CN112018852B - 一种氢燃料电池汽车dcdc保护控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方法，涉及氢燃料电池汽车的大功率车载电源技术领域，包括：氢燃料电池，用于将直流高压分别输入到充电模块和BSM软件单元，BSM软件单元，用于接收到氢燃料电池和锂电池的状态，将转换的命令下发给控制模块，控制模块，用于计算完输入、输出功率和温度值，做出相应调整，下发给充电模块，充电模块，用于接受到控制模块命令，接收命令后，做出相应调整，并转换直流高压输出给锂电池设备。本发明中，利用多路均流，降低工作频率的方法，保证了温度均一，满载条件下器件得到较好的保护，同时达到输出功率的需求，小功率条件下，多路交错工作，提高频率，保证输出功率，有效降低温度。

Description

一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方法

技术领域

本发明涉及氢燃料电池汽车的大功率车载电源技术领域，具体为一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方法。

背景技术

氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。在国家政策扶持和补贴下，新能源车行业发展迅速，氢燃料电池车的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板(负极)，经过催化剂(铂)的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板(正极)，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水(蒸气)带走，就可以不断地提供电能。燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶。但是因此各种DCDC充电设备也需要不断更新迭代，现在市场上很多的DCDC充电机主要为1kW，3.3kW的小功率充电设备，只能满足相对整车的低压供电，不能满足日益增加的氢燃料能源车的大功率充电需求，所以120kW的氢燃料充电设备应运而生。

大功率DCDC充电设备可以满足对氢燃料能源车的大功率充电需求，而大功率充电，会使DCDC内部温度上升过快，从而导致器件老化过快甚至损坏，无法满足使用者的需求。

发明内容

本发明提供的发明目的在于提供一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方法，通过BMS管理系统控制下发的充电效率指令，对DCDC设备进行控制输出，当氢燃料电池电量过低时，进行满功率充电，当大功率DCDC设备满功率充电过热时，在保证功率的同时，通过降低工作频率使得变压器温度降低。

为了实现上述的效果，本发明提供如下技术方案：一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统，包括：

氢燃料电池，用于将直流高压分别输入到充电模块和BSM软件单元。

BSM软件单元，用于接收到氢燃料电池和锂电池的状态，将转换的命令下发给控制模块。

控制模块，用于计算完输入、输出功率和温度值，做出相应调整，下发给充电模块。

充电模块，用于接受到控制模块命令，接收命令后，做出相应调整，并转换直流高压输出给锂电池设备。

锂电池，用于接收充电模块转换的直流电压，并将直流高压输入到BSM软件单元。

温度模块，用于温度检测模块发出相关电平信号，并上发给控制模块。

进一步的，所述氢燃料电池的输入端分别与充电模块和BSM软件单元的输入端电性连接，所述BSM软件单元的输出端与控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与充电模块的输入端电性连接，所述充电模块的输出端与锂电池的输入端电性连接，所述锂电池的输出端与BSM软件单元的输入端电性连接。

