一种燃料电池汽车动力电源控制系统及燃料电池汽车的制作方法

本实用新型涉及汽车领域，具体涉及一种燃料电池汽车动力电源控制系统及燃料电池汽车

背景技术：

燃料电池汽车是一种效率高、排放低、续驶里程长的新能源汽车。为了有效利用能量，现有的燃料电池汽车通常都会添加动力锂电池作为辅助动力源，以实现动态功率补充和制动能量回收等功能。而燃料电池电压变换器作为燃料电池混合动力系统的关键部件，用于燃料电池系统和动力锂电池系统功率转换。其主要作用在于调节燃料电池的输出功率，合理匹配两种动力源的电压等级。

现在市场上用于燃料电池汽车的电压变换器功率等级一般在几十至上百千瓦之间。现有技术方案存在很多弊端：1)对于这种大功率电压变换器，其输出侧一般具有大容量的电容元件；因此当动力锂电池与电压变换器接通时会发生阶跃响应，导致电压变换器直流母线上产生瞬时大电流。长期瞬时大电流的冲击，会降低继电器、直流母线、快速熔断器以及滤波电容的使用寿命。2)这些电容元件在整车高压系统断电后的很长一段时间内，仍然能够储存一定量的残余电荷。这样，在车辆需要检修时，如果维修人员接触到前述高压部件，就容易被电容元件中储存的残余电荷伤害。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种燃料电池汽车动力电源控制系统及燃料电池汽车，用于解决动力锂电池与电压变换器接通时瞬时大电流的冲击下，会降低继电器、直流母线、快速熔断器以及滤波电容的使用寿命以及电容元件中储存的残余电荷会对人体造成伤害。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种燃料电池汽车动力电源控制系统及燃料电池汽车，包括以下方案：

一种燃料电池汽车动力电源控制系统，包括：燃料电池总成、电压变换器、动力锂电池、高压配电柜、整车控制器和预充放电装置；所述燃料电池总成通过高压直流线与所述电压变换器连接；所述电压变换器的直流输出端正极通过预充放电装置中的预充电路后，分别连接至所述动力锂电池的输出正极和所述高压配电柜的输入正极；所述电压变换器的直流输出负极分别与所述动力锂电池负极、所述高压配电柜负极连接；所述预充放电装置的放电电路的两端分别连接所述电压变换器的直流输出正极和直流输出负极；所述燃料电池总成通过CAN通信网络连接所述电压变换器；所述整车控制器通过CAN通信网络分别与所述燃料电池总成、所述动力锂电池、所述预充放电装置连接。

优选地，所述预充放电装置内接有通信控制模块：所述通信控制模块通过CAN通信网络连接所述整车控制器；所述通信控制模块与所述预充电路连接。

优选地，所述预充电路包括第一高压继电器K1、第一电阻R1；所述第一高压继电器K1的一端连接所述电压变换器的直流输出端正极，另一端连接所述第一电阻R1的一端；所述第一电阻R1的另一端分别连接所述动力锂电池的正极、所述高压配电柜的正极。

优选地，所述预充放电装置还包括第二高压继电器K2，所述第二高压继电器K2的一端连接所述电压变换器的直流输出端正极另一端分别连接所述动力锂电池的正极、所述高压配电柜的正极；所述预充电路并联于第二高压继电器K2两端。

优选地，所述预充放电装置还包括快速熔断器F1；所述预充电路和所述第二高压继电器K2并联后的电路再与快速熔断器F1串联后接入电压变换器输出正极。

优选地，所述预充放电装置还包括放电电路；所述电压变换器输出正负极间并联第二电阻R2；所述第二电阻R2与所述电压变换器输出正极相连的一端还与所述快速熔断器F1相连；所述第二电阻R2与所述电压变换器输出负极相连的一端还与所述动力锂电池输出负极、所述高压配电柜输出负极相连。

