yīng)措施，如切換至ev模式或整車下高壓電停車，有效防止故障擴大，保護整車安全性能。

29、二、通過鋰離子蓄電池的soc狀態(tài)和驅(qū)動電機的功率需求，動態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動機的輸出功率，確保發(fā)動機工作在最佳效率區(qū)間，提高能源利用效率，氫燃料電池發(fā)動機的輸出功率響應(yīng)快，能夠滿足驅(qū)動電機的加速及爬坡功率需求，提升車輛的動力性能和運行效率。

30、三、通過精細的功率分級調(diào)節(jié)策略，先低壓上電再高壓上電，通過對甲烷、氫氣濃度檢測完成后進行高壓上電，減少不必要的能量浪費，降低氫氣能耗標準，提高整車的經(jīng)濟性，氫燃料電池發(fā)動機直接將氫氣的化學能轉(zhuǎn)換為電能，相比傳統(tǒng)內(nèi)燃機具有更高的能量轉(zhuǎn)換效率。

31、四、氫氣作為能量源，其加注時間遠短于常規(guī)鋰離子蓄電池的充電時間，幾分鐘內(nèi)即可加滿氫氣，大大提高了車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)實際需求選擇最適合的運行模式，提升駕駛體驗，氫燃料電池發(fā)動機在運行過程中只產(chǎn)生水，實現(xiàn)零排放，對環(huán)境友好，符合綠色能源的發(fā)展趨勢。

技術(shù)特征：

1.一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于：在s1中，當急停開關(guān)處于釋放狀態(tài)時，鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)至acc檔，甲烷傳感器檢測到濃度低于1％且無報警時，車載vcu被上電喚醒，與bms和pdu通過can通訊連接；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，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所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于：在s2中，駕駛員通過fcev模式開關(guān)選擇車輛工作模式；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于：在s3中，當模式開關(guān)處于fcev模式，且鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)至start檔或start檔時，vcu發(fā)出氫燃料電池發(fā)動機電堆啟動命令和驅(qū)動電機準備命令；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，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所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于：在s4中，根據(jù)鋰離子蓄電池的soc狀態(tài)，動態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動機的輸出功率。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于：所述soc低于70％，請求一檔功率15kw，工作至soc≥75％，請求功率為0kw，氫燃料電池發(fā)動機處于待機狀態(tài)；

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，其特征在于：在s5中，在fcev模式運行下，fcu監(jiān)測氫燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)的運行狀態(tài)，系統(tǒng)故障達到最高等級時，fcu發(fā)出停機指令，vcu自動切換至ev模式，不影響整車正常行駛；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及煤礦運輸車技術(shù)領(lǐng)域，且公開了一種煤礦運輸車輛氫燃料電池發(fā)動機控制方法，包括以下步驟：S1、煤礦運輸車系統(tǒng)啟動與自檢；S2、高壓系統(tǒng)預充；S3、發(fā)動機啟動和運行控制；S4、功率分級調(diào)節(jié)；S5、故障處理，通過在啟動高壓系統(tǒng)之前，通過甲烷和氫氣濃度檢測，確保環(huán)境安全，避免在危險氣體濃度過高的情況下啟動車輛，從而保障駕駛員和車輛的安全，實時監(jiān)測氫燃料電池發(fā)動機、鋰離子蓄電池電源及驅(qū)動電機的運行狀態(tài)，并在檢測到嚴重故障時采取相應(yīng)措施，有效防止故障擴大，保護整車安全性能，鋰離子蓄電池的SOC狀態(tài)和驅(qū)動電機的功率需求，動態(tài)調(diào)整氫燃料電池發(fā)動機的輸出功率，確保發(fā)動機工作在最佳效率區(qū)間。

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