CN221023563U - 一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，包括钥匙开关、整车控制器VCU、供氢系统HMS、氢堆系统FCU、蓄电池和继电器，所述钥匙开关连接所述整车控制器VCU，所述蓄电池通过供电电路分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU，所述继电器的输入端通过延时电路连接所述整车控制器VCU，所述继电器的输出端接入所述供电电路，其中所述继电器受控于所述整车控制器VCU，在所述钥匙开关处于ON档以及关闭ON档后预定时间内闭合。本实用新型的有益效果：供氢系统HMS延时预定时间对电堆供氢气，与集聚在电堆极板上的氧气发生化学反应产生电能输出给动力电池，从而消耗掉集聚在电堆极板上的氧气，使电堆的阴阳极板压差平衡，提高电堆的使用寿命及可靠性。

Description

一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路。

背景技术

氢燃料电池汽车的控制系统由整车控制器VCU、供氢系统HMS、氢堆系统FCU、动力电池BMS、多合一控制器BDU、电机控制器MCU组成。氢堆系统FCU中电堆生成的电能通过多合一控制器、MCU输送给电机，电能转化成动能驱动车辆前进，多余的电能给动力电池充电。

氢燃料电池汽车的控制系统一般由驾驶室内钥匙开关打开ON档得到24V低压电唤醒上高压电，整车系统工作，供氢系统HMS对电堆开始供氢气；关掉钥匙开关ON档，整车系统失去24V低压电后下高压电，供氢系统HMS停止对电堆供氢气。氢堆系统FCU主要由空气进气系统、电堆及控制器组成；空气进气系统由空气滤清器、空气压缩机、空气流量及压力传感器、中冷器和加湿器组成。空气中的氧气通过空气压缩机泵进电堆，在电堆极板上与供氢系统来的氢气反应生成电能。目前，关掉钥匙开关ON档后，供氢系统HMS就停止对电堆供氢气；氢堆系统FCU的空压机也停止运转，那么电堆极板上的富裕氧气失去压力无法排出，最终会集聚在电堆的极板上，使电堆的阴阳极板压差过大，长期下去会损坏电堆的极板，降低电堆的使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决钥匙开关ON档关闭后电堆极板上的富裕氧气集聚在电堆的极板上导致电堆极板损坏的问题，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路。

本实用新型的实施例提供一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，包括钥匙开关、整车控制器VCU、供氢系统HMS、氢堆系统FCU、蓄电池和继电器，所述钥匙开关连接所述整车控制器VCU，所述蓄电池通过供电电路分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU，所述继电器的输入端通过延时电路连接所述整车控制器VCU，所述继电器的输出端接入所述供电电路，其中所述继电器受控于所述整车控制器VCU，在所述钥匙开关处于ON档以及关闭ON档后预定时间内闭合。

进一步地，所述整车控制器VCU具有低压延迟供电引脚，所述低压延迟供电引脚通过所述延时电路连接所述继电器的输入端。

进一步地，所述蓄电池和所述低压延迟供电引脚均为24V供电。

进一步地，所述继电器为电磁继电器。

进一步地，所述继电器的输入端具有两引脚85和86、输出端具有两触点30和87，引脚85连接所述整车控制器VCU、引脚86接地，触点30通过所述供电电路连接所述蓄电池、触点87通过所述供电电路分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU。

进一步地，所述供电电路连接所述供氢系统HMS的氢气泵。

进一步地，还包括动力电池和动力电池系统BMS，所述供电电路还连接所述动力电池系统BMS，所述动力电池系统BMS连接所述动力电池。

进一步地，还包括电机和电机控制器MCU，所述电机控制器MCU连接所述钥匙开关，所述电机连接所述电机控制器MCU。

进一步地，还包括多合一控制器BDU，所述多合一控制器BDU分别连接所述氢堆系统FCU、所述动力电池系统BMS和所述电机控制器MCU。

进一步地，所述整车控制器VCU连接所述蓄电池。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，整车控制器VCU通过延时电路延迟预定时间对继电器输入电压信号，使继电器在钥匙开关关闭ON档后预定时间仍然闭合，从而保持供电电路仍然为通路，从而使供氢系统HMS、氢堆系统FCU、动力电池BMS的控制器仍然处于唤醒状态，供氢系统HMS、氢堆系统FCU、动力电池BMS继续处于工作状态，供氢系统HMS延时预定时间对电堆供氢气，与集聚在电堆极板上的氧气发生化学反应产生电能输出给动力电池，从而消耗掉集聚在电堆极板上的氧气，使电堆的阴阳极板压差平衡，提高电堆的使用寿命及可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路的示意图。

图中：1、供电电路；2、延迟电路；3、电堆；4、电机；5、动力电池。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步的描述。下面介绍的是本实用新型的多个可能实施例中的较优的一个，旨在提供对本实用新型的基本了解，但并不旨在确认本实用新型的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，本实用新型中涉及电路和电子元器件以及模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型保护的内容也不涉及对于内部结构和方法的改进。

进一步需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，应用于氢燃料电池汽车的控制系统，该氢燃料电池汽车的电堆保护电路主要包括钥匙开关S2、整车控制器VCU、供氢系统HMS、氢堆系统FCU、蓄电池BT1和继电器K11。

所述钥匙开关S2通过线路连接所述整车控制器VCU，所述整车控制器VCU通过线路连接所述蓄电池BT1。所述蓄电池BT1一般选择24V蓄电池BT1，可以对所述整车控制器VCU提供24V供电。所述钥匙开关S2具有多个档位，如ACC、ON、ST档等，所述整车控制器VCU可以检测到所述钥匙开关S2的档位信息。