优选地，所述放电电路为第二电阻R2。

本实用新型还提供了一种燃料电池汽车，包括如上所述的燃料电池汽车动力电源控制系统。

本实用新型实施例提供一种燃料电池汽车动力电源控制系统及燃料电池汽车，通过增加预充放电装置降低上电时的瞬时大电流，保护电路器件不被损坏。下电时及时消除大电容中残余电荷，达到保护人体安全的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，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方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种燃料电池汽车动力电源控制系统的结构示意图。

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作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。

请参阅图1，本实用新型提供一种燃料电池汽车动力电源控制系统，包括：燃料电池总成1、电压变换器2、动力锂电池5、高压配电柜6、整车控制器3和预充放电装置4；其中，所述燃料电池总成1通过高压直流线与所述电压变换器2连接；所述电压变换器2的直流输出端正极通过预充放电装置4中的预充电路后，分别连接至所述动力锂电池5的输出正极和所述高压配电柜6的输入正极；所述电压变换器2的直流输出负极分别与所述动力锂电池5负极、所述高压配电柜6负极连接；所述燃料电池总成1通过CAN通信网络连接所述电压变换器2；所述整车控制器3通过CAN通信网络分别与所述燃料电池总成1、所述动力锂电池5、所述预充放电装置4连接。

在本实施例中，所述预充放电装置4内接有通信控制模块：所述通信控制模块通过CAN通信网络连接所述整车控制器3；所述通信控制模块与所述预充电路连接；所述通信控制模块除了负责接收整车控制器3的信号并控制第一高压继电器K1和第二高压继电器K2通断外，还负责检测电压变换器2输出端正负极间的电压，并发送给整车控制器3。

在本实施例中，所述预充电路包括第一高压继电器K1、第一电阻R1；所述第一高压继电器K1的一端连接所述电压变换器2的直流输出端正极，另一端连接所述第一电阻R1的一端；所述第一电阻R1的另一端分别连接所述动力锂电池5的正极、所述高压配电柜6的正极。

在本实施例中，所述预充放电装置4还包括第二高压继电器K2，所述第二高压继电器K2的一端连接所述电压变换器2的直流输出端正极另一端分别连接所述动力锂电池5的正极、所述高压配电柜6的正极；所述预充电路并联于第二高压继电器K2两端。

在本实施例中，所述预充放电装置4还包括快速熔断器F1；所述预充电路和所述第二高压继电器K2并联后的电路再与快速熔断器F1串联后接入电压变换器2输出正极。

在本实施例中，所述预充放电装置4还包括放电电路；所述电压变换器2输出正负极间并联第二电阻R2；所述第二电阻R2与所述电压变换器2输出正极相连的一端还与所述快速熔断器F1相连；所述第二电阻R2与所述电压变换器2输出负极相连的一端还与所述动力锂电池5输出负极、所述高压配电柜6输出负极相连。

在本实施例中，所述放电电路为第二电阻R2。

以下介绍本实施例的一种燃料电池汽车动力电源控制系统的工作原理：

当接收到上高压电指令后，整车控制器3通过CAN通信网络发送第一高压继电器K1闭合指令；预充放电装置4中的通信控制模块接收到整车控制器3发送的指令后，控制闭合第一高压继电器K1，开始进行预充电；预充电过程中通信控制模块实时检测电压变换器2输出端正负极间的电压，并通过CAN通信网络发送给整车控制器3；整车控制器3接收到所述电压变换器2输出端正负极间的电压后，与动力锂电池5发出的当前输出电压进行对比，当差异小于等于设定值时，即表示预充电完成；预充电完成后，整车控制器3通过CAN通信网络依次发送第二高压继电器K2闭合、第一高压继电器K1断开指令；通信控制模块接收到整车控制器3的指令后，闭合第二高压继电器K2，断开第一高压继电器K1，完成高压上电；当接收到下高压电指令后，整车控制器3通过CAN通信网络发送第二高压继电器K2断开指令；通信控制模块接收到整车控制器3发送的指令后，控制断开第二高压继电器K2，完成高压下电；高压下电完成后，所述电压变换器2中电容元件储存的残余电荷将通过第二电阻R2进行有效放电，保证了安全。

本实用新型实施例还提供了一种燃料电池汽车，包括如上所述的燃料电池汽车动力电源控制系统。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。