CN112297956A - 一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置 - Google Patents

一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112297956A
CN112297956A CN202011243761.1A CN202011243761A CN112297956A CN 112297956 A CN112297956 A CN 112297956A CN 202011243761 A CN202011243761 A CN 202011243761A CN 112297956 A CN112297956 A CN 112297956A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power battery
vcu
bidirectional
fuel cell
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011243761.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112297956B (zh
Inventor
李开寒
郝义国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grove Hydrogen Energy Technology Group Co ltd
Original Assignee
Wuhan Grove Hydrogen Energy Automobile Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Grove Hydrogen Energy Automobile Co Ltd filed Critical Wuhan Grove Hydrogen Energy Automobile Co Ltd
Priority to CN202011243761.1A priority Critical patent/CN112297956B/zh
Publication of CN112297956A publication Critical patent/CN112297956A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112297956B publication Critical patent/CN112297956B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置,包括燃料电池、动力电池、降压DC/DC和整车控制器VCU;燃料电池包括燃料电池系统FCS和升压DC/DC;动力电池包括动力电池控制器BMS和双向DC/DC;燃料电池系统FCS与升压DC/DC电性连接;动力电池控制器BMS与双向DC/DC电性连接;升压DC/DC、双向DC/DC与降压DC/DC互相电性连接,且共同连接电压配电单元PDU;整车控制器VCU通过设定各器件不同工况下的电压电流及双向DC/DC的工作模式,完成动力电池充电过程的SOC校准和电芯均衡本发明提供的有益效果是:提高动力系统电池的可靠性、降低了设计成本。

