CN106515487B - 电动车辆、能源管理器及其停机控制系统与方法 - Google Patents

电动车辆、能源管理器及其停机控制系统与方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于电动车辆的停机控制方法，包括如下步骤：检测是否收到停车信号，若是，进入下一步；获取超级电容的电压值；判断所述电压值是否处于预设电压范围之内，若是，进入下一步；阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0，若是，切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器。本发明还公开了一种用于电动车辆的停机控制系统。本发明还公开了一种包括上述停机控制系统的能源管理器。本发明还公开了一种包括上述能源管理器的电动车辆。上述停机控制方法，可以逐步地实现关闭超级电容与甲醇重整制氢燃料电池的操作，确保车辆相应部件的正常使用与安全。

Description

电动车辆、能源管理器及其停机控制系统与方法
技术领域
本发明涉及车辆工程技术领域，特别涉及一种停机控制方法。此外，本发明还涉及一种停机控制系统。另有，本发明还涉及一种具有上述停机控制系统的能源管理器；并且本发明还涉及一种具有该能源管理器的电动车辆。
背景技术
甲醇重整制氢燃料电池目前主要用于固定场所发电设备及不间断电源。由于其启动与停机时间较长，调节响应速度慢，功率跟随性能软，无法直接作为主动力源应用于新能源汽车。
由于甲醇重整制氢燃料电池存在两机催化反应(重整制氢与氢气发电)，启动过程需要对重整室进行预热是温度达到内部催化剂正常工作的活性温度，因此停机过程化学催化反应时间比较长，在停机过程中如不正确控制甲醇重整制氢燃料电池内部的电能无法释放及甲醇重整室和反应堆热量无法散发，将导致燃料电池内的催化剂失效。
另一方面，根据车辆使用习惯，车辆停车后司机拔出钥匙，司机将不再职守车辆。此刻车辆部件的安全性应该由车辆自身设计来保证。考虑到甲醇重整制氢燃料电池自身特点与车辆使用习惯，甲醇重整制氢燃料电池应用与无轨电车车辆在其停机控制方面需要做专门的设计保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种停机控制方法，该控制方法可以解决甲醇重整制氢燃料电池应用于电动汽车由于停机时间较长所带来的能源管理与安全问题；本发明的另一目的是提供一种停机控制系统；本发明还提供一种具有该停机控制系统的能源管理器；本发明还提供一种具有该能源管理器的电动车辆。
为实现上述目的，本发明提供一种用于电动车辆的停机控制方法，包括如下步骤：
检测是否收到停车信号，若是，进入下一步；
获取超级电容的电压值；
判断所述电压值是否处于预设电压范围之内，若是，进入下一步；
阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；
判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0，若是，切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器。
相对于上述背景技术，本发明提供的停机控制方法，一旦收到停车信号，则获取超级电容的电压值，并判断该电压值是否处于预设电压范围之内；倘若该电压值处于预设电压范围之内，阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应，而后判断甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0，若是，则切断超级电容与甲醇重整制氢燃料电池的主控制器，从而实现停机；采用上述设置方式，司机拔掉钥匙可以作为停车信号，之后进行一系列动作，从而逐步地实现关闭超级电容与甲醇重整制氢燃料电池的操作，确保车辆相应部件的正常使用与安全。
优选地，判断所述电压值是否处于预设电压范围之内的步骤中，若否，进入以下步骤：
判断所述电压值是否小于或等于所述预设电压范围的最小端点值，若是，控制所述甲醇重整制氢燃料电池向所述超级电容充电，直至所述电压值大于所述最小端点值；
判断所述电压值是否大于或等于所述预设电压范围的最大端点值，若是，控制所述超级电容放电，直至所述电压值小于所述最大端点值。
优选地，所述阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应的步骤具体为：
阻止向所述甲醇重整制氢燃料电池提供甲醇。
优选地，所述阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应的步骤之后还包括：
开启用以降低所述甲醇重整制氢燃料电池的温度的冷却风扇。
优选地，所述切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器的步骤之后还包括：
关闭所述冷却风扇。
优选地，所述切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器的步骤与所述关闭所述冷却风扇的步骤之间还包括：
判断所述甲醇重整制氢燃料电池的反应堆温度是否小于预设温度值，若是，执行所述关闭所述冷却风扇的步骤。
优选地，所述关闭所述冷却风扇的步骤之后还包括：
切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的延迟负载。
本发明还提供一种用于电动车辆的停机控制系统，包括：
检测模块：用于检测是否收到停车信号；
