CN110053493A - 一种燃料电池汽车用集成化fcu系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，涉及燃料电池汽车技术领域，具体为控制板和功率板，所述控制板包括FCU模块、升压DCDC模块、HCU模块和热管理系统模块，且控制板与监测及电路单元之间通过导线电性连接，所述功率板与监测及电路单元之间通过导线相连，且功率板包括IGBT功率元件和水泵继电器，所述IGBT功率元件分别有两组导线输出连接有节气门和氢瓶阀。该燃料电池汽车用集成化FCU系统，集成燃料电池FCU、升压DCDC、供氢系统HCU、热管理系统的四合一控制系统，高度集成的动力域控制器，有效的减少了线束回路，对线束的轻量化贡献率很高，也减少了整车的ECU零件，降低了动力系统的生产设计管理成本，可以应用于氢燃料电池汽车。

Description

一种燃料电池汽车用集成化FCU系统
技术领域
本发明涉及燃料电池汽车技术领域，具体为一种燃料电池汽车用集成化FCU系统。
背景技术
燃料电池汽车也是电动汽车，只不过“电池”是氢氧混合燃料电池，和普通化学电池相比，燃料电池可以补充燃料，通常是补充氢气，燃料电池汽车的整车性能与其所选用的控制器性能直接相关，控制器是用来控制车辆电机的启动、运行、进退、速度、停止以及车辆的其它电子器件的核心控制器件。
随着燃料电池汽车的发展和网络技术在汽车中的广泛应用，随着汽车对轻量化的要求，电器架构不断演变和发展，高度的集成化必然成为趋势。
现有的燃料电池汽车控制系统，集成化程度不够，功能不全，线束回路错综复杂，轻量化程度较为低下，整车的ECU零件较多也较为复杂，动力系统的生产设计管理成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，解决了上述背景技术中提出的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，包括控制板和功率板，所述控制板包括FCU模块、升压DCDC模块、HCU模块和热管理系统模块，且控制板与监测及电路单元之间通过导线电性连接，所述功率板与监测及电路单元之间通过导线相连，且功率板包括IGBT功率元件和水泵继电器，所述IGBT功率元件分别有两组导线输出连接有节气门和氢瓶阀，且水泵继电器上由一组导线输出连接有水泵。
可选的，所述FCU模块、升压DCDC模块、HCU模块和热管理系统模块集成为一个部件。
可选的，所述燃料电池汽车用集成化FCU系统中只有一个CPU，该CPU对FCU模块、升压DCDC模块、HCU模块和热管理系统模块四个零部件的硬件电路进行统一集成，功能相同的地方进行共用。
可选的，所述控制板上布置继电器和保险丝，且控制板和功率板之间直接采用插针的方式连接。
可选的，所述控制板上输入为低压输入、氢气温度压力输入、空气温度压力输入、空气流量输入、氢气泄漏浓度检测、氢气压力输入和水温输入，且控制板上输出为低压负载。
可选的，所述热管理系统模块中包含热管理水路的输入输出。
可选的，所述控制板上共设有两路can网络连接电路，且该两路can网络连接电路分别为CAN-DRV-H(can高，接整车can网络)和CAN-DRV-L(can低，接整车can网络)。
可选的，所述监测及电路单元具体包括温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集和控制电路。
本发明提供了一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，具备以下有益效果：
1.该燃料电池汽车用集成化FCU系统，集成燃料电池FCU、升压DCDC、供氢系统HCU、热管理系统的四合一控制系统，高度集成的动力域控制器，有效的减少了线束回路，对线束的轻量化贡献率很高，也减少了整车的ECU零件，降低了动力系统的生产设计管理成本，可以应用于氢燃料电池汽车。
2.该燃料电池汽车用集成化FCU系统，以低压输入、氢气温度压力输入、空气温度压力输入、空气流量输入、氢气泄漏浓度检测、氢气压力输入、水温输入等作为输入，输出是低压负载，通过本发明内部低压管理给其分别进行输出控制：节气门、氢瓶阀、水泵等，同时还包含热管理水路的输入输出。
3.该燃料电池汽车用集成化FCU系统，将燃料电池FCU、升压DCDC、供氢系统HCU、热管理系统集成为一个部件，一般燃料电池FCU、升压DCDC、供氢系统HCU、热管理系统为独立的四个零部件，并有各自的CPU及其控制电路，本发明根据FCU功能的特点，以FCU为基础将整车燃料电池FCU、升压DCDC、供氢系统HCU、热管理系统的软硬件功能进行集成，在该发明中只有一个CPU，并对这4个零部件的硬件电路进行统一集成，功能相同的地方进行共用。
4.该燃料电池汽车用集成化FCU系统，可实现对整车氢瓶阀控制、氢泄漏浓度检测、氢气和空气进气温度压力检测、空气流量检测、氢气流量控制、燃料电堆冷却风扇、水泵控制、电堆节气门控制以及电堆升压等功能。
附图说明
图1为本发明系统功能框架示意图；
图2为本发明实体结构示意图。
图中：1、控制板；2、FCU模块；3、升压DCDC模块；4、HCU模块；5、热管理系统模块；6、监测及电路单元；7、功率板；8、IGBT功率元件；9、水泵继电器；10、节气门；11、氢瓶阀；12、水泵。
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。
