CN112366769B - 一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统及方法,系统包括:燃料电池系统、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机,各模块之间均通过高压线建立连接。方法具体为:双向DC实时监测所述NiH电池的SOC值,并将SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值和第二SOC预设值进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据所述指令控制NiH电池的充电过程。本发明的有益效果为:通过NiH电池的充电控制对燃料电池系统吹扫阶段的功率匹配进行了相应的控制管理;通过双向DC的实时监测时刻反应NiH电池的电量SOC,保证数据的准确性与及时性,同时通过双向DC的升压/降压保证NiH电池充放电的成功。
Description
技术领域
本发明涉及氢能燃料电池领域,具体的涉及一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统及方法。
背景技术
NiH电池以充放电稳定的特性,是目前燃料电池汽车系统中辅助能源的重要选择之一,NiH电池充放电稳定,可以很好的对整车动力系统中母线电压起到一个很好的控制作用。燃料电池系统的吹扫阶段是十分重要的一个过程,利用吹扫阶段将燃料电池电堆内部多余的水分排出,有利于延长燃料电池电堆的使用寿命,提高燃料电池电堆的使用性能,燃料电池系统具有只输出无法回收的特性,吹扫阶段的功率输出需要利用NiH电池和响应的辅助电阻负载进行消耗,在燃料电池的吹扫阶段,需要设定NiH电池的SOC上限,从而使母线电压的波动范围不会较高,有利于维持母线电压的稳定。需要根据NiH电池的电量跟SOC上限进行比较,根据比较结果,控制燃料电池对NiH电池的充放电过程,从而维持系统的稳定。
发明内容
鉴于此,本发明所提供的技术方案是:一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统及方法。
所述系统包括:燃料电池系统、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机;
所述燃料电池系统的正负极分别通过高压线与辅助电阻负载、双向DC、测功机控制单元PDU电性连接;所述测功机控制单元PDU通过高压线与测功机电性连接;所述双向DC通过高压线与NiH电池的正负极电性连接;
在燃料电池的吹扫阶段,所述双向DC实时监测所述NiH电池的SOC值,并将所述SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值和第二SOC预设值进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据所述指令控制NiH电池的充电过程。
进一步地,所述系统控制NiH电池的充电过程具体分为三种情况:
1)当NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值时,整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值;
2)当NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值且低于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
3)当NiH电池的SOC值高于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池系统禁止为NiH电池充电,燃料电池系统的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。
进一步地,所述双向DC通过设定充电电流的大小来控制NiH电池的充放电过程,且通过升压或降压来保证NiH电池完成充放电。
所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法,适用于所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,具体步骤为:
S1、在燃料电池系统的吹扫阶段,NiH电池通过双向DC上传自身的SOC值至整车控制单元VCU;
S2、整车控制单元VCU将接收到的NiH电池的SOC值与第一SOC预设值进行比较,若NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值,则执行步骤S3;否则执行步骤S4;
S3、整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值,执行步骤S4;
S4、整车控制单元VCU继续将接收到的NiH电池的SOC与第二SOC预设值的进行比较,若NiH电池的SOC值低于第二SOC预设值,则执行步骤S5;否则执行步骤S6;
S5、整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
S6、整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池系统禁止为NiH电池充电,燃料电池系统的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
(1)基于母线电压值所对应NiH电池SOC进行相应的NiH电池充电电流设定,以达到保护NiH电池系统的目的。
(2)对于燃料电池系统吹扫阶段的功率匹配进行了相应的控制管理;在燃料电池吹扫阶段,燃料电池系统也会有相应的功率输出,根据NiH电池自身的电量与预设值的比较结果,设定燃料电池功率的分配。如若NiH电池电量SOC高于相应的预设值,则燃料电池系统吹扫阶段的功率用于辅助负载消耗;如若NiH电池SOC低于相应的预设值,则用于燃料电池电量的补充。
(3)设定NiH电池的SOC上限,从而使母线电压的波动范围不会较高,有利于维持母线电压的稳定。
(4)在系统结构上增加一个双向DC与NiH电池进行连接,保证燃料电池功率的分配成功,通过双向DC的实时监测可以时刻反应NiH电池的电量SOC,保证数据的准确性与及时性,同时通过双向DC的升压/降压保证NiH电池充放电的成功。
附图说明
图1是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统的结构示意图;
图2是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法的流程图。
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、图1是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统的结构示意图;
本实施例提供的一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,包括:燃料电池系统、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机;
燃料电池系统的正负极分别通过高压线与辅助电阻负载、双向DC、测功机控制单元PDU电性连接;测功机控制单元PDU通过高压线与测功机电性连接;双向DC通过高压线与NiH电池的正负极电性连接;
在燃料电池吹扫阶段,燃料电池系统输出功率为10kw;NiH电池为水冷型辅助能源,其总电量为1.94kwh;
在燃料电池的吹扫阶段,双向DC实时监测NiH电池的SOC值,并将SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)和第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据指令控制NiH电池的充电过程。
进一步地,系统控制NiH电池的充电过程具体分为三种情况:
1)当NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)时,整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值(70A),并控制燃料电池以第一充电电流预设值(70A)为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%);
2)当NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)且低于第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)时,整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值(10A),并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值(10A)为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
