一种燃料电池氢能汽车直流充电系统的制作方法

本实用新型涉及燃料电池氢能汽车领域，尤其涉及一种燃料电池氢能汽车直流充电系统。

背景技术：

随着氢燃料电池的大力推广，将会有越来越多的燃料电池氢能汽车被研发出来并迅速普及，燃料电池氢能汽车的设计问题越来越多的暴露出来。其中，由于动力电池电量不足导致氢燃料电池汽车无法启动的问题尤为严重。

技术实现要素：

针对动力电池电量不足导致氢燃料电池汽车无法启动的问题，本实用新型提供一种氢能汽车直流充电控制系统及方法，用以解决由于动力电池电量不足导致氢燃料电池汽车无法启动的难点。

一种燃料电池氢能汽车直流充电系统，包括：控制器单元，高压充电口和液晶显示屏；

所述控制器单元包括：氢燃料电池系统、高压配电箱、动力电池系统、电机控制系统和整车控制器；

所述动力电池系统包括动力电池管理控制bms、动力电池和动力电池接触器；

所述电机控制系统包括后电机控制器、电机、减速器和差速器；

所述整车控制器与液晶显示屏、高压配电箱、氢燃料电池系统、动力电池系统、后电机控制器和高压充电口之间均通过can通讯总线连接；

所述高压配电箱分别通过高压线束与氢燃料电池系统、动力电池系统、后电机控制器和高压充电口连接；

所述动力电池系统与高压充电口之间通过信号采集线束进行连接；

所述高压配电箱内部安装有充电接触器。

所述动力电池管理控制bms、高压配电箱、电机控制器和整车控制器属于充电状态检测模块，用于检测充电信号的连接和断开；

所述动力电池管理控制系统bms采集充电连接信号，并将所述动力电池的soc(电量)、电流、电压、温度、故障状态(有故障/无故障)、充电连接状态(充电/下电)和所述充电接触器的动作信息(吸合/断开)打包并发送至can通讯总线；

所述电机控制器发送电机转速信息至can通讯总线；

所述整车控制器根据从can总线上接收的电机转速信息、高压配电箱故障状态信息、所述动力电池的soc、电流、电压、温度、故障状态、充电连接状态和所述充电接触器的状态信息，发出允许充电或不允许充电指令信息至动力电池系统；

所述动力电池系统根据允许充电或不允许充电指令信息发送充电接触器动作指令信息高压配电箱；

所述高压配电箱接收充电接触器动作指令信息，根据所述动作指令信息控制充电接触器的吸合状态，以控制充电高压回路的通断。

进一步地，所述氢燃料电池系统和动力电池系统为燃料电池氢能汽车提供行驶所需的电能，所述高压配电箱则将提供的电能分配给后电机控制器和电机，后电机控制器和电机利用电能驱动电机，并将电机产生的动能通过机械连接传递给减速器和差速器，最终减速器和差速器将动能传递给后驱动轴，从而为燃料电池氢能汽车的行驶提供动能。

一种燃料电池氢能汽车直流充电控制方法，适用于所述的一种燃料电池氢能汽车直流充电系统，包括以下步骤：

s1、充电枪被插入高压充电口，动力电池系统检测到充电连接信号，并将所述充电连接信号以报文形式通过can总线发送至液晶显示屏和整车控制器，并在液晶显示屏上显示充电枪连接图像，此时，提示充电枪已连接；

s2、当整车控制器接收到充电连接信号后，判断是否满足充电条件；若满足，整车控制器发送允许充电的指令至动力电池系统，并执行步骤s3；否则，整车控制器发送不允许充电的指令至动力电池系统，并执行步骤s4；

s3、动力电池系统收到所述允许充电的指令后，动力电池系统发送充电接触器吸合指令至高压配电箱；

高压配电箱接收到充电接触器吸合指令后控制充电接触器吸合，并发送充电接触器状态为吸合状态至动力电池管理控制系统bms，动力电池管理控制系统bms收到充电接触器状态为吸合状态后，与外界充电柜进行充电信息交互，开始充电，直至充电完成，进入s5；

s4、动力电池系统收到整车控制器发送的不允许充电指令后，通过与外界充电柜交互充电信息使充电功率为预设功率值(0)，然后检测充电电流是否小于等于预设电流值(5a)；若是，则动力电池系统发送充电允许下电的指令，整车控制器和高压配电箱执行相关动作，直到控制充电接触器断开，进入s5；否则，计时30s，动力电池系统发送紧急下电指令，强行下高压；

s5、结束充电。

进一步地，步骤s2中，整车控制器收到充电连接信息后，开始判断高压配电箱是否有故障，动力电池soc值是否小于soc预设值(90)且动力电池是否有故障，电机转速绝对值是否小于电机转速预设值(3rpm)；同时电机控制器上传电机转速信息，高压配电箱上传故障信息(有故障/无故障)，动力电池上传soc值和动力电池故障信息(有故障/无故障)；若动力电池和高压配电箱均无故障且以上条件均满足，则整车控制器发送允许充电指令，否则，整车控制器发送不允许充电指令。

进一步地，步骤s4中，动力电池系统发送充电允许下电的指令，整车控制器和高压配电箱执行相关动作，具体为：

当整车控制器收到充电允许下电的指令后，向高压配电箱发送充电接触器断开指令，高压配电箱接收到充电接触器断开指令后，立即断开充电接触器，并向动力电池系统发送充电接触器为断开的状态，动力电池系统接收到充电接触器为断开的状态后，控制动力电池接触器断开。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)系统功能完善，各控制单元协调合作，共同完成氢能汽车动力电池补电系统功能，具有很高的稳定性和可靠性。