所述蓄电池BT1通过供电电路1分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU，所述蓄电池BT1可分别向所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU输入电压信号，从而将所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU唤醒，使所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU工作。

所述继电器K11的输入端通过延时电路2连接所述整车控制器VCU，所述继电器K11的输出端接入所述供电电路1，其中所述继电器K11受控于所述整车控制器VCU，在所述钥匙开关S2处于ON档以及关闭ON档后预定时间内闭合。

所述继电器K11一般选择电磁继电器，如本实施例中所述继电器K11的输入端具有两引脚85和86、输出端具有两触点30和87，引脚85连接所述整车控制器VCU、引脚86接地，所述整车控制器VCU具有低压延迟供电引脚，所述低压延迟供电引脚可以延时3分钟左右提供24V的低压高电平，所述低压延迟供电引脚通过所述延时电路2连接所述继电器K11的输入端。

触点30通过所述供电电路1连接所述蓄电池BT1、触点87通过所述供电电路1分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU。在所述整车控制器VCU的低压延迟供电引脚输出24V低压高电平时，所述继电器K11的触点30和87闭合，进而使所述供电电路1形成通路。所述供氢系统HMS一般通过氢气泵对所述氢堆系统FCU供氢，因此所述供电电路1连接所述供氢系统HMS的氢气泵，对所述氢气泵供电，即可实现所述供氢系统HMS的唤醒。

此外，如图1所示，该氢燃料电池汽车的电堆保护电路还包括动力电池5、动力电池系统BMS、电机4、电机控制器MCU和多合一控制器BDU。

其中，所述供电电路1还连接所述动力电池系统BMS，所述动力电池系统BMS通过线路连接所述动力电池5，在所述继电器K11闭合后所述供电电路1还可以同时对所述动力电池系统BMS供电使其被唤醒，所述动力电池系统BMS控制所述动力电池5处于工作状态，这样在所述氢堆系统FCU被唤醒后工作产生的电能为所述动力电池5充电。

所述电机控制器MCU通过线路连接所述钥匙开关S2，具体连接所述钥匙开关S2的ON档，所述电机4通过线路连接所述电机控制器MCU。在所述钥匙开关S2处于ON档时所述电机控制器MCU控制所述电机4工作。而在所述钥匙开关S2关闭ON档时，所述电机控制器MCU下电，所述电机4停止工作。

所述多合一控制器BDU通过线路分别连接所述氢堆系统FCU、所述动力电池系统BMS和所述电机控制器MCU。所述氢堆系统FCU中电堆3生成的电能通过所述多合一控制器BDU、所述电机控制器MCU输送给电机4，从而驱动车辆前进。

本实用新型的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路应用于氢燃料电池汽车关掉钥匙，钥匙开关S2的ON档关闭后的电堆3极板保护，具体的：

在钥匙开关S2处于ON档时，所述整车控制器VCU检测到钥匙开关S2处于ON档，所述低压延迟供电引脚输出24V低压高电平，使所述继电器K11闭合，保持供电电路1为通路，使供氢系统HMS、氢堆系统FCU、动力电池BMS的控制器处于正常工作状态，所述供氢系统HMS对所述氢堆系统FCU的电堆3供氢，所述电堆3发电为所述电机4供电，主要使所述车辆正常行驶，多余的电能为所述动力电池5充电。

在钥匙开关S2关闭ON档时，所述电机控制器MCU下电，所述电机4停止工作。所述整车控制器VCU检测到钥匙开关S2的ON档关闭，所述低压延迟供电引脚延时3分钟输出24V低压高电平，使所述继电器K11继续闭合，保持供电电路1仍然为通路，使供氢系统HMS、氢堆系统FCU、动力电池BMS的控制器处于唤醒状态，所述供氢系统HMS继续对所述氢堆系统FCU的电堆3供氢3分钟，所述电堆3发电为所述动力电池5充电。

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。应当理解的是，它们是相对的概念，可以根据使用、放置的不同方式而相应地变化，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。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于，包括钥匙开关、整车控制器VCU、供氢系统HMS、氢堆系统FCU、蓄电池和继电器，所述钥匙开关连接所述整车控制器VCU，所述蓄电池通过供电电路分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU，所述继电器的输入端通过延时电路连接所述整车控制器VCU，所述继电器的输出端接入所述供电电路，其中所述继电器受控于所述整车控制器VCU，在所述钥匙开关处于ON档以及关闭ON档后预定时间内闭合。

2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：所述整车控制器VCU具有低压延迟供电引脚，所述低压延迟供电引脚通过所述延时电路连接所述继电器的输入端。

3.如权利要求2所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：所述蓄电池和所述低压延迟供电引脚均为24V供电。

4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：所述继电器为电磁继电器。

5.如权利要求4所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：所述继电器的输入端具有两引脚85和86、输出端具有两触点30和87，引脚85连接所述整车控制器VCU、引脚86接地，触点30通过所述供电电路连接所述蓄电池、触点87通过所述供电电路分别连接所述供氢系统HMS和所述氢堆系统FCU。

6.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：所述供电电路连接所述供氢系统HMS的氢气泵。

7.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：还包括动力电池和动力电池系统BMS，所述供电电路还连接所述动力电池系统BMS，所述动力电池系统BMS连接所述动力电池。

8.如权利要求7所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：还包括电机和电机控制器MCU，所述电机控制器MCU连接所述钥匙开关，所述电机连接所述电机控制器MCU。

9.如权利要求8所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：还包括多合一控制器BDU，所述多合一控制器BDU分别连接所述氢堆系统FCU、所述动力电池系统BMS和所述电机控制器MCU。

10.如权利要求1所述的一种氢燃料电池汽车的电堆保护电路，其特征在于：所述整车控制器VCU连接所述蓄电池。