进一步的，所述充电模块的输出端与温度模块的输入端电性连接，所述温度模块的输出端与控制模块的输入端电性连接，所述充电模块输出端与控制模块输入端双向电性连接。

一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制方法，包括以下步骤：

S1、上电时，对设备进行初始化处理。

S2、获取BMS命令，检测当前电池状态。

S3、在电池充电过程中，对电池的充电温度进行判定。

S4、检测到充电完成后，氢燃料电池汽车DCDC进入关机状态。

进一步的，根据S1中的操作步骤，当初始化正确时，获取BMS命令，当初始化错误，则结束模块工作状态。

进一步的，根据S2中的操作步骤，获取BMS命令时，通过CAN通讯，接收BMS下发的控制命令，并根据命令的输出功率需求，调整输出功率。

进一步的，根据S3中的操作步骤中，对电池充电温度进行判定时，如果电池充电温度过高，则多路共同输出，降低工作频率，控制温度。

进一步的，根据S3中的操作步骤中，对电池充电温度进行判定时，还包括当工作温度正常时，则多路交错输出，提高工作频率，控制功率。

本发明提供了一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方法，具备以下有益效果：

本发明中，在车载充电机充电过程中，根据判断电池充电功率大小，对大功率DCDC充电设备进行多路控制和工作频率控制，当电池充电功率小时，大功率DCDC充电设备进行多路交错输出，并且提高频率，从而达到单路器件温度可以有效下降，当电池充电功率大时，大功率DCDC充电设备进行多路同时输出，使多路同时工作，达到均流效果，让温度平均分配到每一路器件上，并随时根据大功率DCDC充电设备的温度，调整相关工作频率，从而起到保护大功率DCDC充电设备的作用，同时满足功率需求。

附图说明

图1是本发明的系统示意图；

图2是本发明的充电设备流程图：

图3是本发明的控制流程图。

图中：1、氢燃料电池；2、BMS软件单元；3、控制模块；4、锂电池；5、充电模块；6、温度模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种技术方案：

如图1所示：

氢燃料电池1，用于将直流高压分别输入到充电模块5和BSM软件单元，BSM软件单元，用于接收到氢燃料电池1和锂电池4的状态，将转换的命令下发给控制模块3，控制模块3，用于计算完输入、输出功率和温度值，做出相应调整，下发给充电模块5，充电模块5，用于接受到控制模块3命令，接收命令后，做出相应调整，并转换直流高压输出给锂电池4设备，锂电池4，用于接收充电模块5转换的直流电压，并将直流高压输入到BSM软件单元，氢燃料电池1的输入端分别与充电模块5和BSM软件单元的输入端电性连接，BSM软件单元的输出端与控制模块3的输入端电性连接，控制模块3的输出端与充电模块5的输入端电性连接，充电模块5的输出端与锂电池4的输入端电性连接，锂电池4的输出端与BSM软件单元的输入端电性连接，氢燃料电池1和锂电池4先通过CAN通讯将状态反馈给BMS软件单元2；在BMS软件单元2接收到各个电池状态后，处理成需要转换的命令通过CAN通讯，下发给控制模块3，在控制模块3接受到需要调整的输入输出状态后，将通过芯片信号下达需要调整的参数，下发到充电模块5，以此完成一个充电流程。

如图2所示：

氢燃料电池1，用于将直流高压分别输入到充电模块5和BSM软件单元，控制模块3，用于计算完输入、输出功率和温度值，做出相应调整，下发给充电模块5，充电模块5，用于接受到控制模块3命令，接收命令后，做出相应调整，并转换直流高压输出给锂电池4设备，锂电池4，用于接收充电模块5转换的直流电压，并将直流高压输入到BSM软件单元，温度模块6，用于温度检测模块发出相关电平信号，并上发给控制模块3，充电模块5的输出端与温度模块6的输入端电性连接，温度模块6的输出端与控制模块3的输入端电性连接，充电模块5输出端与控制模块3输入端双向电性连接，氢燃料电池1的直流高压输入到充电模块5，充电模块5开始工作，并通过采样信号发送给温度模块6，并且由温度模块6发出相关电平信号，上发给控制模块3；而充电模块5也将相关输入状态和输出状态上发给控制模块3，控制模块3在计算完输入、输出功率和温度值，做出相应调整，下发给充电模块5，充电模块5在接受到控制模块3命令后，做出相应调整，并转换直流高压输出给锂电池4设备，以此完成充电设备的内部调成流程。

如图3所示：

步骤一：上电时，对设备进行初始化处理，当初始化正确时，获取BMS命令，当初始化错误，则结束模块工作状态。

步骤二：获取BMS命令，检测当前电池状态，获取BMS命令时，通过CAN通讯，接收BMS下发的控制命令，并根据命令的输出功率需求，调整输出功率。

步骤三：在电池充电过程中，对电池的充电温度进行判定，对电池充电温度进行判定时，如果电池充电温度过高，则多路共同输出，降低工作频率，控制温度，对电池充电温度进行判定时，还包括当工作温度正常时，则多路交错输出，提高工作频率，控制功率。