Description

一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置
技术领域
本发明涉及燃料电池领域,尤其涉及一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置。
背景技术
燃料电池车所搭载的燃料电池系统需要外部辅助能源,例如锂电池等化学电池,提供启动能源。如何采用低成本方式提高整个系统的可靠性是需要解决的关键问题之一。
影响动力电池可靠性的因素很多,其中电芯的一致性是关键点之一。在动力电池电芯在生产过程中,各个动力电池单体会存在细微的差别,也就是一致性问题,不一致性主要表现在锂动力电池单体容量、内阻、自放电率、充放电效率等方面。
动力电池单体的不一致,传导至动力电池组,必然的带来了动力电池组容量的损失,进而造成寿命的下降,从而将降低动力电池系统可靠性,打破整车动力系统稳定性。所以,动力电池往往需要进行经常性的均衡,保持电芯的一致性。
传统均衡方式主要分为两类:
被动均衡。该均衡方式通常是需要通过外部充电,需配备充电装置,主控板相对简单。
主动均衡。该均衡方式不需要外部充电,在触发均衡时,只需要电池内部通过开关矩阵互相均衡。但主控板硬件相对复杂,成本高。
发明内容
由于上述方法均在某种程度上存在成本高、设计复杂的问题,因此本发明实际所要解决的技术问题是:设计一种电芯均衡控制装置架构,并基于该架构作出相应控制,提高动力系统电池的可靠性、降低成本。
本发明提出的一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置,具体包括:燃料电池、动力电池、降压DC/DC和整车控制器VCU,整车控制器与燃料电池、动力电池和降压DC/DC均电性连接;
所述燃料电池包括燃料电池系统FCS和升压DC/DC;所述动力电池包括动力电池控制器BMS和双向DC/DC;
所述燃料电池系统FCS与所述升压DC/DC电性连接;所述动力电池控制器 BMS与所述双向DC/DC电性连接;
所述升压DC/DC、所述双向DC/DC与所述降压DC/DC互相电性连接,且共同连接至电压配电单元PDU;
燃料电池系统FCS输出电流为i4,双向DC/DC整车母线侧电流为i3,双向 DC/DC动力电池侧电流为i1,降压DC/DC工作电流为i2,整车母线电压为U1,动力电池两端电压为U2,
所述整车控制器VCU通过设定i4、i1、U1及双向DC/DC的工作模式,完成动力电池充电过程的SOC校准和电芯均衡,
本发明提供的有益效果是:提高动力系统电池的可靠性、降低了设计成本。
附图说明
图1是本发明一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置结构图;
图2是本发明实施例控制流程图。
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1,一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置,包括以下步骤:
所述燃料电池包括燃料电池系统FCS和升压DC/DC;所述动力电池包括动力电池控制器BMS和双向DC/DC;
所述燃料电池系统FCS与所述升压DC/DC电性连接;所述动力电池控制器 BMS与所述双向DC/DC电性连接;
所述升压DC/DC、所述双向DC/DC与所述降压DC/DC互相电性连接,且共同连接至电压配电单元PDU;
燃料电池系统FCS输出电流为i4,双向DC/DC整车母线侧电流为i3,双向 DC/DC动力电池侧电流为i1,降压DC/DC工作电流为i2,整车母线电压为U1,动力电池两端电压为U2,
所述整车控制器VCU通过设定i4、i1、U1及双向DC/DC的工作模式,完成动力电池充电过程的SOC校准和电芯均衡。
所述控制装置包括行车模式和均衡模式;
所述行车模式,氢能汽车正常行驶;
所述均衡模式,在动力电池充电情况下产生,此时整车控制器VCU不使能汽车包括电机控制器在内的驱动设备。
请参考图2,所述整车控制器VCU通过设定i4、i1、U1及双向DC/DC的工作模式,其具体过程如下:
S101:整车控制器VCU向所述动力电池控制器BMS发送充电指令,动力电池进入充电状态;
S102:整车控制器VCU判断整车是否满足上高压状态(通过钥匙star信号、刹车信号、档位信号等能够判断上高压状态),若是,则整车控制器向所述动力电池控制器BMS发送上高压指令;否则,等待满足上高压状态后,再执行步骤S103;
S103:所述动力电池控制器BMS上高压,并反馈继电器闭合状态至所述整车控制器VCU;
S104:所述整车控制器VCU向所述燃料电池系统FCS发送开机指令,并设定输出电流i4=0A,设定双向DC/DC的工作模式为电压模式、预设双向DC/DC 动力电池侧电流i1的限制电流、预设整车母线电压U1;
S105:所述动力电池控制器BMS根据步骤S104中的设定参数开始充电,并反馈充电电流i1至所述整车控制器VCU;
S106:所述整车控制器VCU设定双向DC/DC的工作模式为电流模式、设定双向DC/DC的限制电流、设定双向DC/DC母线侧工作电流i3=i1*U2/(a*U1)、设定燃料电池系统FCS输出电流为i4=i3+i2;本发明中,a为0.97;
S107:所述整车控制器VCU根据动力电池控制器BMS反馈的动力电池SOC 判断动力电池是否充电完成,若是,则所述整车控制器VCU向所述燃料电池系统FCS发送关机指令,并向所述动力电池控制器BMS发送下高压指令;否则,等待动力电池充电完成;
S108:结束。
步骤S105中,所述动力电池控制器BMS根据步骤S104中的设定参数开始充电,其具体过程如下:
S201:所述动力电池控制器BMS判断动力电池SOC是否小于100%,若是,则所述动力电池控制器BMS获取步骤S104中设定的双向DC/DC动力电池侧电流i1的限制电流,并开始充电;否则进入步骤S205;
S202:充电过程中,判断动力电池系统单体最高电压是否大于等于b,且动力电池单体电压之间的的最大压差是否大于等于c;本发明中,b,c分别为3.9V、 200mV;
S203:若是,则所述整车控制器VCU控制整车进入均衡模式;否则跳转至步骤S205;否则跳转至步骤S205;
S204:所述动力电池控制器BMS判断充电过程是否有过温故障或者所述动力电池单体电压之间的最大压差小于等于d;若产生过温故障或者动力电池单体电压之间的最大压差小于等于d,则所述整车控制器VCU控制整车退出均衡模式,否则重复步骤S204持续判断;本发明中,d为20mV;
S205:判断动力电池单体最高电压是否大于等于e且动力电池各个单体的平均电压是否大于等于f;若是,则所述动力电池控制器BMS向所述整车控制器 VCU请求将i3设置为0,并校准动力电池SOC为100%,否则,重复执行步骤 S205持续判断;本发明中,e为4.2V,f为3.9V;
S206:所述动力电池控制器BMS向所述整车控制器VCU发送充电完成指令;
S207:整车控制器VCU发出下电指令,充电完成。
本发明提供的有益效果是:提高动力系统电池的可靠性、降低了设计成本。
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 (2)