电压值获取模块：用于获取超级电容的电压值；
电压值判断模块：用于判断所述电压值是否处于预设电压范围之内；
阻断模块：用于阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；
电流值判断模块：用于判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0；
切断模块：用于切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器。
本发明还提供一种能源管理器，包括上述停机控制系统。
本发明还提供一种电动车辆，包括上述能源管理器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的甲醇重整制氢燃料电池与超级电容的电池电路的示意图；
图2为本发明实施例所提供的停机控制方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明实施例所提供的甲醇重整制氢燃料电池与超级电容的电池电路的示意图；图2为本发明实施例所提供的停机控制方法的流程图。
本发明提供的一种用于电动车辆的停机控制方法，主要包括如下步骤：
检测是否收到停车信号，若是，进入下一步；
获取超级电容的电压值；
判断所述电压值是否处于预设电压范围之内，若是，进入下一步；
阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；
判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0，若是，切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器。
如说明书附图2，当车辆停车之后，驻车制动施加，车辆钥匙拔出，车辆除了甲醇重整制氢燃料电池的控制部分外其他低压控制系统都失电。本发明中，停车信号可以认为是当车辆钥匙拔出之后低压控制系统所发送的信号；当然，根据实际需要，停车信号还可以为其他形式的信号，本文将不再赘述。
车辆依次执行初始化步骤S10与车辆下电步骤S20，步骤S20车辆下电可以认为是停车信号被接收之后，车辆的低压控制系统失电的步骤。
接收超级电容4的电压信号，判定当前超级电容4的电压值。为确保多次启动超级电容4时所需电量(可以按照3次启动电量设计)。当检测到超级电容4的电压小于等于490V时，甲醇重整制氢燃料电池以25％功率充电至超级电容4的电压大于490V，如步骤S30与步骤S31；当检测到超级电容4的电压大于610V时自动启动车辆能量卸放装置，将电压降至610V以下，如步骤S40与步骤S41。
本文中判断所述电压值是否处于预设电压范围之内这一步骤中，预设电压范围取值在490V～610V之间，而490V的取值依据上述3次启动电量设计，而610V的取值依据超级电容4的自身特性决定。当然，490V与610V的具体数值还可以有其他取值方式，本文将不赘述。
上述车辆电压范围为450V～630V，当超级电容4的低于450V时启动车辆禁止启动，当超级电容4大于630V时为保护超级电容过充，设置禁止充电。由于甲醇重整制氢燃料电池在接收到停止指令到实现停机过程将有一定的电量输出，因此为保护超级电容4，最高充电电压设置在610V，以上电压设置根据具体项目能量与功率配比涉及参数将有所不同。
通过上述可知，当超级电容4的电压值处于预设电压范围(如上文所述的490V～610V)之内时，阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应。倘若超级电容4的电压值不处于预设电压范围之内，则当电压值小于或等于预设电压范围的最小端点值(如上文所述的450V)时，控制甲醇重整制氢燃料电池向超级电容4充电，直至超级电容4电压值大于最小端点值(如上文所述的450V)；倘若超级电容4的电压值大于或等于预设电压范围的最大端点值(如上文所述的610V)时，控制超级电容4放电，直至电压值小于最大端点值(如上文所述的610V)。
当超级电容4的电压处于预设电压范围之内时，进行步骤S50，阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；本文优选为阻止向甲醇重整制氢燃料电池提供甲醇；即，当车辆超级电容4的电压等级满足预设电压范围之内时，切断甲醇输入信号，切断阀门S1，甲醇水溶液将不再输入甲醇重整制氢燃料电池提供的反应堆，进入关机模式。
为了加快甲醇重整制氢燃料电池的关机进程，快速冷却甲醇重整制氢燃料电池，可以控制甲醇重整制氢燃料电池的燃烧室7、重整室8以及反应堆6的冷却风扇9的开关K2、K3与K4接通，甲醇重整制氢燃料电池全功率工作散热，如步骤S60。
一段时间之后，可以通过电流传感器检测到甲醇重整制氢燃料电池的输出电流；当电流小于等于0时，表明反应堆6内已无发电反应。可以控制主接触器K1断开，断开电池输出转换电路5与超级电容4的链接，如步骤S70与步骤S80。
当检测到甲醇重整制氢燃料电池的燃烧室7、重整室8以及反应堆6内的温度依次少于25度时，依次关闭冷却风扇9的开关K2、K3与K4，如步骤S90与步骤S100。
倘若甲醇重整制氢燃料电池的电流大于0或者燃烧室7、重整室8以及反应堆6内的温度大于25度时，则控制冷却风扇9的开关K2、K3与K4处于开启状态，对燃烧室7、重整室8以及反应堆6进行风冷散热。
当检测到冷却风扇9的开关K2、K3与K4都关闭后，切断超级电容4与甲醇重整制氢燃料电池的延迟负载的总开关K5，完成停机，如步骤S110与步骤S120。
