CN215474601U - 一种氢燃料商用车电控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料商用车电控系统，包括：氢瓶组系统、氢堆系统和整车控制器VCU，氢瓶组系统与氢堆系统连接，氢堆系统与升压DCDC电性连接，升压DCDC与氢堆高压配电电性连接，氢堆高压配电分别与动力电池、BMS控制器以及纯电高压配电电性连接，纯电高压配电分别与五合一DCAC控制器和五合一PDU控制器电性连接，五合一DCAC控制器与打气泵电性连接；氢瓶组系统、氢堆系统、升压DCDC、BMS控制器、五合一PDU控制器以及五合一DCAC控制器分别与整车控制器VCU电性连接。本实用新型针对氢燃料商用车辆电控系统设计了应对策略，具体包含了氢燃料商用车电控系统的各个方面，涵盖氢燃料车辆正常运行的核心功能，具有功能简单、实用、高效、可推广应用的特点。

Description

一种氢燃料商用车电控系统

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电动车辆技术领域，特别是涉及一种氢燃料商用车电控系统。

背景技术

新能源纯电动车辆由于电池技术很难突破，没有本质技术创新改变，导致国家政策在新能源电动车辆领域偏向多方向发展，其中，氢燃料新能源车辆由于具有无污染、添加燃料便捷、续航里程长等优点，越来越多的受到国家的重视和各企业厂家的青睐。

氢燃料车辆严格意义上讲是混合动力车辆，基本有两套系统，分别为纯电系统和氢堆系统，控制两套系统高效、稳定运行尤其重要。氢燃料车辆电控系统有多种电控策略，根据实车状态简单、稳定、高效的电控策略便是友好系统。现有氢燃料车辆电控系统层次差别较大，有的非常复杂，有的过于简单。基于以上问题，为解决氢燃料车辆电控系统存在的问题，迫切需要开发一种简单、高效的氢燃料商用车电控系统。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种氢燃料商用车电控系统，在氢燃料商用车使用过程中设置启动、运行、关闭氢堆过程的具体控制方法，并结合附件控制方法，基本涵盖氢燃料车辆正常运行的核心功能，具有功能简单、实用、高效，可推广应用的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种氢燃料商用车电控系统，包括：氢瓶组系统、氢堆系统和整车控制器 VCU，所述氢瓶组系统与所述氢堆系统连接，所述氢堆系统与升压DCDC电性连接，所述升压DCDC与氢堆高压配电电性连接，所述氢堆高压配电分别与动力电池、BMS控制器以及纯电高压配电电性连接，所述纯电高压配电分别与五合一DCAC控制器和五合一PDU控制器电性连接，所述五合一DCAC控制器与打气泵电性连接；所述氢瓶组系统、氢堆系统、升压DCDC、BMS控制器、五合一 PDU控制器以及五合一DCAC控制器分别与所述整车控制器VCU电性连接；所述BMS控制器用于实时检测所述动力电池单体电压、温度和故障，控制所述氢堆高压配电内的继电器动作；所述五合一PDU控制器用于控制所述纯电高压配电内的继电器动作，采集所述纯电高压配电内继电器、传感器信号，并与其他控制器通讯；所述五合一DCAC控制器用于将从所述动力电池获得的直流高压电转化为交流高压电并输送至所述打气泵。

可选的，还包括点火开关、专用模式开关和前后桥储气筒，所述点火开关、专用模式开关以及前后桥储气筒分别与所述整车控制器VCU电性连接，并向所述整车控制器VCU发送信号，所述专用模式开关用于启动所述氢堆系统。

