CN110834569A - 一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统 - Google Patents

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齐建申
余红霞
程飞
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Abstract

本发明提供一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，包括控制板和功率板，控制板包括空压机控制器ACS、高压配电箱PDU、车载降压变换器DCL和燃料电池升压变换器FCBC，且控制板通过监测及采集单元电性连接功率板，功率板包括IGBT功率元件，IGBT功率元件分别电性连接驱动电机、PTC加热器、压缩机、蓄电池和空压机电机。本发明的有益效果：本发明通过将空压机控制器ACS、高压配电箱PDU、车载降压变换器DCL和燃料电池升压变换器FCBC高度集成在一起，有效的减少了线束回路和整车的ECU零件，降低了动力系统的生产设计管理成本，十分适合氢燃料电池汽车。

Description

一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统
技术领域
本发明涉及氢燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统。
背景技术
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
随着氢燃料电池汽车的发展和网络技术在汽车中的广泛应用，汽车的轻量化和高度的集成化必然成为趋势，现有的氢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
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统。
本发明的实施例提供一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，包括控制板和功率板，所述控制板包括空压机控制器ACS、高压配电箱PDU、车载降压变换器DCL和燃料电池升压变换器FCBC，且所述控制板通过监测及采集单元电性连接所述功率板，所述功率板包括IGBT功率元件，所述IGBT功率元件分别电性连接驱动电机、PTC加热器、压缩机、蓄电池和空压机电机。
进一步地，所述空压机控制器ACS、所述高压配电箱PDU、所述车载降压变换器DCL和所述燃料电池升压变换器FCBC集成一体。
进一步地，包括一个CPU，所述CPU对所述空压机控制器ACS、所述高压配电箱PDU、所述车载降压变换器DCL和所述燃料电池升压变换器FCBC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。
进一步地，所述功率板上设有继电器和保险丝，所述继电器用于控制所述PTC加热器。
进一步地，所述控制板上设置有输入接口，所述输入接口包括空压机ACS转速设定信号输入、空压机ACS使能信号输入、高压输入、高压继电器控制指令输入、低压输入、DCDC使能信号输入、FCBC使能信号输入和需求电流信号输入，且所述控制板上输出为低压负载和高压负载。
进一步地，所述控制板上设有CAN网络连接电路，所述CAN网络连接电路分别为CAN_DRV1_H和CAN-DRV1-L，且所述CAN网络连接电路连接整车CAN网路。
进一步地，所述监测及采集单元具体包括温度监测单元、电压监测单元、电流监测单元、驱动电路、数字量采集电路、模拟量采集电路和控制电路。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统通过将所述空压机控制器ACS、所述高压配电箱PDU、所述车载降压变换器DCL和所述燃料电池升压变换器FCBC高度集成在一起，有效的减少了线束回路和整车的ECU零件，降低了动力系统的生产设计管理成本，十分适合氢燃料电池汽车。
附图说明
图1是本发明一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统的结构示意图。
图中：1-控制板，2-空压机控制器ACS，3-高压配电箱PDU，4-车载降压变换器DCL，5-燃料电池升压变换器FCBC，6-监测及采集单元，7-功率板，8-IGBT功率元件，9-驱动电机，10-PTC加热器，11-压缩机，12-蓄电池，13-空压机电机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，包括控制板1和功率板7。
