CN211416973U - 支持应急救援的氢燃料电池车动力系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，实施本实用新型的有益效果是，动力电池满足外接充电方案设计：该电池包具有可靠性高的电路设计方案；外部接插件通用性强；成本低。

Description

支持应急救援的氢燃料电池车动力系统
技术领域
本实用新型涉及氢燃料电池车领域，更具体地说，涉及一种支持应急救援的氢燃料电池车动力系统。
背景技术
随着人们环保意识的日益增强，新能源汽车的发展速度极速加快。其中，混合动力、氢燃料电池乘用车的发展尤为突出。而动力电池又是以上两类车型的重要部件之一。其电池共同特性如下：
1)匹配动力电池容量小；
2)匹配动力电池自放电率高；
3)所设计车型，因为成本及性能要求，不配备交直流充电接口。
基于以上特性，在整车长时间放置、动力电池故障、或馈电厉害，将会出现整车无法启动的问题。
实用新型内容
在没有外接标准充电接口的情况下，解决上述问题的方法之一就是设计一种低成本的可供外部充电的动力系统方案和控制方法，这样在有可与之匹配的外接电源的情况下，就可以对动力电池进行充电救援。同时，在外接电源电量不足时，只要电源用很少的电量供燃料电池发动机发动，燃电系统就可以给动力电池充电，从而解决动力电池馈电问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，包含燃料电池系统、动力电池系统、整车配电盒及用电设备，用电设备包括电机控制器MCU、整车用电设备VEE；
动力电池系统包含电池B1、接电池预充回路、急充电继电器K1、接插件C1、应急充电口C5、电池管理系统BMS以及电池主负继电器K4，接电池预充回路包含主正继电器K2、预充继电器K3以及预充电阻R1，预充继电器K3 和预充电阻R1串联后，主正继电器与K2并联，其中预充电阻R1所在的并联端接接插件C1正极，预充继电器K3所在的并联端接电池B1的正极，接插件 C1负极接电池主负继电器K4的一端，电池主负继电器K4的另一端接电池 B1负极；同时，电池B1正极接外接应急充电继电器K1后接外接应急充电口 C5正极，外接充电口C5负极直接接电池B1负极；K1、K2、K3、K4均连接并受控于BMS；
燃料电池系统包含燃料电池电堆FCES、升压电压转换器以及正极接接插件C3，燃料电池电堆FCES和升压电压转换器之间分别通过正极继电器K5 和负极继电器K6连接，升压电压转换器输出端正极接接插件C3正极和负极接C3负极，继电器K5、K6均连接并受控于燃料电池管理系统FCU；
整车配电盒包含接插件C2、接插件C4、接插件C6、接插件C8、电机控制器MCU预充回路、整车用电设备VEE的正极继电器K9、整车主负继电器 K10，电机控制器MCU预充回路包含主正继电器K7、预充继电器K8以及预充电阻R2；接插件C2正极出来分为两个支路，第一个支路接接插件C4正极，第二个支路分别连接主正继电器K7一端和预充继电器K8的一端，预充继电器K8的另一端一方面接主正继电器K7一端的另一端，另一方面串接预充电阻R2后，接插件C6正极且同时与正极继电器K9的一端连接，继电器K9的另一端接接插件C8负极；接插件C2负极出来，同样分两个支路，第一个支路接接插件C4负极，第一个支路接整车主负继电器K10的一端，K10的另一端分别接接插件C6、接插件C8的负极；继电器K7、K8、K9、K10均连接并受控于整车控制器VCU；
用电设备还包括接插件C7以及接插件C9，电机控制器MCU通过接插件 C7与接插件C6对插连接，整车用电设备VEE通过接插件C9与接插件C8对插连接；
动力电池系统和燃料电池系统通过接插件C1、C2、C3、C4直接并联，其中C1和C2对插连接，C3和C4对插连接。
进一步地，在本实用新型的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统中， VCU、BMS、FCU三个控制器同时挂在同一条CAN总线上。
进一步地，在本实用新型的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统中，还包括一个应急充电模拟开关，应急充电模拟开关安装在驾驶室内，连接VCU。
进一步地，在本实用新型的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统中，电池管理系统BMS为主从一体机。