可选的，所述动力电池与所述氢堆高压配电之间、所述氢堆高压配电与所述BMS控制器之间、所述氢堆高压配电与所述升压DCDC之间、所述升压DCDC 与所述氢堆系统之间以及所述纯电高压配电与所述五合一PDU控制器之间均为可逆连接。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的氢燃料商用车电控系统，应用于车辆使用过程中的氢堆的启动、运行、关闭过程、故障设计处理过程、附件控制过程；故障设计处理过程在启动、运行、关闭氢堆过程均有设计；氢堆启动关联多信号状态，先上高压，后发使能使其启动，氢堆关闭分2种模式，分别关联多信号状态，发使能使其停机；故障设计处理过程中，使能信号后，规定时间内未接收反馈信号，即进入故障模式，当整车控制器VCU发出这些使能命令后，氢堆系统没有反馈正确的系统模式反馈信号，延迟一段时间后分别进入故障模式；氢堆运行过程中，在氢堆启动后，根据系统状态多运行模式发电，多运行模式分为：正常模式、限功率模式和故障模式共3种模式，3种模式关联相关信号状态进行切换，按不同的目标功率运行发电；附件控制过程中，电控附件关联多信号状态进行控制，控制器VCU下电延迟重新设计附件打气泵控制，打气泵控制关联上高压状态及前后桥刹车储气筒气压信号，后根据点火开关ON档信号进行多状态转换。本实用新型提供的氢燃料商用车电控系统，针对氢燃料商用车辆电控系统设计了应对策略，具体包含了氢燃料商用车电控系统的各个方面，基本涵盖氢燃料车辆正常运行的核心功能，具有功能简单、实用、高效，可推广应用的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型氢燃料商用车电控系统的模块架构图；

图2为本实用新型氢燃料商用车电控系统的组成结构示意图；

图3为本实用新型氢燃料商用车电控系统的启动、关闭氢堆控制的工作流程图；

图4为本实用新型氢燃料商用车电控系统的氢堆运行控制的工作流程图；

图5为本实用新型氢燃料商用车电控系统的整车电控附件控制的工作流程图；

附图标记说明：1、动力电池；2、氢瓶组系统；3、点火开关；4、专用模式开关；5、前后桥储气筒；6、整车控制器VCU；7、打气泵；8、五合一DCAC 控制器；9、纯电高压配电；10、五合一PDU控制器；11、BMS控制器；12、氢堆高压配电；13、升压DCDC；14、氢堆系统。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种氢燃料商用车电控系统，在氢燃料商用车使用过程中设置启动、运行、关闭氢堆过程的具体控制方法，并结合附件控制方法，基本涵盖氢燃料车辆正常运行的核心功能，具有功能简单、实用、高效，可推广应用的特点。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供的氢燃料商用车电控系统，如图1至图2所示，具体包括：氢瓶组系统2、氢堆系统14、点火开关3、专用模式开关4、前后桥储气筒5 和整车控制器VCU6，所述氢瓶组系统2与所述氢堆系统14连接，所述氢堆系统14与升压DCDC13电性连接，所述升压DCDC13与氢堆高压配电12电性连接，所述氢堆高压配电12分别与动力电池1、BMS控制器11以及纯电高压配电9 电性连接，所述纯电高压配电9分别与五合一DCAC控制器8和五合一PDU控制器10电性连接，所述五合一DCAC控制器8与打气泵7电性连接；所述氢瓶组系统2、氢堆系统14、升压DCDC13、BMS控制器11、五合一PDU控制器10、点火开关3、专用模式开关4、前后桥储气筒5以及五合一DCAC控制器8分别与所述整车控制器VCU6电性连接；

所述动力电池1给所述氢堆高压配电12、纯电高压配电9供高压电，所述氢堆高压配电12和所述动力电池1间高压电可逆，与纯电高压配电9不可逆；所述氢堆高压配电12给所述升压DCDC13供高压电，并可逆；所述升压 DCDC13给所述氢堆系统14供高压电，并可逆；所述氢瓶组系统2给所述氢堆系统14供氢气，不可逆；所述纯电高压配电9给所述五合一DCAC控制器8 供高压电，不可逆；所述五合一DCAC控制器8给所述打气泵7供高压电，不可逆；