步骤四：检测到充电完成后，氢燃料电池1汽车DCDC进入关机状态。

上电首先初始化设备，如果初始化错误，则结束模块工作状态，当确认初始化正常且能正常工作后，通过CAN通讯，接收BMS软件单元2下发的控制命令，并根据命令的输出功率需求，调整输出功率，当工作过程中，出现温度过高时，多路共同输出并且均流的同时，降低工作频率，以达到控制温度同时，保证输出，当工作温度正常时，则多路交错输出，并且提高工作频率，提高带载能力，从而保证输出功率，并且有效降低了单路器件温度，当检测到充电完成后，则氢燃料电池1汽车DCDC进入关机状态。

本发明，在车载充电机充电过程中，根据判断电池充电功率大小，对大功率DCDC充电设备进行多路控制和工作频率控制，当电池充电功率小时，大功率DCDC充电设备进行多路交错输出，并且提高频率，从而达到单路器件温度可以有效下降，当电池充电功率大时，大功率DCDC充电设备进行多路同时输出，使多路同时工作，达到均流效果，让温度平均分配到每一路器件上，并随时根据大功率DCDC充电设备的温度，调整相关工作频率，从而起到保护大功率DCDC充电设备的作用，同时满足功率需求，实现了利用多路均流，降低工作频率，保证了温度均一，满载条件下器件得到较好的保护，同时达到输出功率的需求，小功率条件下，多路交错工作，提高频率，保证输出功率，有效降低温度的作用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统，其特征在于，包括：

氢燃料电池，用于将直流高压分别输入到充电模块和BSM软件单元；

BSM软件单元，用于接收到氢燃料电池和锂电池的状态，将转换的命令下发给控制模块；

控制模块，用于计算完输入、输出功率和温度值，做出相应调整，下发给充电模块，如果电池充电温度过高，则多路共同输出，降低工作频率，控制温度；当工作温度正常时，则多路交错输出，提高工作频率，控制功率；

充电模块，用于接受到控制模块命令，接收命令后，做出相应调整，并转换直流高压输出给锂电池设备；

锂电池，用于接收充电模块转换的直流电压，并将直流高压输入到BSM软件单元；

温度模块，用于温度检测模块发出相关电平信号，并上发给控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统，其特征在于，所述氢燃料电池的输入端分别与充电模块和BSM软件单元的输入端电性连接，所述BSM软件单元的输出端与控制模块的输入端电性连接，所述控制模块的输出端与充电模块的输入端电性连接，所述充电模块的输出端与锂电池的输入端电性连接，所述锂电池的输出端与BSM软件单元的输入端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统，其特征在于，所述充电模块的输出端与温度模块的输入端电性连接，所述温度模块的输出端与控制模块的输入端电性连接，所述充电模块输出端与控制模块输入端双向电性连接。

4.一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制方法，其特征在于，使用了根据权利要求1-3中任意一项的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统，包括以下步骤：

S1、上电时，对设备进行初始化处理；

S2、获取BMS命令，检测当前电池状态；

S3、在电池充电过程中，对电池的充电温度进行判定；

S4、检测到充电完成后，氢燃料电池汽车DCDC进入关机状态。

5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制方法，其特征在于，根据S1中的操作步骤，当初始化正确时，获取BMS命令，当初始化错误，则结束模块工作状态。

6.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制方法，其特征在于，根据S2中的操作步骤，获取BMS命令时，通过CAN通讯，接收BMS下发的控制命令，并根据命令的输出功率需求，调整输出功率。

7.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制方法，其特征在于，根据S3中的操作步骤中，对电池充电温度进行判定时，如果电池充电温度过高，则多路共同输出，降低工作频率，控制温度。

8.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制方法，其特征在于，根据S3中的操作步骤中，对电池充电温度进行判定时，还包括当工作温度正常时，则多路交错输出，提高工作频率，控制功率。

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