本文提供的停机控制方法，从司机拔掉钥匙开始到延迟负载的总开关K5断开，完全处于自动控制，即保证甲醇重整制氢燃料电池安全关机，也避免了超级电容储能不足导致下次启动失败。电路的设计既保证了关机过程的持续供电，也确保了关机后延迟负载的快速切断，确保启动蓄电池不会过度放电。
下面对本发明实施例提供的用于电动车辆的启动控制系统进行介绍，下文描述的启动控制系统与上文所述的启动控制方法可以相互对照。
本文提供的用于电动车辆的停机控制系统，包括：
检测模块：用于检测是否收到停车信号；
电压值获取模块：用于获取超级电容的电压值；
电压值判断模块：用于判断所述电压值是否处于预设电压范围之内；
阻断模块：用于阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；
电流值判断模块：用于判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0；
切断模块：用于切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器。
本发明还提供一种能源管理器，包括上述停机控制系统。
超级电容4和甲醇制氢燃料电池发电作为持续发电系统，超级电容4与甲醇制氢燃料电池可以通过可控接触器K1进行并网供电。超级电容4与甲醇制氢燃料电池并联一起给电动车辆供电。
车载辅助DC/DC3与超级电容4相连，其输出与车辆启动蓄电池2等低压控制系统相连。
本文涉及的电动汽车车辆永久负载与延迟负载，考虑到甲醇制氢燃料电池停机需要一个比较长的时间，其控制需要通过自动控制来完成，同时还需要确保车辆停车后尽量保证各电气部件不带电。
上述永久负载仅提供给能源管理器1。能源管理器1主要作用是控制甲醇制氢燃料电池的安全关机和车辆的能源管理。当甲醇制氢燃料电池关机成功后能源管理器1自动切换到待机模式，降低自身的功耗，保护启动蓄电池。
延迟负载与永久负载通过接触器K5来控制，延迟负载确保甲醇制氢燃料电池关机成功后，能够可靠断开燃料电池散热负载和其他控制部件负载，避免启动蓄电池深度放电损坏。
本发明还提供一种电动车辆，包括上述能源管理器。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明所提供的电动车辆、能源管理器及其停机控制系统与方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于电动车辆的停机控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
检测是否收到停车信号，若是，进入下一步；
获取超级电容的电压值；
判断所述电压值是否处于预设电压范围之内，若是，进入下一步；
阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；
判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0，若是，切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器；
所述阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应的步骤具体为：阻止向所述甲醇重整制氢燃料电池提供甲醇；
所述阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应的步骤之后还包括：开启用以降低所述甲醇重整制氢燃料电池的温度的冷却风扇；
所述切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器的步骤之后还包括：关闭所述冷却风扇。
2.根据权利要求1所述的停机控制方法，其特征在于，判断所述电压值是否处于预设电压范围之内的步骤中，若否，进入以下步骤：
判断所述电压值是否小于或等于所述预设电压范围的最小端点值，若是，控制所述甲醇重整制氢燃料电池向所述超级电容充电，直至所述电压值大于所述最小端点值；
判断所述电压值是否大于或等于所述预设电压范围的最大端点值，若是，控制所述超级电容放电，直至所述电压值小于所述最大端点值。
3.根据权利要求2所述的停机控制方法，其特征在于，所述切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器的步骤与所述关闭所述冷却风扇的步骤之间还包括：
判断所述甲醇重整制氢燃料电池的反应堆温度是否小于预设温度值，若是，执行所述关闭所述冷却风扇的步骤。
4.根据权利要求3所述的停机控制方法，其特征在于，所述关闭所述冷却风扇的步骤之后还包括：
切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的延迟负载。
5.一种用于电动车辆的停机控制系统，其特征在于，包括：
检测模块：用于检测是否收到停车信号；
电压值获取模块：用于获取超级电容的电压值；
电压值判断模块：用于判断所述电压值是否处于预设电压范围之内；
阻断模块：用于阻断甲醇重整制氢燃料电池的化学反应；
电流值判断模块：用于判断所述甲醇重整制氢燃料电池的电流值是否小于等于0；切断模块：用于切断所述超级电容与所述甲醇重整制氢燃料电池的主控制器。
6.一种能源管理器，其特征在于，包括如权利要求5所述的停机控制系统。
7.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求6所述的能源管理器。
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