所述整车控制器VCU6接收所述点火开关3、专用模式开关4(仪表台位置)、前后桥储气筒5信号，并和所述BMS控制器11、五合一PDU控制器10、五合一DCAC控制器8、升压DCDC13、氢堆系统14、氢瓶组系统2通讯，控制调动正常运行；所述点火开关3即为车辆钥匙开关，控制整车上下电；所述专用模式开关4(仪表台位置)，专为氢燃料商用车辆设置，该按钮按下即可启动氢堆系统14，如果不操作该按钮，整车为纯电模式；所述前后桥储气筒5，专为氢燃料商用车辆前后轮制动储存气体，保持一定的压力；所述整车控制器VCU6 为氢燃料商用车辆大脑，和各电控子系统通讯，控制整车所有电控子系统，保证各系统正常、高效运行；所述动力电池1为氢燃料商用车辆能量储备，为核心电控子系统供所需高压电，可放电也可充电；所述BMS控制器11即为动力电池管理系统，用于实时检测动力电池1单体电压、温度和故障，控制氢堆高压配电内的继电器动作；所述氢堆高压配电12用于把所述动力电池1的电一部分给所述氢堆系统14，一部分给纯电系统，内部配多个继电器及传感器，控制所述氢堆系统14的高压供电，并检测继电器前后电压；所述升压DCDC13 用于把电压升高，对所述氢堆系统14发电后进行升压，保证和所述动力电池1电压一致，给所述动力电池1充电或给纯电系统供电；所述氢堆系统14为氢气发电部件，为氢燃料商用车辆最核心系统；所述氢瓶组系统2为存储氢气部件，可存储高压氢气，并对氢气压力、流量、氢气泄漏等参数进行检测；所述纯电高压配电9用于把所述动力电池1的高压电分配给主驱电机系统、所述打气泵7、转向泵、空调、除霜等部件，内部配多个继电器及传感器，控制多个子系统的高压供电，并检测继电器前后电压；所述五合一PDU控制器10用于控制所述纯电高压配电9内的继电器，并且能够获得纯电高压配电9内继电器、传感器信号，并与其他控制器通讯；所述五合一DCAC控制器8用于将从动力电池1获得的直流高压电转化为所述打气泵7需要的(电压、频率符合) 交流电，并供给所述打气泵7；所述打气泵7运行后输出有流量和压力的气体进入储气罐，供整车内气压设备使用；

本实用新型还提供一种氢燃料商用车电控系统控制方法，包括启动、关闭氢堆控制、氢堆运行控制、和整车电控附件控制；

如图3所示，为本实用新型所述氢燃料商用车电控系统的启动、关闭氢堆控制的工作流程图，也是故障设计处理流程图，具体步骤为：氢堆系统14初始，氢堆系统14、升压DCDC13、氢瓶组系统2供电未激活；开始运行，先判断点火开关3是否处于ON档，是ON档，进入ON档模式，氢堆系统14、升压 DCDC13、氢瓶组系统2供电被激活，氢堆系统14低压24V电供给运行；不是 ON档，氢堆系统14初始状态；ON档模式状态下，实时检测专用模式开关4 信号是否开启、SOC信号是否小于80％、氢堆冷却系统冷却水水位是否正常、氢堆系统14故障是否正常、氢瓶组系统2故障是否正常、剩余氢量是否>＝10％、氢堆系统14模式反馈信号是否为待机，如果7个条件均满足，进入整车控制器VCU6发启动命令状态，7个条件任一条件不满足要求，维持ON档模式，7 个条件中氢堆系统14模式反馈信号在一定时间内不满足要求，进入故障状态 1，该状态下整车控制器VCU6发待机命令、发通讯故障码；整车控制器VCU6 发启动命令状态下，实时检测氢堆系统14模式反馈信号基本模式是否为启动，主继电器状态是否为断开，如果2个条件均满足，进入整车控制器VCU6发预充继电器闭合命令状态，2个条件任一条件在一定时间内不满足要求，进入故障状态1；整车控制器VCU6发预充继电器闭合命令状态下，实时检测预充继电器后电压是否>＝90％电池总电压，如果条件满足，进入整车控制器VCU6发主正继电器闭合命令状态，条件不满足，进入故障状态2，该状态下整车控制器 VCU6发预充、主正继电器断开命令；整车控制器VCU6发主正继电器闭合命令状态下，实时检测主正继电器是否闭合，如果条件满足，进入整车控制器VCU6 发预充继电器断开命令状态，条件不满足，进入故障状态2；整车控制器VCU6 发预充继电器断开命令状态下，实时检测氢堆系统14模式反馈信号基本模式是否为启动，主继电器状态是否为闭合，如果2个条件均满足，进入整车控制器VCU6发氢堆运行使能命令状态，2个条件任一条件在一定时间内不满足要求，进入整车控制器VCU6发氢堆正常停机命令状态；整车控制器VCU6发氢堆运行使能命令状态下，实时检测是否有紧急停机请求、是否有系统氢气浓度超限信号，2个条件任一满足，进入整车控制器VCU6发氢堆紧急停机命令状态， 2个条件均不满足，保持原有状态；实时检测专用模式开关4信号是否关闭、 SOC信号是否>＝90％、剩余氢量是否<＝8％、点火开关3是否为OFF档、是否有燃料电池系统故障代码(除氢气浓度超限信号代码)，5个条件任一满足，进入整车控制器VCU6发氢堆正常停机命令状态，5个条件均不满足，保持原有状态；整车控制器VCU6发氢堆紧急停机命令、正常停机命令状态下，实时检测氢堆系统14模式反馈信号基本模式是否为待机或紧急停机，同时主继电器状态是否为断开，满足条件，进入整车控制器VCU6发主正继电器断开命令状态，后结束整个流程，如果不满足条件，维持原有状态一定时间后，进入整车控制器VCU6发主正继电器断开命令状态，后结束整个流程；