1.一种燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置,包括燃料电池、动力电池、降压DC/DC和整车控制器VCU,整车控制器与燃料电池、动力电池和降压DC/DC均电性连接,其特征在于:
所述燃料电池包括燃料电池系统FCS和升压DC/DC;所述动力电池包括动力电池控制器BMS和双向DC/DC;
所述燃料电池系统FCS与所述升压DC/DC电性连接;所述动力电池控制器BMS与所述双向DC/DC电性连接;
所述升压DC/DC、所述双向DC/DC与所述降压DC/DC互相电性连接,且共同连接至电压配电单元PDU;
燃料电池系统FCS输出电流为i4,双向DC/DC整车母线侧电流为i3,双向DC/DC动力电池侧电流为i1,降压DC/DC工作电流为i2,整车母线电压为U1,动力电池两端电压为U2,
所述整车控制器VCU通过设定i4、i1、U1及双向DC/DC的工作模式,完成动力电池充电过程的SOC校准和电芯均衡;
所述控制装置包括行车模式和均衡模式;
所述行车模式,氢能汽车正常行驶;
所述均衡模式,在动力电池充电情况下产生,此时整车控制器VCU不使能汽车包括电机控制器在内的驱动设备;
所述整车控制器VCU通过设定i4、i1、U1及双向DC/DC的工作模式,其具体过程如下:
S101:整车控制器VCU向所述动力电池控制器BMS发送充电指令,动力电池进入充电状态;
S102:整车控制器VCU判断整车是否满足上高压状态,若是,则整车控制器向所述动力电池控制器BMS发送上高压指令;否则,等待满足上高压状态后,再执行步骤S103;
S103:所述动力电池控制器BMS上高压,并反馈继电器闭合状态至所述整车控制器VCU;
S104:所述整车控制器VCU向所述燃料电池系统FCS发送开机指令,并设定输出电流i4=0A,设定双向DC/DC的工作模式为电压模式、预设双向DC/DC动力电池侧电流i1的限制电流、预设整车母线电压U1;
S105:所述动力电池控制器BMS根据步骤S104中的设定参数开始充电,并反馈充电电流i1至所述整车控制器VCU;
S106:所述整车控制器VCU设定双向DC/DC的工作模式为电流模式、设定双向DC/DC的限制电流、设定双向DC/DC母线侧工作电流i3=i1*U2/(a*U1)、设定燃料电池系统FCS输出电流为i4=i3+i2;其中a为双向DC/DC的工作效率;
S107:所述整车控制器VCU根据动力电池控制器BMS反馈的动力电池SOC判断动力电池是否充电完成,若是,则所述整车控制器VCU向所述燃料电池系统FCS发送关机指令,并向所述动力电池控制器BMS发送下高压指令;否则,等待动力电池充电完成;
S108:结束。
2.如权利要求1所述的燃料电池氢能汽车SOC校准和电芯均衡控制装置,其特征在于:步骤S105中,所述动力电池控制器BMS根据步骤S104中的设定参数开始充电,其具体过程如下:
S201:所述动力电池控制器BMS判断动力电池SOC是否小于100%,若是,则所述动力电池控制器BMS获取步骤S104中设定的双向DC/DC动力电池侧电流i1的限制电流,并开始充电;否则进入步骤S205;
S202:充电过程中,判断动力电池系统单体最高电压是否大于等于b,且动力电池单体电压之间的的最大压差是否大于等于c;其中b,c为预设值;
S203:若是,则所述整车控制器VCU控制整车进入均衡模式;否则跳转至步骤S205;
S204:所述动力电池控制器BMS判断充电过程是否有过温故障或者所述动力电池单体电压之间的最大压差小于等于d;若产生过温故障或者动力电池单体电压之间的最大压差小于等于d,则所述整车控制器VCU控制整车退出均衡模式,否则重复步骤S204持续判断;
S205:判断动力电池单体最高电压是否大于等于e且动力电池各个单体的平均电压是否大于等于f;若是,则所述动力电池控制器BMS向所述整车控制器VCU请求将i3设置为0,并校准动力电池SOC为100%,否则,重复执行步骤S205持续判断;其中e、f为预设值;
S206:所述动力电池控制器BMS向所述整车控制器VCU发送充电完成指令;
S207:整车控制器VCU发出下电指令,充电完成。
CN202011243761.1A 2020-11-10 2020-11-10 一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置 Active CN112297956B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011243761.1A CN112297956B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011243761.1A CN112297956B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112297956A true CN112297956A (zh) 2021-02-02
CN112297956B CN112297956B (zh) 2022-02-15

