CN113119755B - 一种利用氢燃料电池车用dcdc实现输出控制的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统，包括整车控制器、锂离子电容系统、氢燃料电池系统、电机驱动系统、功率分配系统，所述锂离子电容系统、氢燃料电池系统、电机驱动系统、功率分配系统均与整车控制器连接，所述锂离子电容系统、氢燃料电池系统和电机驱动系统均与功率分配系统连接，所述锂离子电容系统内集成双向DCDC控制器，所述双向DCDC控制器的工作模式为电压控制模式；所述氢燃料电池系统内集成单向DCDC控制器，所述单向DCDC控制器的工作模式包括电流控制模式和电压控制模式。本发明还提供了一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法。

Description

一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统及方法

技术领域

本发明涉及氢燃料汽车技术领域，尤其涉及一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统及方法。

背景技术

近年来，随着环境污染问题越来越严重，防止环境污染、保护环境、维持生态平衡，已成为社会发展的一项重要举措，传统的石油能源早已无法满足现在的汽车工业的动力需求，性能优越的燃料电池被广泛认为是未来电动汽车能源方案的最佳选择，燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料(如氢气、天然气等)和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装置，可以持续发电，且生成物主要是水，基本上不排放有害气体，因此更加清洁环保，燃料电池汽车做到了真正意义上的零排放、零污染。

燃料电池新能源汽车动力系统结构比较复杂、控制系统更加复杂，动力系统结构主要由燃料电池系统(包括氢气系统、空气系统、冷却水系统、低温预热系统、单向DCDC控制器)、锂离子电容系统(内部集成双向DCDC控制器)、电机驱动系统、功率分配系统等组成，锂离子电容系统作为电压源输出需要的动力系统母线电压，经由功率分配系统给各系统供电，同时辅助电源系统作为储能系统存储车辆制动、惯性滑行时由机械能转化的电能，也存储由于燃料电池降载缓慢而多输出的电能。由于系统中存在两个动力源，合理控制两个动力源的运行十分重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统及方法。

本发明提供一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法，包括以下步骤：

S1，汽车动力系统低压上电后，整车控制器根据采集到的当前油门踏板信号、档位信号、刹车信号控制锂离子电容系统内集成的双向DCDC控制器工作，使锂离子电容系统向动力母线输出合适的电压实现电机驱动系统预充电；

S2，判断整车控制器是否发出高压下电命令，若发出高压下电命令，则到步骤S7；若未发出高压下电命令，则到步骤S3；

S3，判断氢燃料电池系统是否收到开机命令，若收到开机命令，则整车控制器向氢燃料电池系统发送启动命令，使氢燃料电池系统进入启动过程；若未收到开机命令，则继续保持锂离子电容系统单独运行；

S4，氢燃料电池系统启动成功后，其内部集成的单向DCDC控制器工作在电流控制模式，此时锂离子电容系统和燃料电池系统同时运行，氢燃料电池系统根据整车的功率需求调整氢燃料电池系统的实际输出功率，剩余的需求功率由锂离子电容系统提供；

S5，单向DCDC控制器检测锂离子电容系统在运行过程中是否出现异常，若出现异常，则整车控制器立即切换单向DCDC控制器工作在合适的电压控制模式，若未出现异常，则判断氢燃料电池系统是否收到关机命令，若收到关机命令，则整车控制器控制氢燃料电池系统进行关机过程；若未收到关机命令，则继续保持锂离子电容系统和氢燃料电池系统同时运行；

S6，氢燃料电池系统关机过程中，判断整车控制器是否发出高压下电命令，若发出高压下电命令，则到步骤S7；若未发出高压下电命令，则保持锂离子电容系统运行；

S7，整车控制器控制锂离子电容系统内的双向DCDC控制器关闭。

进一步地，整车的功率需求根据油门踏板信号、氢燃料电池状态和锂离子电容状态判断。

本发明还提供一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统，包括整车控制器、锂离子电容系统、氢燃料电池系统、电机驱动系统、功率分配系统，所述锂离子电容系统、氢燃料电池系统、电机驱动系统、功率分配系统均与整车控制器连接，所述锂离子电容系统、氢燃料电池系统和电机驱动系统均与功率分配系统连接，所述功率分配系统用于分配锂离子电容系统和氢燃料电池系统的功率，所述锂离子电容系统内集成双向DCDC控制器，所述双向DCDC控制器的工作模式为电压控制模式；所述氢燃料电池系统内集成单向DCDC控制器，所述单向DCDC控制器的工作模式包括电流控制模式和电压控制模式。