如图4所示，为本实用新型所述氢燃料商用车电控系统的氢堆运行控制的工作流程图，该流程图详细描述了氢堆运行状态的功能，具体步骤为：氢堆运行状态，开始后，进入初始模式，整车控制器VCU6发目标功率为0命令，初始模式下，实时检测关联信号氢堆系统14模式反馈信号基本模式是否为正常运行，如果条件满足，进入正常模式，整车控制器VCU6发目标功率为定值命令，条件不满足，维持原有状态；正常模式下，实时检测关联信号氢堆系统 14模式反馈信号基本模式是否为限功率运行，如果条件满足，进入限功率模式，整车控制器VCU6发目标功率为限制的系数倍命令，条件不满足，维持原有状态；实时检测关联信号SOC信号是否>＝85％、剩余氢量是否<＝8％、氢堆系统14故障是否有、氢瓶组系统2故障是否有，如果条件任一满足，进入故障模式，整车控制器VCU6发目标功率为0命令，条件不满足，维持原有状态；限功率模式下，如果满足进入故障模式的条件，也会进入故障模式，流程结束；

如图1所示，所述氢堆系统14运行过程中，存在整车电控附件控制，为保证所述氢堆系统14正常吹扫停机，所述整车控制器VCU6需延迟一定时间下电，VCU延迟下电需重新设计附件打气泵控制；

如图5所示，为本实用新型所述氢燃料商用车电控系统的整车电控附件控制的工作流程图；具体为：流程开始，进入初始模式，整车控制器VCU6发打气泵7工作命令为关闭，初始模式下，实时检测关联信号整车是否上高压或 Ready状态、且前后桥刹车储气筒气压信号是否有任一小于最小规定值，如果 2个条件均满足，进入启动模式0，整车控制器VCU6发打气泵7工作命令为开启，条件不满足，维持原有状态；启动模式1和启动模式0之间可以相互转换，条件是高压状态下根据前后桥刹车储气筒气压信号决定，启动模式1和启动模式0状态即为原模式0，整车控制器VCU6发打气泵7工作命令为关闭或开启；原模式0无条件进入延迟模式0，整车控制器VCU6发打气泵7工作命令为开启；延迟模式0状态下，实时检测关联信号延迟规定时间、且前后桥刹车储气筒气压信号是否均小于0.8倍最大规定值，如果两个条件同时满足，进入原模式0，不满足维持原状态；实时检测关联信号前后桥刹车储气筒气压信号是否任一大于0.8倍最大规定值，如果条件满足，进入延迟模式1，整车控制器VCU6发打气泵工作命令为关闭，不满足维持原状态；延迟模式1状态下，实时检测关联信号前后桥刹车储气筒气压信号是否任一小于最小规定值，如果条件满足，进入原模式0，不满足维持原状态；延迟模式1状态和原模式0状态下，实时检测关联信号整车控制器VCU6延迟下电、点火开关3是否为非ON档，如果2个条件均满足，进入延迟模式0，不满足维持原状态，流程结束。

