CN211166523U - 一种燃料电池汽车用dcdc变换器预充启动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于燃料电池汽车技术领域，公开了一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，包括：包括输入预充单元、DCDC变换器、输出预充单元、燃料电池和整车蓄电池，所述燃料电池通过输入预充单元与DCDC变换器的输入端电连接，DCDC变换器的输出端通过输出预充单元与整车蓄电池电连接，所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路。本实用新型实现了减少故障，能够在汽车整车系统上电起到缓冲保护设备的作用。
Description
技术领域
本实用新型属于燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路。
背景技术
燃料电池汽车用DCDC变换器是燃料电池汽车动力系统中的一个重要部分，连接在氢燃料电池堆和电池管理单元之间，其主要功能是把不可调的直流电源变为可调的直流电源，关系到整个燃料电池汽车的动力性能、能源利用效率和系统运行的可靠性。目前燃料电池汽车用DCDC变换器与氢燃料电池堆以及电池管理单元之间是通过接触器来连接和断开。在燃料电池汽车整车系统上电后，首先DCDC变换器在电池管理单元一侧的接触器闭合，其次DCDC变换器在氢燃料电池堆一侧的接触器闭合，然后DCDC变换器开始运行。
整个燃料电池汽车整车系统上电运行，DCDC变换器开启时没有预充过程，接触器闭合过程中由于接触器两侧压差较大容易产生大电流造成触点短接的故障，而且挂接在DCDC变换器上的高压设备启动时也有冲击，可能会损坏设备。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，减少故障，能够在汽车整车系统上电起到缓冲保护设备的作用。
本实用新型实施例是这样实现的：
一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，包括：包括输入预充单元、DCDC变换器、输出预充单元、燃料电池和整车蓄电池，所述燃料电池通过输入预充单元与DCDC变换器的输入端电连接，DCDC变换器的输出端通过输出预充单元与整车蓄电池电连接，所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路；当输出预充支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输出主支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间，并断开输出预充支路；当输入预充支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输入主支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间，并断开输入预充支路。
所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，其中，输入预充支路包括串联连接的输入预充接触器和输入预充电阻，输入主支路包括输入主接触器。
所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路，其中，输出预充支路包括串联连接的输出预充接触器和输出预充电阻，输出主支路包括输出主接触器。
其中，所述输入预充单元的两端设有电压采样点，所述输出预充单元的两端也设有电压采样点。
其中，DCDC变换器的输出端与输出预充单元之间设有用于外接高压用电设备的高压辅助接口。
本实用新型的预充电路和控制过程可以避免燃料电池汽车整车系统上电过程中因继电器两端电压压差大，产生大电流造成继电器触点粘黏，减少故障，而且对于燃料电池整车系统中挂接在DCDC控制器辅助高压端口上的设备，也同样可以避免高压冲击，起到缓冲保护作用。
附图说明
图1是本实用新型DCDC变换器预充启动电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型实施例应用于燃料电池汽车技术领域，涉及改善DCDC变换器启动时设备和器件缓冲保护的一种电路及方法。
以下结合具体实施例对本实用新型的具体实现进行详细描述：
一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，包括：包括输入预充单元、DCDC变换器、输出预充单元、燃料电池和整车蓄电池，所述燃料电池通过输入预充单元与DCDC变换器的输入端电连接，DCDC变换器的输出端通过输出预充单元与整车蓄电池电连接，所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路；当输出预充支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输出主支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间，并断开输出预充支路；当输入预充支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输入主支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间，并断开输入预充支路。
所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，其中，输入预充支路包括串联连接的输入预充接触器和输入预充电阻，输入主支路包括输入主接触器。
所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路，其中，输出预充支路包括串联连接的输出预充接触器和输出预充电阻，输出主支路包括输出主接触器。
其中，所述输入预充单元的两端设有电压采样点，所述输出预充单元的两端也设有电压采样点。
其中，DCDC变换器的输出端与输出预充单元之间设有用于外接高压用电设备的高压辅助接口。
一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动方法，DCDC变换器预充启动电路包括：包括输入预充单元、DCDC变换器、输出预充单元、燃料电池和整车蓄电池，所述燃料电池通过输入预充单元与DCDC变换器的输入端电连接，DCDC变换器的输出端通过输出预充单元与整车蓄电池电连接，所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路；
当输出预充支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输出主支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间，并断开输出预充支路；当输入预充支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输入主支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间，并断开输入预充支路。