请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，包括控制板1和功率板7，控制板1包括FCU模块2、升压DCDC模块3、HCU模块4和热管理系统模块5，且控制板1与监测及电路单元6之间通过导线电性连接，FCU模块2、升压DCDC模块3、HCU模块4和热管理系统模块5集成为一个部件，燃料电池汽车用集成化FCU系统中只有一个CPU，该CPU对FCU模块2、升压DCDC模块3、HCU模块4和热管理系统模块5四个零部件的硬件电路进行统一集成，功能相同的地方进行共用，本发明根据FCU功能的特点，以FCU为基础将整车燃料电池FCU、升压DCDC、供氢系统HCU、热管理系统的软硬件功能进行集成；
功率板7与监测及电路单元6之间通过导线相连，且功率板7包括IGBT功率元件8和水泵继电器9，IGBT功率元件8分别有两组导线输出连接有节气门10和氢瓶阀11，且水泵继电器9上由一组导线输出连接有水泵12，控制板1上布置继电器和保险丝，且控制板1和功率板7之间直接采用插针的方式连接，控制板1上输入为低压输入、氢气温度压力输入、空气温度压力输入、空气流量输入、氢气泄漏浓度检测、氢气压力输入和水温输入，且控制板1上输出为低压负载，热管理系统模块5中包含热管理水路的输入输出，控制板1上共设有两路can网络连接电路，且该两路can网络连接电路分别为CAN-DRV-H(can高，接整车can网络)和CAN-DRV-L(can低，接整车can网络)，监测及电路单元6具体包括温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集和控制电路，本发明以低压输入、氢气温度压力输入、空气温度压力输入、空气流量输入、氢气泄漏浓度检测、氢气压力输入、水温输入等作为输入，输出是低压负载，通过本发明内部低压管理给其分别进行输出控制：节气门10、氢瓶阀11、水泵12等；同时还包含热管理水路的输入输出，上述结构的设置，可实现对整车氢瓶阀11的控制、氢泄漏浓度检测、氢气和空气进气温度压力检测、空气流量检测、氢气流量控制、燃料电堆冷却风扇、水泵12的控制、电堆节气门10的控制及电堆升压等功能。
综上，该燃料电池汽车用集成化FCU系统，将燃料电池FCU模块2、升压DCDC模块3、HCU模块4、热管理系统模块5集成为一个部件，根据FCU功能的特点，以FCU为基础将整车燃料电池FCU模块2、升压DCDC模块3、HCU模块4、热管理系统模块5的软硬件功能进行集成，在该系统中只有一个CPU，并对这4个零部件的硬件电路进行统一集成，功能相同的地方进行共用；
该系统输入为低压输入、氢气温度压力输入、空气温度压力输入、空气流量输入、氢气泄漏浓度检测、氢气压力输入和水温输入，输出是低压负载，通过本系统内部低压管理给其分别进行输出控制：即节气门10、氢瓶阀11、水泵12等，同时还包含热管理水路的输入输出；
该燃料电池汽车用集成化FCU系统，可实现对整车氢瓶阀11的控制、氢泄漏浓度检测、氢气和空气进气温度压力检测、空气流量检测、氢气流量控制、燃料电堆冷却风扇、水泵12的控制、电堆节气门10的控制以及电堆升压等功能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，包括控制板(1)和功率板(7)，其特征在于：所述控制板(1)包括FCU模块(2)、升压DCDC模块(3)、HCU模块(4)和热管理系统模块(5)，且控制板(1)与监测及电路单元(6)之间通过导线电性连接，所述功率板(7)与监测及电路单元(6)之间通过导线相连，且功率板(7)包括IGBT功率元件(8)和水泵继电器(9)，所述IGBT功率元件(8)分别有两组导线输出连接有节气门(10)和氢瓶阀(11)，且水泵继电器(9)上由一组导线输出连接有水泵(12)。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述FCU模块(2)、升压DCDC模块(3)、HCU模块(4)和热管理系统模块(5)集成为一个部件。
3.根据权利要求2所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述燃料电池汽车用集成化FCU系统中只有一个CPU，该CPU对FCU模块(2)、升压DCDC模块(3)、HCU模块(4)和热管理系统模块(5)四个零部件的硬件电路进行统一集成，功能相同的地方进行共用。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述控制板(1)上布置继电器和保险丝，且控制板(1)和功率板(7)之间直接采用插针的方式连接。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述控制板(1)上输入为低压输入、氢气温度压力输入、空气温度压力输入、空气流量输入、氢气泄漏浓度检测、氢气压力输入和水温输入，且控制板(1)上输出为低压负载。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述热管理系统模块(5)中包含热管理水路的输入输出。
7.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述控制板(1)上共设有两路can网络连接电路，且该两路can网络连接电路分别为CAN-DRV-H(can高，接整车can网络)和CAN-DRV-L(can低，接整车can网络)。
8.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用集成化FCU系统，其特征在于：所述监测及电路单元(6)具体包括温度监测、电压监测、电流监测、驱动电路、数字量采集电路和模拟量采集和控制电路。
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