Family

ID=74325500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011243761.1A Active CN112297956B (zh) 2020-11-10 2020-11-10 一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112297956B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113246802A (zh) * 2021-06-21 2021-08-13 潍柴动力股份有限公司 高压系统的控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN113320442A (zh) * 2021-05-26 2021-08-31 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 氢能汽车辅助能源soc控制方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107528470A (zh) * 2016-06-16 2017-12-29 丰田自动车株式会社 电压控制系统、燃料电池系统和电压控制系统的控制方法
DE102017214974A1 (de) * 2017-08-28 2019-02-28 Audi Ag Verfahren zum Schutz von Einzelzellen, Brennstoffzellensystem und Kraftfahrzeug
CN109890652A (zh) * 2017-02-01 2019-06-14 宝马股份公司 用于运行蓄能器系统的方法和蓄能器系统
EP3620324A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-11 Industrial Technology Research Institute Power supply device, flying tool using same and power supply method thereof
CN111313501A (zh) * 2020-03-24 2020-06-19 嘉兴迈兹新能源科技有限公司 一种车辆的供电系统及供电方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107528470A (zh) * 2016-06-16 2017-12-29 丰田自动车株式会社 电压控制系统、燃料电池系统和电压控制系统的控制方法
CN109890652A (zh) * 2017-02-01 2019-06-14 宝马股份公司 用于运行蓄能器系统的方法和蓄能器系统
DE102017214974A1 (de) * 2017-08-28 2019-02-28 Audi Ag Verfahren zum Schutz von Einzelzellen, Brennstoffzellensystem und Kraftfahrzeug
EP3620324A1 (en) * 2018-09-06 2020-03-11 Industrial Technology Research Institute Power supply device, flying tool using same and power supply method thereof
CN111313501A (zh) * 2020-03-24 2020-06-19 嘉兴迈兹新能源科技有限公司 一种车辆的供电系统及供电方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113320442A (zh) * 2021-05-26 2021-08-31 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 氢能汽车辅助能源soc控制方法及系统
CN113320442B (zh) * 2021-05-26 2023-07-04 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 氢能汽车辅助能源soc控制方法及系统
CN113246802A (zh) * 2021-06-21 2021-08-13 潍柴动力股份有限公司 高压系统的控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN113246802B (zh) * 2021-06-21 2021-11-19 潍柴动力股份有限公司 高压系统的控制方法、装置、电子设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN112297956B (zh) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110861538B (zh) 燃料电池汽车混合动力控制方法及系统
CN111181207B (zh) 一种分布式锂电池组储能系统
CN110429671B (zh) 一种电动汽车高适应性充电系统及方法
US8638063B2 (en) AC current control of mobile battery chargers
Hõimoja et al. An ultrafast EV charging station demonstrator
CN101958563B (zh) Hv蓄电池均衡电荷的控制方案
CN113794216B (zh) 一种光储充系统的参数配置方法及终端
CN110303944B (zh) 一种电动汽车快速充电系统及方法
CN108340856A (zh) 一种取消低压电池的新能源汽车供电系统
CN107499136A (zh) 基于低电压系统参数的高电压充电器的可变唤醒
CN111584900B (zh) 一种氢燃料电池车的低温启动方法
CN112297956B (zh) 一种燃料电池氢能汽车soc校准和电芯均衡控制装置
CN112009310B (zh) 燃料电池公交车能量管理控制方法
CN111634201A (zh) 一种使用三元锂电池的电动车快充加热充电方法及装置
CN201364934Y (zh) 一种对动力电池组进行分容匹配的保养装置
CN212304790U (zh) 带有太阳能电池板的车载微电网及其聚合而成的发电厂
CN114763068B (zh) 一种车用充电宝系统及充电方法
CN114571969A (zh) 一种混合动力拖拉机电池组用加热控制系统及其控制方法
CN210898547U (zh) 电动汽车退役电池母线耦合双向充放电通讯基站电源设备
CN110077276B (zh) 纯电动汽车用可拓展电源快换系统及方法
CN115742876B (zh) 一种燃料电池保电车的负载平衡系统及方法
CN220842430U (zh) 一种带有动力电池配电功能的高压集成控制器
CN219181233U (zh) 一种双模式带储能电池充电桩装置
CN216401360U (zh) 一种基于电驱桥的拓扑控制装置
CN111216567B (zh) 氢能燃料电池车防止过充电的方法和能量管理分配系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 430000 Building 1, No. 99, Weilai Third Road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province

Patentee after: Grove Hydrogen Energy Technology Group Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 430000 Building 1, No. 99, Weilai Third Road, Donghu New Technology Development Zone, Wuhan City, Hubei Province

Patentee before: WUHAN LUOGEFU HYDROGEN ENERGY AUTOMOBILE Co.,Ltd.

Country or region before: China

CP03 Change of name, title or address
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A Fuel Cell Hydrogen Vehicle SOC Calibration and Cell Balance Control Device

Granted publication date: 20220215

Pledgee: Jinan Luneng Kaiyuan Group Co.,Ltd.

Pledgor: Grove Hydrogen Energy Technology Group Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980009137

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right