所述控制板1包括空压机控制器ACS2、高压配电箱PDU3、车载降压变换器DCL4和燃料电池升压变换器FCBC5，所述空压机控制器ACS2、所述高压配电箱PDU3、所述车载降压变换器DCL4和所述燃料电池升压变换器FCBC5集成一体，通常一般的空压机控制器ACS、燃料电池升压变换器FCBC、高压配电箱PDU和车载降压变换器DCL各为独立的零部件，并有各自的CPU及其控制电路，而本发明根据所述燃料电池升压变换器FCBC5功能的特点，以所述燃料电池升压变换器FCBC5为基础将所述空压机控制器ACS2、所述高压配电箱PDU3、所述车载降压变换器DCL4和所述燃料电池升压变换器FCBC5的软硬件功能进行集成，且本发明中只有一个CPU，所述CPU对所述空压机控制器ACS2、所述高压配电箱PDU3、所述车载降压变换器DCL4和所述燃料电池升压变换器FCBC5四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。
所述控制板1通过监测及采集单元6电性连接所述功率板7，所述功率板7上设有继电器和保险丝，本实施例中所述监测及采集单元6具体包括温度监测单元、电压监测单元、电流监测单元、驱动电路、数字量采集电路、模拟量采集电路和控制电路，所述功率板7包括IGBT功率元件8，所述IGBT功率元件8分别电性连接驱动电机9、PTC加热器10、压缩机11、蓄电池12和空压机电机13，从而可实现对整车所述驱动电机9和所述PTC加热器10进行控制，对所述压缩机11进行供电和对所述蓄电池进行充电等功能，本发明中所述PTC加热器10电性连接所述继电器并由其控制，所述压缩机11电性连接所述空压机控制器ACS2并由其控制。
所述控制板1上设置有输入接口，所述输入接口包括空压机ACS转速设定信号输入、空压机ACS使能信号输入、高压输入、高压继电器控制指令输入、低压输入、DCDC使能信号输入、FCBC使能信号输入和需求电流信号输入，且所述控制板上输出为低压负载和高压负载；同时所述控制板上设有CAN网络连接电路，所述CAN网络连接电路分别为CAN_DRV1_H和CAN-DRV1-L，且所述CAN网络连接电路连接整车CAN网路的CAN_H和CAN_L。
本发明中通过所述高压配电箱PDU3来控制高压继电器的开启和关闭，以确保当车辆发生严重故障时，可及时通过电控高压继电器的方法及时切断高压系统的高压电，从而确保整车安全；同时通过所述车载降压变换器DCL4将整车的高压直流电转换为低压直流电，用于给所述蓄电池12充电；由于一般燃料电堆的输出电压均低于整车高压系统的电压，故需要升压，本发明通过所述燃料电池升压变换器FCBC5将燃料电堆输出的高压直流电升压后，已给整车提供需要的高压直流电，满足高压直流电的使用要求。
本发明的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统通过将所述空压机控制器ACS2、所述高压配电箱PDU3、所述车载降压变换器DCL4和所述燃料电池升压变换器FCBC5高度集成在一起，有效的减少了线束回路和整车的ECU零件，降低了动力系统的生产设计管理成本，十分适合氢燃料电池汽车。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：包括控制板和功率板，所述控制板包括空压机控制器ACS、高压配电箱PDU、车载降压变换器DCL和燃料电池升压变换器FCBC，且所述控制板通过监测及采集单元电性连接所述功率板，所述功率板包括IGBT功率元件，所述IGBT功率元件分别电性连接驱动电机、PTC加热器、压缩机、蓄电池和空压机电机。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：所述空压机控制器ACS、所述高压配电箱PDU、所述车载降压变换器DCL和所述燃料电池升压变换器FCBC集成一体。
3.如权利要求2所述的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：包括一个CPU，所述CPU对所述空压机控制器ACS、所述高压配电箱PDU、所述车载降压变换器DCL和所述燃料电池升压变换器FCBC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.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：所述功率板上设有继电器和保险丝，所述继电器用于控制所述PTC加热器。
5.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：所述控制板上设置有输入接口，所述输入接口包括空压机ACS转速设定信号输入、空压机ACS使能信号输入、高压输入、高压继电器控制指令输入、低压输入、DCDC使能信号输入、FCBC使能信号输入和需求电流信号输入，且所述控制板上输出为低压负载和高压负载。
6.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：所述控制板上设有CAN网络连接电路，所述CAN网络连接电路分别为CAN_DRV1_H和CAN-DRV1-L，且所述CAN网络连接电路连接整车CAN网路。
7.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车用集成四合一系统，其特征在于：所述监测及采集单元具体包括温度监测单元、电压监测单元、电流监测单元、驱动电路、数字量采集电路、模拟量采集电路和控制电路。
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