本实用新型提供的氢燃料商用车电控系统，应用于车辆使用过程中的氢堆的启动、运行、关闭过程、故障设计处理过程、附件控制过程；故障设计处理过程在启动、运行、关闭氢堆过程均有设计；氢堆启动关联多信号状态，先上高压，后发使能使其启动，氢堆关闭分2种模式，分别关联多信号状态，发使能使其停机；故障设计处理过程中，使能信号后，规定时间内未接收反馈信号，即进入故障模式，当整车控制器VCU发出这些使能命令后，氢堆系统没有反馈正确的系统模式反馈信号，延迟一段时间后分别进入故障模式；氢堆运行过程中，在氢堆启动后，根据系统状态多运行模式发电，多运行模式分为：正常模式、限功率模式和故障模式共3种模式，3种模式关联相关信号状态进行切换，按不同的目标功率运行发电；附件控制过程中，电控附件关联多信号状态进行控制，控制器VCU下电延迟重新设计附件打气泵控制，打气泵控制关联上高压状态及前后桥刹车储气筒气压信号，后根据点火开关ON档信号进行多状态转换。本实用新型提供的氢燃料商用车电控系统，针对氢燃料商用车辆电控系统设计了应对策略，具体包含了氢燃料商用车电控系统的各个方面，基本涵盖氢燃料车辆正常运行的核心功能，具有功能简单、实用、高效，可推广应用的特点。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (3)

1.一种氢燃料商用车电控系统，其特征在于，包括：氢瓶组系统(2)、氢堆系统(14)和整车控制器VCU(6)，所述氢瓶组系统(2)与所述氢堆系统(14)连接，所述氢堆系统(14)与升压DCDC(13)电性连接，所述升压DCDC(13)与氢堆高压配电(12)电性连接，所述氢堆高压配电(12)分别与动力电池(1)、BMS控制器(11)以及纯电高压配电(9)电性连接，所述纯电高压配电(9)分别与五合一DCAC控制器(8)和五合一PDU控制器(10)电性连接，所述五合一DCAC控制器(8)与打气泵(7)电性连接；所述氢瓶组系统(2)、氢堆系统(14)、升压DCDC(13)、BMS控制器(11)、五合一PDU控制器(10)以及五合一DCAC控制器(8)分别与所述整车控制器VCU(6)电性连接；所述BMS控制器(11)用于实时检测所述动力电池(1)单体电压、温度和故障，控制所述氢堆高压配电(12)内的继电器动作；所述五合一PDU控制器(10)用于控制所述纯电高压配电(9)内的继电器动作，采集所述纯电高压配电(9)内继电器、传感器信号；所述五合一DCAC控制器(8)用于将从所述动力电池(1)获得的直流高压电转化为交流高压电并输送至所述打气泵(7)。

2.根据权利要求1所述的氢燃料商用车电控系统，其特征在于，还包括点火开关(3)、专用模式开关(4)和前后桥储气筒(5)，所述点火开关(3)、专用模式开关(4)以及前后桥储气筒(5)分别与所述整车控制器VCU(6)电性连接，并向所述整车控制器VCU(6)发送信号，所述专用模式开关(4)用于启动所述氢堆系统(14)。

3.根据权利要求1所述的氢燃料商用车电控系统，其特征在于，所述动力电池(1)与所述氢堆高压配电(12)之间、所述氢堆高压配电(12)与所述BMS控制器(11)之间、所述氢堆高压配电(12)与所述升压DCDC(13)之间、所述升压DCDC(13)与所述氢堆系统(14)之间以及所述纯电高压配电(9)与所述五合一PDU控制器(10)之间均为可逆连接。

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