进一步地，所述整车控制器上集成第一判断模块，所述第一判断模块用来判断整车控制器是否发出高压下电命令。

进一步地，所述氢燃料电池系统上集成第二判断模块，所述第二判断模块用来判断氢燃料电池系统是否收到开机命令或关机命令。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明提供的系统和方法利用氢燃料电池系统内集成的单向DCDC控制器检测锂离子电容系统运行过程中是否出现异常，当出现异常时，单向DCDC控制器立即切换为电压控制模式继续工作，以达到锂离子电容系统和氢燃料电池系统双系统能同时工作，也可以锂离子电容系统单独运行，也可以氢燃料电池系统单独运行。

附图说明

图1是本发明一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统的结构示意图。

图2是本发明一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统的能量流向示意图。

图3是本发明一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法的流程示意图。

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和图2，本发明的实施例提供了一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的系统，包括整车控制器1、锂离子电容系统2、氢燃料电池系统3、电机驱动系统4、功率分配系统5，锂离子电容系统2、氢燃料电池系统3、电机驱动系统4、功率分配系统5均与整车控制器1连接，锂离子电容系统2、氢燃料电池系统3和电机驱动系统4均与功率分配系统5连接，锂离子电容系统2作为辅助能量源，主要用于燃料电池低温启动预热、燃料电池启动过程的辅助电源，锂离子电容系统2内集成双向DCDC控制器21，双向DCDC控制器21工作在电压控制模式，锂离子电容系统2既可以为动力母线提供高压供电，又可以储存能量；氢燃料电池系统3内集成单向DCDC控制器31，单向DCDC控制器31既可以工作在电流控制模式，又可以工作在电压控制模式。

氢燃料电池系统3内设置散热系统32、空压机系统33和低温预热系统34。

整车控制器1上集成第一判断模块11，第一判断模块11用来判断整车控制器1是否发出高压下电命令。

氢燃料电池系统3上集成第二判断模块35，第二判断模块35用来判断氢燃料电池系统3是否收到开机命令或关机命令。

锂离子电容系统2运行异常时，无法储存动力母线上多余的能量，多余的能量由氢燃料电池系统3内的子系统低温预热系统34消耗掉，加以合理控制散热系统32来控制氢燃料电池系统3保持最佳工作温度。

请参考图3，本发明的实施例提供了一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法，包括以下步骤：

步骤S1，汽车动力系统低压上电后，整车控制器1根据采集到的当前油门踏板信号、档位信号、刹车信号等控制锂离子电容系统2内集成的双向DCDC控制器21工作，使锂离子电容系统2向动力母线输出合适的电压实现电机驱动系统4预充电，此时只有锂离子电容系统2单独运行；

步骤S2，第一判断模块11判断整车控制器1是否发出高压下电命令，若发出高压下电命令，则到步骤S7；若未发出高压下电命令，则到步骤S3；

步骤S3，第二判断模块35判断氢燃料电池系统3是否收到开机命令，若收到开机命令，则整车控制器1向氢燃料电池系统3发送启动命令，使氢燃料电池系统3进入启动过程；若未收到开机命令，则继续保持锂离子电容系统2单独运行；

步骤S4，氢燃料电池系统3启动成功后，其内部集成的单向DCDC控制器31工作在电流控制模式，此时锂离子电容系统2和氢燃料电池系统3同时运行，在整车控制器1的能量分配管理下，氢燃料电池系统3根据整车的功率需求调整氢燃料电池系统3的实际输出功率，剩余的需求功率由锂离子电容系统2提供；整车的功率需求根据油门踏板信号、氢燃料电池状态和锂离子电容状态判断；