所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路，其中，输出预充支路包括串联连接的输出预充接触器和输出预充电阻，输出主支路包括输出主接触器；所述输出预充单元的两端设有电压采样点；当电压采样点电压正常时，输出预充接触器导通，以将输出预充支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间，经过预设时间后，两端电压采样点差值小于或等于预设安全阈值时，输出主接触器导通，经过预设时间后，输出预充接触器断开；当电压采样点电压不正常或者两端电压采样点差值大于预设安全阈值时，输出预充失败的故障信息。
所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，其中，输入预充支路包括串联连接的输入预充接触器和输入预充电阻，输入主支路包括输入主接触器；所述输入预充单元的两端设有电压采样点；当电压采样点电压正常时，输入预充接触器导通，以将输入预充支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间，经过预设时间后，两端电压采样点差值小于或等于预设安全阈值时，输入主接触器导通，经过预设时间后，输入预充接触器断开；当电压采样点电压不正常或者两端电压采样点差值大于预设安全阈值时，输出预充失败的故障信息。
其中，输出预充失败的故障信息时，断开所有接触器的导通。
如图1所示，一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，包括输入预充单元、输出预充单元、高压辅助接口，所述输入预充单元包括燃料电池(图中Fuel cell stack)电压采集、输入预充接触器和输入主接触器的开关动作，所述输出预充单元包括整车蓄电池电压采集、输出预充接触器和输出主接触器的开关动作，所述高压辅助接口是外接高压用电设备。
所述输入预充单元包括电压采样Ui1、电压采样Ui2、电阻R2(输入预充电阻)、继电器KA3(输入预充接触器)、继电器KA4(输入主接触器)；所述输出预充单元包括电压采样Uo1、电压采样Uo2、电阻R1(输出预充电阻)、继电器KA1(输出预充接触器)、继电器KA2(输出主接触器)，所述高压辅助接口包括AUX+、AUX-端口。
所述继电器KA3与电阻R2串联后与继电器KA4并联，所述继电器KA4一端接电压采样端口Ui1，另一端接电压采样端口Ui2，所述继电器KA1与电阻R1串联后与继电器KA2并联，所述继电器KA2一端接电压采样端口Uo1，另一端接电压采样端口Uo2，所述高压辅助接口AUX+接到电压采样端口Uo1，AUX-接到锂电池(整车蓄电池)接口负端。
DCDC变换器预充启动方法流程：整个燃料电池汽车系统上电完成后，首先执行输出预充单元，T1时刻采样所述电压采样端口Uo2的电压Uout2，若Uout2在设备正常电压启动的范围内，闭合所述继电器KA1，若Uout2不在设备正常电压启动的范围内，停机并向整车控制器上报故障。当所述继电器KA1正常闭合后，经过一段时间后在T2时刻(时间t＝(T2-T1)根据高压辅助端口外接设备的不同设置不同)开始采样所述电压采样端口Uo1的电压Uout1和电压采样端口Uo2的电压Uout2，在T3时刻比较Uout1和Uout2的大小，当Uout1与Uout2的差值小于设定的安全阈值，则闭合所述继电器KA2，并在T4时刻断开所述继电器KA1，若Uout1与Uout2的差值大于设定的安全阈值，则认为输出预充失败，断开所有继电器并向整车控制器上报故障。当输出预充单元执行正常完成，则继续执行输入预充单元，在T5时刻采样所述电压采样端口Ui1的电压Uin1，若Uin1在设备正常电压启动的范围内，闭合所述继电器KA3，若Uin1不在设备正常电压启动的范围内，停机并向整车控制器上报故障。当所述继电器KA3正常闭合后，经过一段时间后在T6时刻，开始采样所述电压采样端口Ui1的电压Uin1和电压采样端口Ui2的电压Uin2，在T7时刻比较Uin1和Uin2的大小，当Uin1与Uin2的差值小于设定的安全阈值，则闭合所述继电器KA4，并在T8时刻断开所述继电器KA3，若Uin1与Uin2的差值大于设定的安全阈值，则认为输入预充失败，断开所有继电器并向整车控制器上报故障。输入预充完成后，判断Uin2和Uout1的大小是否在DCDC变换器正常启动的电压范围内，若是则整机预充完成，若不是，则整机预充失败，断开所有继电器并向整车控制器上报故障。
本实用新型的预充电路和控制过程可以避免燃料电池汽车整车系统上电过程中因继电器两端电压压差大，产生大电流造成继电器触点粘黏，减少故障，而且对于燃料电池整车系统中挂接在DCDC控制器辅助高压端口上的设备，也同样可以避免高压冲击，起到缓冲保护作用。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，其特征在于，包括：包括输入预充单元、DCDC变换器、输出预充单元、燃料电池和整车蓄电池，所述燃料电池通过输入预充单元与DCDC变换器的输入端电连接，DCDC变换器的输出端通过输出预充单元与整车蓄电池电连接，所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路；当输出预充支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输出主支路导通连接在整车蓄电池与DCDC变换器之间，并断开输出预充支路；当输入预充支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间后，电路正常时，将输入主支路导通连接在燃料电池与DCDC变换器之间，并断开输入预充支路。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，其特征在于：所述输入预充单元具有两条并联连接的输入预充支路和输入主支路，其中，输入预充支路包括串联连接的输入预充接触器和输入预充电阻，输入主支路包括输入主接触器。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，其特征在于：所述输出预充单元具有两条并联连接的输出预充支路和输出主支路，其中，输出预充支路包括串联连接的输出预充接触器和输出预充电阻，输出主支路包括输出主接触器。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，其特征在于：所述输入预充单元的两端设有电压采样点，所述输出预充单元的两端也设有电压采样点。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池汽车用DCDC变换器预充启动电路，其特征在于：DCDC变换器的输出端与输出预充单元之间设有用于外接高压用电设备的高压辅助接口。
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| CN110723030A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-01-24 | 深圳市福瑞电气有限公司 | 一种燃料电池汽车用dcdc变换器预充启动电路及方法 |
| CN112977175A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-06-18 | 黄冈格罗夫氢能汽车有限公司 | 一种氢能汽车燃料电池母线预充系统 |
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