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CN107962965A - 一种车载燃料电池能量分配管理控制装置 - Google Patents

一种车载燃料电池能量分配管理控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，包括：处理器；电源模块，与处理器连接；车载总线通信模块，与处理器连接，用于数据收发；电流采集器，输出端与处理器连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电流；电压采集器，输出端与处理器连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电压；驱动器，一端与处理器连接，另一端分别与能量分配系统中的各接触器和继电器连接。与现有技术相比，本发明通过总线与燃料电池发动机控制器FCU通讯，能够实现各个用电器的上下电、负载电压电流监测、故障检测与上报等功能。

Description

一种车载燃料电池能量分配管理控制装置
技术领域
本发明涉及燃料电池控制技术，尤其是涉及一种车载燃料电池能量分配管理控制装置。
背景技术
燃料电池是一种电化学反应装置，直接将化学能转换为电能。根据电解质的不同，可以分为质子交换膜燃料电池，碱性燃料电池，磷酸型燃料电池，熔融碳酸盐燃料电池和固体氧化物燃料电池。质子交换膜燃料电池工作温度低，电流密度大，响应速度快，性能稳定。而且反应生成物只有水，不存在腐蚀性。因此，质子交换膜燃料电池在车辆交通和备用电源等领域具有广阔的市场前景。
目前大部分车载燃料电池系统能量分配工作都集成在燃料电池发动机控制器FCU内，燃料电池系统控制器既要处理能量调度算法、安全保护控制，又要完成对各个接触器、继电器的控制，工作负担较重；若燃料电池发动机控制器FCU失效，整个系统就可能完全瘫痪。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种车载燃料电池能量分配管理控制装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，包括：
处理器；
电源模块，与处理器连接；
车载总线通信模块，与处理器连接，用于数据收发；
电流采集器，输出端与处理器连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电流；
电压采集器，输出端与处理器连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电压；
驱动器，一端与处理器连接，另一端分别与能量分配系统中的各接触器和继电器连接。
所述车载总线通信模块通过车载总线与燃料电池发动机控制器连接。
所述车载总线通信模块通过车载总线与上位机连接。
所述车载总线为CAN总线、LIN总线或FlexRay总线。
所述控制装置还包括存储器，该存储器与处理器连接。
所述能量分配系统包括控制支路，以及均与控制支路连接的DC\DC分配支路、风机分配支路和DCL分配支路，所述控制支路与低压母线连接，所述DC\DC分配支路、风机分配支路和DCL分配支路均与动力母线连接。
所述控制支路包括与低压母线连接的低压接触器，均与低压接触器连接的控制继电器、阀体供电继电器和控制电接触器，所述动力母线上设有负载接触器，所述DC\DC分配支路包括第一预充电接触器和第一输出接触器，所述风机分配支路第二预充电接触器和第二输出接触器，所述DCL分配支路包括高压接触器、散热风扇接触器和水泵接触器，所述DC\DC、风机、DCL是否工作由控制继电器102控制，所述阀体供电继电器与FCU阀体连接，所述散热风扇接触器与散热风扇连接，所述水泵接触器与水泵连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)通过总线与燃料电池发动机控制器通讯，能够实现各个用电器的上下电、负载电压电流监测、故障检测与上报等功能。
2)通过设计独立的分配管理控制装置，减轻燃料电池发动机控制器压力，从而在燃料电池发动机控制器失效时，维持分配系统的正常运作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为能量分配系统的原理图；
图3为负载上电顺序流程图；
图4为负载下电顺序流程图：
其中：1、处理器，2、电源模块，3、车载总线通信模块，4、电流采集器，5、电压采集器，6、驱动器，101、低压接触器，102、控制继电器，103、阀体供电继电器，201、负载接触器，202、第一预充电接触器，203、第一输出接触器，204、第二预充电接触器，205、第二输出接触器，206、高压接触器，207、散热风扇接触器，208、水泵接触器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，如图1所示，包括：
处理器1；
电源模块2，与处理器1连接；
车载总线通信模块3，与处理器1连接，用于数据收发；
电流采集器4，输出端与处理器1连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电流；
电压采集器5，输出端与处理器1连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电压；
驱动器6，一端与处理器1连接，另一端分别与能量分配系统中的各接触器和继电器连接。
车载总线通信模块3通过车载总线与燃料电池发动机控制器连接，同时车载总线通信模块3通过车载总线与上位机连接。车载总线为CAN总线、LIN总线或FlexRay总线。
控制装置还包括存储器，该存储器与处理器1连接。
如图2所示，能量分配系统包括控制支路，以及均与控制支路连接的DC\DC分配支路、风机分配支路和DCL分配支路，控制支路与低压母线连接，DC\DC分配支路、风机分配支路和DCL分配支路均与动力母线连接，其中的低压母线一般是12V或者24V母线。
控制支路包括与低压母线连接的低压接触器101，均与低压接触器101连接的控制继电器102、阀体供电继电器103，动力母线上设有负载接触器201，DC\DC分配支路包括第一预充电接触器202和第一输出接触器203，风机分配支路第二预充电接触器204和第二输出接触器205，DCL分配支路包括高压接触器206、散热风扇接触器207和水泵接触器208，所述DC\DC、风机、DCL是否工作由控制继电器102控制，阀体供电继电器103与FCU阀体连接，散热风扇接触器207与散热风扇连接，水泵接触器208与水泵连接。负载接触器分为正极和负极两部分，分别设于动力母线的正极和负极上。
本申请实现了各个用电器的上下电，完成了对负载电压和电流的监测，以及故障的检测与上报。本申请将燃料电池系统能量流的控制从燃料电池发动机控制器FCU中独立出来，采用单独的能量分配管理控制装置来实现各个用电器的上下电。
能量管理控制装置(以下简称PDU)有两种工作模式：手动工作模式和自动工作模式。在手动工作模式下，燃料电池发动机控制器或上位机可以通过总线进行手动控制，控制单个或多个继电器/接触器。在自动工作模式下，PDU根据系统制定的上下电顺序，自动完成上下电流程，具体自动控制模式下的负载上下电流程分别如图3和图4所示。
PDU具有智能诊断功能，控制器会诊断驱动的继电器是否出现故障，所有故障都以相应的故障代码通过总线实时上传给燃料电池发动机控制器FCU；当系统意外断电，PDU会将最后一次出现的故障信息存入存储器中，供后续故障诊断用。