进一步地，在本实用新型的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统中，外接充电口C5采用标准外接充电接口。
实施本实用新型的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统及其控制方法，具有以下有益效果：动力电池满足外接充电方案设计：该电池包具有可靠性高的电路设计方案；外部接插件通用性强；成本低。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是支持应急救援的氢燃料电池车动力系统一实施例的电路原理图；
图2是VCU、BMS、FCU与CAN总线的连接示意图；
图3是外接紧急充电流程图；
图4是燃料电池系统自充电控制流程图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参考图1，其为支持应急救援的氢燃料电池车动力系统一实施例的电路原理图。本实施例的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统包含燃料电池系统、动力电池系统、整车配电盒及用电设备，用电设备包括电机控制器MCU、整车用电设备VEE(Vehicle electricalequipment)。
动力电池系统包含电池B1、接电池预充回路、急充电继电器K1、接插件 C1、应急充电口C5、电池管理系统BMS以及电池主负继电器K4，接电池预充回路包含主正继电器K2、预充继电器K3以及预充电阻R1，预充继电器K3 和预充电阻R1串联后，主正继电器与K2并联，其中预充电阻R1所在的并联端接接插件C1正极，预充继电器K3所在的并联端接电池B1的正极，接插件 C1负极接电池主负继电器K4的一端，电池主负继电器K4的另一端接电池 B1负极；同时，电池B1正极接外接应急充电继电器K1后接外接应急充电口 C5正极，外接充电口C5负极直接接电池B1负极；电池管理系统BMS为主从一体机，K1、K2、K3、K4均连接并受控于BMS。
燃料电池系统包含燃料电池电堆FCES(Fuel cell engine system)、升压电压转换器(即升压DCDC，Boost DCDC)以及正极接接插件C3，燃料电池电堆FCES和升压电压转换器之间分别通过正极继电器K5和负极继电器K6连接，升压电压转换器输出端正极接接插件C3正极和负极接C3负极，继电器 K5、K6均连接并受控于燃料电池管理系统FCU；
整车配电盒包含接插件C2、接插件C4、接插件C6、接插件C8、电机控制器MCU预充回路、整车用电设备VEE的正极继电器K9、整车主负继电器 K10，电机控制器MCU预充回路包含主正继电器K7、预充继电器K8以及预充电阻R2；接插件C2正极出来分为两个支路，第一个支路接接插件C4正极，第二个支路分别连接主正继电器K7一端和预充继电器K8的一端，预充继电器K8的另一端一方面接主正继电器K7一端的另一端，另一方面串接预充电阻R2后，接插件C6正极且同时与正极继电器K9的一端连接，继电器K9的另一端接接插件C8负极；接插件C2负极出来，同样分两个支路，第一个支路接接插件C4负极，第一个支路接整车主负继电器K10的一端，K10的另一端分别接接插件C6、接插件C8的负极；继电器K7、K8、K9、K10均连接并受控于整车控制器VCU。
用电设备还包括接插件C7以及接插件C9，电机控制器MCU通过接插件 C7与接插件C6对插连接，整车用电设备VEE通过接插件C9与接插件C8对插连接。
动力电池系统和燃料电池系统通过接插件C1、C2、C3、C4直接并联，其中C1和C2对插连接，C3和C4对插连接。
参考图2，VCU、BMS、FCU三个控制器同时挂在同一条CAN总线上。
在本实用新型的另一实施例中，支持应急救援的氢燃料电池车动力系统还包括一个应急充电模拟开关，应急充电模拟开关安装在驾驶室内，连接VCU。
本实用新型还提供了应用于上述的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统中的控制方法，包含外部电源充电控制方法和整车自动充电控制方法。
参考图3，图3是外接紧急充电流程图，外部电源充电控制方法的控制流程如下：
S11、通过应急充电口C5，完成外接充电装置的连接工作；
S12、整车上ON挡低压电，BMS吸合继电器K1；
S13、设置好外接充电装置的充电电压和电流，开启外接充电装置；
S14、当电池SOC>50％时，关闭外接充电装置，完成应急充电。