(2)在充电前后及充电时能很好地检测车辆状态，判断车辆状态是否满足可充电状态，若是满足则给车辆充电，若是不满足则退出充电。

(3)系统各部分分工协作共同完成氢能汽车氢能汽车动力电池补电系统功能，将复杂功能简单化，提高氢能汽车氢能汽车动力电池补电系统系统的可实现性。

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是本实用新型一种燃料电池氢能汽车直流充电系统的结构原理图

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。

请参考图1，图1是本实用新型一种燃料电池氢能汽车直流充电系统的结构原理图。

所述的一种燃料电池氢能汽车直流充电系统，其特征在于：包括：控制器单元，高压充电口和液晶显示屏；

所述控制器单元包括：氢燃料电池系统、高压配电箱、动力电池系统、电机控制系统和整车控制器；

所述动力电池系统包括动力电池管理控制bms、动力电池和动力电池接触器；

所述电机控制系统包括后电机控制器、电机、减速器和差速器；

所述整车控制器与液晶显示屏、高压配电箱、氢燃料电池系统、动力电池系统、后电机控制器和高压充电口之间均通过can通讯总线连接；

所述高压配电箱分别通过高压线束与氢燃料电池系统、动力电池系统、后电机控制器和高压充电口连接；

所述动力电池系统与高压充电口之间通过信号采集线束进行连接；

所述高压配电箱内部安装有充电接触器。

所述动力电池管理控制bms、高压配电箱、电机控制器和整车控制器属于充电状态检测模块，用于检测充电信号的连接和断开；

所述动力电池管理控制系统bms采集充电连接信号，并将所述动力电池的soc(电量)、电流、电压、温度、故障状态(有故障/无故障)、充电连接状态(充电/下电)和所述充电接触器的动作信息(吸合/断开)打包并发送至can通讯总线；

所述电机控制器发送电机转速信息至can通讯总线；

所述整车控制器根据从can总线上接收的电机转速信息、高压配电箱故障状态信息、所述动力电池的soc、电流、电压、温度、故障状态、充电连接状态和所述充电接触器的状态信息，发出允许充电或不允许充电指令信息至动力电池系统；

所述动力电池系统根据允许充电或不允许充电指令信息发送充电接触器动作指令信息高压配电箱；

所述高压配电箱接收充电接触器动作指令信息，根据所述动作指令信息控制充电接触器的吸合状态，以控制充电高压回路的通断。

所述氢燃料电池系统和动力电池系统为燃料电池氢能汽车提供行驶所需的电能，所述高压配电箱则将提供的电能分配给后电机控制器和电机，后电机控制器和电机利用电能驱动电机，并将电机产生的动能通过机械连接传递给减速器和差速器，最终减速器和差速器将动能传递给后驱动轴，从而为燃料电池氢能汽车的行驶提供动能。

一种燃料电池氢能汽车直流充电控制方法，适用于所述的一种燃料电池氢能汽车直流充电控制系统，包括以下步骤：

s1、当充电枪插入高压充电口时，动力电池系统检测到充电连接信号，并将上述信息以报文形式通过can总线发送至液晶显示屏，并在液晶显示屏上显示充电枪连接图像，此时，提示充电枪已连接；

s2、整车控制器收到充电连接信息后，开始判断以下条件：(1)高压配电箱是否有故障；(2)动力电池soc是否满足soc值小于90；(3)动力电池是否有故障；(4)电机转速绝对值是否小于3rpm；同时电机控制器上传电机转速信息，高压配电箱上传故障信息，动力电池系统上传soc和动力电池故障信息；若是动力电池和高压配电箱均无故障且条件(2)和(4)均满足，则整车控制器发送允许充电指令，并执行步骤s3；否则，即在充电过程中或者充电完成时，soc达到100或者电机转速绝对值≥3rpm，或高压配电箱有故障，或动力电池系统有故障，以上任意一个条件满足时，整车控制器发送不允许充电指令，并执行步骤s4；

s3、动力电池系统收到整车控制器发送的允许充电指令后，动力电池系统发送充电接触器吸合指令，整车控制接收到充电连接状态为已连接和动力电池接触器为吸合状态信息后，发送充电接触器吸合指令，高压配电箱接收到充电接触器吸合指令后控制充电接触器吸合，并发送充电接触器状态为吸合至动力电池管理控制bms，动力电池管理控制bms收到充电接触器状态为吸合后，与外界充电柜进行充电信息交互，开始充电，直至充电完成，进入s5；

s4、动力电池系统收到整车控制器发送的不允许充电指令后，通过与外界充电柜交互充电信息使充电功率为预设功率值0，然后检测充电电流是否小于等于预设电流值5a，若是，则动力电池系统发送充电允许下电的指令，整车控制器和高压配电箱执行相关动作，直到控制充电接触器断开，进入s5；否则，计时30s，动力电池系统发送紧急下电指令，强行下高压；

s5、结束充电。

本实用新型的有益效果是：所述系统各部分分工协作共同完成氢能汽车氢能汽车动力电池充电系统的充电功能，将复杂功能简单化，提高氢能汽车氢能汽车动力电池充电系统系统的可实现性，同时具有很高的稳定性和可靠性；在充电前后及充电时能很好地检测车辆状态，判断车辆状态是否满足可充电状态，若是满足则给车辆充电，若是不满足则退出充电。

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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。