一种通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车领域，更具体地说，涉及一种通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统。

背景技术：

近年来，随着环境污染问题越来越严重，防止环境污染，保护环境，维持生态平衡，已成为社会发展的一项重要举措，传统的石油能源早已无法满足现在的汽车工业的动力需求，性能优越的燃料电池被广泛认为是未来电动汽车能源方案的最佳选择，燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料(如氢气、天然气等)和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装置，可以持续发电，且生成物主要是水，基本上不排放有害气体，因此更加清洁环保，燃料电池汽车做到了真正意义上的零排放、零污染。

由于燃料电池系统动态响应慢，在启动、急加速、爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆要求，需要有一套能量存储系统来解决这个问题，同时解决燃料电池的低温启动、辅助高压供电问题，目前常用的能量存储系统主要是锂离子电池、超级电容和锂离子电容，由于锂离子电容输出电压范围比较宽，后端需要加双向DCDC控制输出电压满足电机控制器的电压范围，并且在电机制动时实现反向充电，在锂离子电容向功率分配模块供电时，为了保护接触器开关、保险丝等，减小上电瞬时冲击损坏，功率分配模块中增加硬件预充电电路，这增加了功率分配模块的体积、成本、线束布置，使整车空间布局更加拥挤、体积大安装也不方便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中在锂离子电容向功率分配模块供电时，为了保护接触器开关、保险丝等，减小上电瞬时冲击损坏，功率分配模块中增加硬件预充电电路，这增加了功率分配模块的体积、成本、线束布置，使整车空间布局更加拥挤、体积大安装也不方便技术缺陷，提供一种通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统。

根据本实用新型的其中一方面，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统，应用于新能源汽车，包含储能单元、燃料电池单元、功率分配装置、蓄电池充电机、电机控制器、空调面板控制器、空调压缩器控制器；

储能单元包含储能器件以及双向DCDC，储能器件连接在双向DCDC的第一组连接端之间，双向DCDC的第二组连接端连接功率分配装置；

燃料电池单元包含燃料电池、单向DCDC、空压机控制器以及低温预热组件，单向DCDC连接功率分配装置以向功率分配装置提供输入电源；

功率分配装置包含硬件预充组件和软件预充组件，硬件预充组件分别连接电机控制器、空调面板控制器以及空调压缩器控制器，软件预充组件分别连接空压机控制器、蓄电池充电机以及低温预热组件；

双向DCDC的控制端连接并受控于一整车控制器。

进一步地，在本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统中，所述第二组连接端上连接有用于采集第二组连接端之间的电压的第一电压采集装置，软件预充组件上连接有用于采集软件预充组件输出至空压机控制器以及蓄电池充电机的电压的第二电压采集装置；第一电压采集装置和第二电压采集装置分别连接所述整车控制器。

进一步地，在本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统中，所述蓄电池充电机连接有用于给新能源汽车整车供电的12V电池。

进一步地，在本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统中，所述储能器件为锂电子电容、超级电容、锂电子电池中任意一种。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型为解决其技术问题，还提供了一种通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制方法，用于上述任一项的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统中，包含如下步骤：

S1、在储能单元低压上电完成后，控制储能单元开始高压上电；

S2、整车控制器控制双向DCDC输出电压，从而通过软件预充组件给燃料电池单元和蓄电池充电机进行软件预充；

S3、判断软件预充是否完成，若否，则跳转至步骤S2，若是，则执行步骤S4；

S4、软件预充组件开始给低温预热组件供电，以对燃料电池进行预热；同时，控制燃料电池启动；

S5、判断燃料电池是否启动成功，若是，则转至步骤S6，否则转至步骤S4重新进行启动；

S6、燃料电池通过单向DCDC输入高压至硬件预充电路，硬件预充电路进行硬件预充；

S7、判断硬件预充是否成功，若是，则转至步骤S8，否则转至步骤S6；

S8、高压上电结束。

进一步地，在本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制方法中，软件预充包含如下步骤：

A1、整车控制器设置双向DCDC的初始输出电压值Vset；

A2、整车控制器获取软件预充组件给到空压机控制器以及蓄电池充电机的电压值Vfb；

A3、判断|Vset-Vfb|＜第一预设值是否成立，若是，则进行步骤A4，否则返回步骤A2；

A4、整车控制器设置双向DCDC的初始输出电压值Vset为前次的Vset+预设压差；其中，所述预设压差大于0；

A5、判断更新后的Vset是否达到预设目标值；若否，则跳转至步骤A2，否则执行步骤A6；

A6、整车控制器获取软件预充组件给到空压机控制器以及蓄电池充电机的电压值Vfb；

A7、判断|Vset-Vfb|＜第二预设值是否成立，若是，转至步骤A8，否则转至步骤A6；其中，第二预设值小于第一预设值；

A8、软件预充结束。

进一步地，在本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制方法中，软件预充包含如下步骤：

步骤A2中，电压Vfb具体是指软件预充组件给到空压机控制器以及蓄电池充电机的最小电压值。

进一步地，在本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制方法中，软件预充包含如下步骤：

所述第一预设值为10V，所述第二预设值为5V，所述预设压差为50V。

实施本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统，具有以下有益效果：本实用新型有效减小了功率分配装置的体积、成本、线束布置，使整车空间布局更加容易，且体积小，安装方便。