电池B1具有自保护功能，当出现严重故障时，BMS主动断开应急充电继电器K1，结束充电。
参考图4，图4是燃料电池系统自充电控制流程，整车自动充电控制方法利用外部电源启动燃料电池系统，再利用燃料电池给动力电池充电，整车自动充电控制方法流程为：
S21、通过应急充电口C5，完成外接充电装置的连接工作；
S22、整车上ON挡低压电，BMS吸合继电器K1；
S23、设置好外接充电装置的充电电压和电流，开启外接充电装置；
S24、接收应急充电模式开关被触发所产生的应急充电模式开关信号；
S25、VCU收到应急充电模式开关信号，整车进入应急充电模式，VCU 使能FCU并设定功率需求；
S26、FCU控制继电器K5、K6吸合，并使能升压电压转换器，燃料电池系统开始发电；
S27、外接充电装置，完成应急充电，由燃料电池单独给电池B1进行充电；
S28、当VCU检测单动力电池SOC≥50％时，VCU控制FCU进入下电流程，整车下低压电，结束充电。
系统具有自保护功能，当出现严重故障时，VCU通过报文，控制燃料电池FCU进入下电流程，整车下低压电，结束充电。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，其特征在于，包含燃料电池系统、动力电池系统、整车配电盒及用电设备，用电设备包括电机控制器MCU、整车用电设备VEE；
动力电池系统包含电池B1、接电池预充回路、急充电继电器K1、接插件C1、应急充电口C5、电池管理系统BMS以及电池主负继电器K4，接电池预充回路包含主正继电器K2、预充继电器K3以及预充电阻R1，预充继电器K3和预充电阻R1串联后，主正继电器与K2并联，其中预充电阻R1所在的并联端接接插件C1正极，预充继电器K3所在的并联端接电池B1的正极，接插件C1负极接电池主负继电器K4的一端，电池主负继电器K4的另一端接电池B1负极；同时，电池B1正极接外接应急充电继电器K1后接外接应急充电口C5正极，外接充电口C5负极直接接电池B1负极；K1、K2、K3、K4均连接并受控于BMS；
燃料电池系统包含燃料电池电堆FCES、升压电压转换器以及正极接接插件C3，燃料电池电堆FCES和升压电压转换器之间分别通过正极继电器K5和负极继电器K6连接，升压电压转换器输出端正极接接插件C3正极和负极接C3负极，继电器K5、K6均连接并受控于燃料电池管理系统FCU；
整车配电盒包含接插件C2、接插件C4、接插件C6、接插件C8、电机控制器MCU预充回路、整车用电设备VEE的正极继电器K9、整车主负继电器K10，电机控制器MCU预充回路包含主正继电器K7、预充继电器K8以及预充电阻R2；接插件C2正极出来分为两个支路，第一个支路接接插件C4正极，第二个支路分别连接主正继电器K7一端和预充继电器K8的一端，预充继电器K8的另一端一方面接主正继电器K7一端的另一端，另一方面串接预充电阻R2后，接插件C6正极且同时与正极继电器K9的一端连接，继电器K9的另一端接接插件C8负极；接插件C2负极出来，同样分两个支路，第一个支路接接插件C4负极，第一个支路接整车主负继电器K10的一端，K10的另一端分别接接插件C6、接插件C8的负极；继电器K7、K8、K9、K10均连接并受控于整车控制器VCU；
用电设备还包括接插件C7以及接插件C9，电机控制器MCU通过接插件C7与接插件C6对插连接，整车用电设备VEE通过接插件C9与接插件C8对插连接；
动力电池系统和燃料电池系统通过接插件C1、C2、C3、C4直接并联，其中C1和C2对插连接，C3和C4对插连接。
2.根据权利要求1所述的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，其特征在于，VCU、BMS、FCU三个控制器同时挂在同一条CAN总线上。
3.根据权利要求1所述的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，其特征在于，还包括一个应急充电模拟开关，应急充电模拟开关安装在驾驶室内，连接VCU。
4.根据权利要求1所述的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，其特征在于，电池管理系统BMS为主从一体机。
5.根据权利要求1所述的支持应急救援的氢燃料电池车动力系统，其特征在于，外接充电口C5采用标准外接充电接口。
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