燃料电池车辆的高压电气系统、上电控制方法和车辆与流程

1.本技术涉及新能源汽车领域，特别涉及一种燃料电池车辆的高压电气系统、上电控制方法和车辆。


背景技术：

2.近年来，随着环境污染问题越来越严重，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，新能源车辆如燃料电池车辆随之发展。
3.燃料电池车辆通常在整车上高压过程中为防止负载因脉冲烧毁，需要采用预充电路结构。如图4所示，现有技术中的燃料电池车辆的高压电气系统，在上高压过程中，动力电池配电盒首先控制第一预充模块即预充电容c1进行预充，当第一预充模块预充结束后，再根据当前车辆状态发送燃料电池开机指令，随后控制燃料电池dc/dc变换器动作以对第二预充模块即预充电容c2进行预充，当第二预充模块预充结束后，根据整车功率需求进行加载，整车进入混动模式，该上电流程需要进行两次的预充动作，因此，上电过程复杂，且高压电气系统中的器件数量较多，从而成本、占用空间且故障率相对较高。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述技术问题进行解决，本发明第一方面提供了一种燃料电池车辆的高压电气系统，包括：
5.动力电池配电盒，包括：预充控制模块，第一主正继电器和主负继电器；
6.燃料电池dc/dc变换器，包括：升压电路和第二主正继电器，所述升压电路的正极通过所述第二主正继电器与所述动力电池配电盒的正极侧相连，所述升压电路的负极与所述动力电池配电盒的负极侧相连。
7.当燃料电池车辆的高压电气系统在上电时，所述预充控制模块、所述主负继电器和所述第二主正继电器闭合，以对整车电机控制器的第一预充模块和燃料电池高压附件的第二预充模块进行预充，并当所述动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压达到预设值时，所述第一主正继电器闭合且所述预充控制模块断开。
8.根据本发明实施例的燃料电池车辆的高压电气系统，通过减少了一组预充模块，采用一组预充控制模块进行控制，具有结构简单、部件少的优点，从而可以减少占用体积，降低车辆冗余，提升了车辆的可靠性。
9.进一步的，还包括：电压传感器，用于检测所述动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压。
10.具体的，所述预设值小于动力电池的端电压。
11.在一些实施例中，在燃料电池车辆的高压电气系统在上电之后：燃料电池车辆根据燃料电池启动信号进入混合动力模式。
12.进一步的，所述升压电路包括boost升压电路。
13.本技术第二方面还提供了一种燃料电池车辆的上电控制方法，所述燃料电池车辆
包括燃料电池车辆的高压电气系统，所述上电控制方法，包括：
14.接收上电信号；
15.闭合预充控制模块、主负继电器和第二主正继电器，以对整车电机控制器的第一预充模块和燃料电池高压附件的第二预充模块进行预充；
16.当动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压达到预设值时，闭合第一主正继电器且断开所述预充控制模块。
17.根据本发明实施例所提供的燃料电池车辆的上电控制方法，通过一次上电对同时对第一预充模块和第二预充模块进行预充，此方法简化了高压电气系统的上电流程，上电流程简单方便。
18.在一些实施例中，所述预设值小于动力电池的端电压。
19.进一步的，在所述当动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压达到预设值时，闭合第一主正继电器且断开所述预充控制模块之后，还包括：
20.接收燃料电池启动信号；
21.控制所述燃料电池车辆进入混合动力模式。
22.本技术实施例还提供了一种燃料电池车辆，包括：根据上述第一方面的实施例所述的燃料电池车辆的高压电气系统。该燃料电池车辆采用一组预充控制模块进行控制，具有结构简单、部件少的优点，从而可以减少占用体积，降低车辆冗余，提升了车辆的可靠性。
附图说明
23.图1为一个实施例中燃料电池车辆的高压电气系统的结构框图；
24.图2为一个实施例中燃料电池车辆的高压电气系统的电气架构图；
25.图3为一个实施例中燃料电池车辆的上电控制方法的流程示意图；
26.图4为一个现有技术的燃料电池车辆的高压电气系统电气架构图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-4并结合实施例来详细说明本技术。
29.由于燃料电池系统作为保护内部负载需要在内部单独配置预充电路，在现有技术中，如图4所示燃料电池车辆采用两套预充回路，会使整车功能冗余、软件流程较复杂、故障率较高，存在着诸多的不足。
30.参考图1本技术提出了一种燃料电池车辆的高压电气系统，包括：动力电池配电盒210，燃料电池dc/dc变换器220。
31.动力电池配电盒210，包括：预充控制模块，第一主正继电器和主负继电器；