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是本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统一实施例的原理图；

图2是高压上一实施例的电流程图；

图3是软件预充一实施例的流程图。

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，其为本实用新型的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统一实施例的原理图。在本实施例中，该通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统，应用于新能源汽车，包含储能单元1、燃料电池单元3、功率分配装置2、蓄电池充电机4、电机控制器5、空调面板控制器6、空调压缩器控制器7。

储能单元1包含储能器件以及双向DCDC，锂电容连接在双向DCDC的第一组连接端之间，双向DCDC的第二组连接端连接功率分配装置。储能器件为锂电子电容、超级电容、锂电子电池中任意一种。

燃料电池单元3包含燃料电池、单向DCDC、空压机控制器以及低温预热组件，单向DCDC连接功率分配装置以向功率分配装置2提供输入电源。

功率分配装置2包含硬件预充组件和软件预充组件，硬件预充组件分别连接电机控制器5、空调面板控制器6以及空调压缩器控制器7，软件预充组件分别连接空压机控制器、蓄电池充电机5以及低温预热组件。

双向DCDC的控制端连接并受控于一整车控制器(图中未示出)。

电机控制器5用于将输入的电压(高压电)来控制汽车的电机的工作状态，空调面板控制器6用于根据用户在面板上的操作，利用输入的电压(高压电)来控制汽车内空调的运行状态，空调压缩器控制器7用于将输入的电压(高压电)来控制汽车内的空调压缩器的工作状态，蓄电池充电机5用于对汽车内的储电池进行充电，蓄电池的电能用于给整车供电，其一般为12V电池，低温预热组件用于给燃料电池预热，避免燃料电池温度过低，影响工作状态和使用寿命。

所述第二组连接端上连接有用于采集第二组连接端之间的电压的第一电压采集装置，软件预充组件上连接有用于采集软件预充组件输出至空压机控制器以及蓄电池充电机的电压的第二电压采集装置，空压机控制器以及蓄电池充电机的输入电压几乎相等，因此第二电压采集装置实际只用采集这两个中一个即可；第一电压采集装置和第二电压采集装置分别连接所述整车控制器。整车控制器根据第一电压采集装置和第二电压采集装置采集的电压的压差来进行软件预充电，具体见后述。

参考图2，本实施例的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制方法，用于上述的通过DCDC实现高压上电进行预充电的控制系统中，包含如下步骤：

S1、在储能单元低压上电完成后，控制储能单元开始高压上电；

S2、整车控制器控制双向DCDC输出电压，从而通过软件预充组件给燃料电池单元和蓄电池充电机进行软件预充；

S3、判断软件预充是否完成，若否，则跳转至步骤S2，若是，则执行步骤S4；

S4、软件预充组件开始给低温预热组件供电，以对燃料电池进行预热；同时，控制燃料电池启动；

S5、判断燃料电池是否启动成功，若是，则转至步骤S6，否则转至步骤S4重新进行启动；

S6、燃料电池通过单向DCDC输入高压至硬件预充电路，硬件预充电路进行硬件预充；此过程中，燃料电池会通过单向DCDC、功率分配装置、双向DCDC给储能原件充电；

S7、判断硬件预充是否成功，若是，则转至步骤S8，否则转至步骤S6；

S8、高压上电结束。高压上电完成后，电机控制器、空调面板控制器、空调压缩机控制器由硬件预充组件给电，空压机控制器、储电池充电机由软件预充组件給电，电源主要来源于燃料电池单元，储能单元燃料电池单元辅助工作。

参考图3，本实施例中软件预充包含如下步骤：

A1、整车控制器通过CAN设置双向DCDC的初始输出电压值Vset；

A2、整车控制器通过CAN获取软件预充组件给到空压机控制器以及蓄电池充电机的电压值Vfb；

A3、判断|Vset-Vfb|＜第一预设值是否成立，若是，则进行步骤A4，否则返回步骤A2；作为一种优选，步骤A2中，电压Vfb具体是指软件预充组件给到空压机控制器以及蓄电池充电机的最小电压值，但本实用新型不限定于此；

A4、整车控制器通过CAN设置双向DCDC的初始输出电压值Vset为前次的Vset+预设压差；其中，所述预设压差大于0；

A5、判断更新后的Vset是否达到预设目标值；若否，则跳转至步骤A2，否则执行步骤A6；

A6、整车控制器通过CAN获取软件预充组件给到空压机控制器以及蓄电池充电机的电压值Vfb；

A7、判断|Vset-Vfb|＜第二预设值是否成立，若是，转至步骤A8，否则转至步骤A6；其中，第二预设值小于第一预设值；

A8、软件预充结束。

在本实施例中，所述第一预设值为10V，所述第二预设值为5V，所述预设压差为50V。

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。