Claims (7)

1.一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，包括：
处理器(1)；
电源模块(2)，与处理器(1)连接；
车载总线通信模块(3)，与处理器(1)连接，用于数据收发；
电流采集器(4)，输出端与处理器(1)连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电流；
电压采集器(5)，输出端与处理器(1)连接，输入端与动力母线连接，用于采集母线电压；
驱动器(6)，一端与处理器(1)连接，另一端分别与能量分配系统中的各接触器和继电器连接。
2.根据权利要求1所述的一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，所述车载总线通信模块(3)通过车载总线与燃料电池发动机控制器连接。
3.根据权利要求1所述的一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，所述车载总线通信模块(3)通过车载总线与上位机连接。
4.根据权利要求2或3所述的一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，所述车载总线为CAN总线、LIN总线或FlexRay总线。
5.根据权利要求1所述的一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括存储器，该存储器与处理器(1)连接。
6.根据权利要求1所述的一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，所述能量分配系统包括控制支路，以及均与控制支路连接的DC\DC分配支路、风机分配支路和DCL分配支路，所述控制支路与低压母线连接，所述DC\DC分配支路、风机分配支路和DCL分配支路均与动力母线连接。
7.根据权利要求6所述的一种车载燃料电池能量分配管理控制装置，其特征在于，所述控制支路包括与低压母线连接的低压接触器(101)，均与低压接触器(101)连接的控制继电器(102)和阀体供电继电器(103)，所述动力母线上设有负载接触器，所述DC\DC分配支路包括第一预充电接触器(202)和第一输出接触器(203)，所述风机分配支路第二预充电接触器(204)和第二输出接触器(205)，所述DCL分配支路包括高压接触器(206)、散热风扇接触器(207)和水泵接触器(208)，所述DC\DC、风机、DCL是否工作由控制继电器102控制，所述阀体供电继电器(103)与FCU阀体连接，所述散热风扇接触器(207)与散热风扇连接，所述水泵接触器(208)与水泵连接。
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