3)当NiH电池的SOC值高于第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)时,整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池系统禁止为NiH电池充电,燃料电池系统的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。所述第一SOC预设值、第二SOC预设值均为设定的母线电压值所对应的NiH电池的SOC值。双向DC通过设定充电电流的大小来控制NiH电池的充放电过程,且通过升压或降压来保证NiH电池成功完成充放电。
请参考图2,图2是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法的流程图。
实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法,适用于一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,具体步骤为:
S1、在燃料电池系统的吹扫阶段,NiH电池通过双向DC上传自身的SOC值至整车控制单元VCU;
S2、整车控制单元VCU将接收到的NiH电池的SOC值与第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)进行比较,若NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%),则执行步骤S3;否则执行步骤S4;
S3、整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值(最大充电电流70A),并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值(最大充电电流70A)为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%),执行步骤S4;
S4、整车控制单元VCU继续将接收到的NiH电池的SOC与第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)的进行比较,若NiH电池的SOC值低于第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%),则执行步骤S5;否则执行步骤S6;
S5、整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值(10A),并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值(10A)为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
S6、整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池系统禁止为NiH电池充电,燃料电池系统的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。
本发明的创新点在于:
(1)在系统结构上增加一个双向DC与NiH电池进行连接,保证燃料电池功率的分配成功,通过双向DC的实时监测可以时刻反应NiH电池的电量SOC,保证数据的准确性与及时性,同时通过双向DC的升压/降压保证NiH电池充放电的成功。
(2)对于燃料电池系统吹扫阶段的功率匹配进行了相应的控制管理;在燃料电池吹扫阶段,燃料电池系统也会有相应的功率输出,根据NiH电池自身的电量与预设值的比较结果,设定燃料电池功率的分配。如若NiH电池电量SOC高于相应的预设值,则燃料电池系统吹扫阶段的功率用于辅助负载消耗;如若NiH电池SOC低于相应的预设值,则用于燃料电池电量的补充。
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 (5)
1.一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,其特征在于,包括:燃料电池系统、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机;
所述燃料电池系统的正负极分别通过高压线与辅助电阻负载、双向DC、测功机控制单元PDU电性连接;所述测功机控制单元PDU通过高压线与测功机电性连接;所述双向DC通过高压线与NiH电池的正负极电性连接;
在燃料电池的吹扫阶段,所述双向DC实时监测所述NiH电池的SOC值,并将所述SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值和第二SOC预设值进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据所述指令控制NiH电池的充电过程;
所述系统控制NiH电池的充电过程具体分为三种情况:
1)当NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值时,整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值;
2)当NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值且低于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
3)当NiH电池的SOC值高于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池系统禁止为NiH电池充电,燃料电池系统的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;所述第一SOC预设值、第二SOC预设值均为设定的母线电压值所对应的NiH电池的SOC值;其中,所述第一SOC预设值为NiH电池的总电量的50%;所述第二SOC预设值为NiH电池的总电量的80%;所述第一充电电流预设值为最大充电电流,所述最大充电电流为70A;所述第二充电电流预设值为10A。
2.根据权利要求1所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,其特征在于,在燃料电池吹扫阶段,所述燃料电池的总输出功率为10kw。
3.根据权利要求1所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,其特征在于,所述NiH电池为水冷型辅助能源,所述NiH电池的总电量为1.94kwh。
4.根据权利要求1所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,其特征在于,所述双向DC通过设定充电电流的大小来控制NiH电池的充放电过程,且通过升压或降压来保证NiH电池完成充放电。
5.一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法,适用于任意一项如权利要求1-4所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制系统,其特征在于,具体步骤为:
S1、在燃料电池系统的吹扫阶段,NiH电池通过双向DC上传自身的SOC值至整车控制单元VCU;
S2、整车控制单元VCU将接收到的NiH电池的SOC值与第一SOC预设值进行比较,若NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值,则执行步骤S3;否则执行步骤S4;
S3、整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值,执行步骤S4;
S4、整车控制单元VCU继续将接收到的NiH电池的SOC与第二SOC预设值的进行比较,若NiH电池的SOC值低于第二SOC预设值,则执行步骤S5;否则执行步骤S6;
S5、整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
S6、整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池系统禁止为NiH电池充电,燃料电池系统的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
所述第一SOC预设值、第二SOC预设值均为设定的母线电压值所对应的NiH电池的SOC值;其中,所述第一SOC预设值为NiH电池的总电量的50%;所述第二SOC预设值为NiH电池的总电量的80%;所述第一充电电流预设值为最大充电电流,所述最大充电电流为70A;所述第二充电电流预设值为10A。
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