步骤S5，单向DCDC控制器31检测锂离子电容系统2在运行过程中是否出现异常，若出现异常，则整车控制器1立即切换单向DCDC控制器31工作在合适的电压控制模式，继续给动力母线提供能量，由于氢燃料电池系统3加减载比较缓慢，需要限制整车控制器1的功率请求，由于氢燃料电池降载缓慢多输出的电能和车辆制动、惯性滑行时转化的电能，无法储存到锂离子电容系统2，但可以转移到氢燃料电池系统3内部的子系统低温预热系统34来加热冷却水，配合散热系统32合理控制氢燃料电池系统3保持最佳工作温度，当氢燃料电池系统3内的单向DCDC控制器31检测到锂离子电容系统2恢复正常工作时，立即切换单向DCDC控制器31工作在合适的电流控制模式；若未出现异常，则判断氢燃料电池系统3是否收到关机命令，若收到关机命令，则整车控制器1控制氢燃料电池系统3进行关机过程；若未收到关机命令，则继续保持锂离子电容系统2和氢燃料电池系统3同时运行；

步骤S6，氢燃料电池系统3关机过程中，第一判断模块11判断整车控制器1是否发出高压下电命令，若发出高压下电命令，则到步骤S7；若未发出高压下电命令，则保持锂离子电容系统2运行；

步骤S7，整车控制器1控制锂离子电容系统2内的双向DCDC控制器21关闭。

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 (5)

1.一种利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，汽车动力系统低压上电后，整车控制器根据采集到的当前油门踏板信号、档位信号、刹车信号控制锂离子电容系统内集成的双向DCDC控制器工作，使锂离子电容系统给电机驱动系统预充电；

S2，判断整车控制器是否发出高压下电命令，若发出高压下电命令，则到步骤S7；若未发出高压下电命令，则到步骤S3；

S3，判断氢燃料电池系统是否收到开机命令，若收到开机命令，则整车控制器向氢燃料电池系统发送启动命令，使氢燃料电池系统进入启动过程；若未收到开机命令，则继续保持锂离子电容系统单独运行；

S4，氢燃料电池系统启动成功后，其内部集成的单向DCDC控制器工作在电流控制模式，氢燃料电池系统根据整车的功率需求调整实际输出功率；

S5，单向DCDC控制器检测锂离子电容系统在运行过程中是否出现异常，若出现异常，则整车控制器立即切换单向DCDC控制器工作在电压控制模式，若未出现异常，则判断氢燃料电池系统是否收到关机命令，若收到关机命令，则整车控制器控制氢燃料电池系统进行关机过程；若未收到关机命令，则继续保持锂离子电容系统和氢燃料电池系统同时运行；

S6，氢燃料电池系统关机过程中，判断整车控制器是否发出高压下电命令，若发出高压下电命令，则到步骤S7；若未发出高压下电命令，则保持锂离子电容系统运行；

S7，整车控制器控制锂离子电容系统内的双向DCDC控制器关闭。

2.根据权利要求1所述的利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法，其特征在于，整车的功率需求根据油门踏板信号、氢燃料电池状态和锂离子电容状态判断。

3.一种用于执行上述权利要求1或2任意一项所述的利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法的系统，其特征在于，包括整车控制器、锂离子电容系统、氢燃料电池系统、电机驱动系统、功率分配系统，所述锂离子电容系统、氢燃料电池系统、电机驱动系统、功率分配系统均与整车控制器连接，所述锂离子电容系统、氢燃料电池系统和电机驱动系统均与功率分配系统连接，所述锂离子电容系统内集成双向DCDC控制器，所述双向DCDC控制器的工作模式为电压控制模式；所述氢燃料电池系统内集成单向DCDC控制器，所述单向DCDC控制器的工作模式包括电流控制模式和电压控制模式。

4.根据权利要求3所述的利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法的系统，其特征在于，所述整车控制器上集成第一判断模块，所述第一判断模块用来判断整车控制器是否发出高压下电命令。

5.根据权利要求3所述的利用氢燃料电池车用DCDC实现输出控制的方法的系统，其特征在于，所述氢燃料电池系统上集成第二判断模块，所述第二判断模块用来判断氢燃料电池系统是否收到开机命令或关机命令。