32.燃料电池dc/dc变换器220，包括：升压电路和第二主正继电器，所述升压电路的正极通过所述第二主正继电器与所述动力电池配电盒210的正极侧相连，所述升压电路的负极与所述动力电池配电盒210的负极侧相连；
33.当燃料电池车辆的高压电气系统在上电时，所述预充控制模块、所述主负继电器和所述第二主正继电器闭合，以对整车电机控制器的第一预充模块和燃料电池高压附件的第二预充模块进行预充，并当所述动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压达到预设值时，所述第一主正继电器闭合且所述预充控制模块断开。
34.具体的，电气架构图如图2所示，整车包括动力电池配电盒210，燃料电池dc/dc变换器220两大部分，该电气系统用于控制车辆电池高压上电。动力电池配电盒210内部包括预充控制模块、第一主正电器和第一主负继电器。燃料电池dc/dc变换器220部分包括升压电路和第二主正电器。动力电池配电盒210和燃料电池dc/dc变换器220相连，主正继电器设置在升压电路正极和预充控制模块之间。
35.当上电信号可以为车辆制动踏板踩到预设的阈值，或者车辆钥匙旋转至预设档位，预设档位可以是start档位。燃料电池dc/dc变换器220还和燃料电池高压附件的第二预充电容(即：第二预充模块)相连。动力电池配电盒210和燃料电池dc/dc变换器220之间还设置了整车机电控制器的第一预充模块。当接收到上电信号时，闭合动力电池配电盒内预充控制模块的继电器、第一主正继电器和主负继电器，开始对整车电机控制器的第一预充模块和燃料电池高压附件的第二预充模块开始预充。举例说明，在接收到上电信号后，闭合预充控制模块的继电器、第一主正继电器和主负继电器，此时，整车电机控制器的第一预充电容(即：第一预充模块)和燃料电池高压附件的第二预充电容(即：第二预充模块)开始充电。当电压为车辆动力电池端电压的三分之二时，闭合动力电池配电盒210的第一主正继电器且断开预充控制模块的继电器。采用该系统电气结构更为简单同时降低车辆系统冗余，降低了车辆的故障率，提升车辆可靠性。
36.在一些实施例中，还包括：电压传感器，用于检测所述动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压。
37.具体的，电压传感器用于检测动力电池配电盒210内正极侧和负极侧直接的电压，以监测电压值，针对预设的电压值进行预设的操作。举例说明，当当电压为车辆动力电池端电压的三分之二时，闭合动力电池配电盒210的第一主正继电器且断开预充控制模块的继电器，防止电压过高以保证系统安全。
38.在一些实施例中，所述预设值小于动力电池的端电压。
39.具体的，动力电池配电盒210检测正极和负极之间的电压需要低于动力电池的电压，以保证电池的安全。
40.在一些实施例中，在燃料电池车辆的高压电气系统在上电之后：燃料电池车辆根据燃料电池启动信号进入混合动力模式。
41.具体的，当动力电池配电盒210正极和负极达到预设阈值时，整车vcu(整车控制器)发送燃料电池启动的信号，此时整车进入混动模式，以提升能量使用效率。
42.在一些实施例中，所述升压电路包括boost升压电路。
43.具体的，升压电路可以使得输出电压比输入电压更高，以满足多样的电压需求。boost升压电源是利用开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出的一种开关电源，它以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用在各行业电子设备中，是不可缺少的一种电源架构。升压电路的具体形式再此不做限定。
44.综上，本技术实施例所提供的燃料电池车辆的高压电气系统，设置了动力电池盒
和燃料电池dc/dc变换器，通过减少了燃料电池dc/dc变换器内部预充电路的数量，从而减少了燃料电池dc/dc变换器的体积，进而减降低了车辆冗余，提升了整体稳定性。
45.请参考图3，本技术还提供了一种燃料电池车辆的高压电气系统的上电方法，燃料电池车辆的高压电气系统包括动力电池配电盒和燃料电池dc/dc变换器，动力电池配电盒包括预充控制模块，第一主正继电器和主负继电器，燃料电池dc/dc变换器包括升压电路和第二主正继电器，升压电路的正极通过第二主正继电器与动力电池配电盒的正极侧相连，升压电路的负极与动力电池配电盒的负极侧相连，上电方法，包括：
46.s101，接收上电信号。
47.具体的，电气架构图如图2所示，包括动力电池配电盒部分和燃料电池dc/dc变换器部分。动力电池配电盒内部包括预充控制模块、第一主正电器和第一主负继电器。燃料电池dc/dc变换器部分包括升压电路和第二主正电器。动力电池配电盒和燃料电池dc/dc变换器相连，主正继电器设置在升压电路正极和预充控制模块之间。举例说明，上电信号可以为车辆制动踏板踩到预设的阈值，或者车辆钥匙旋转至预设档位，预设档位可以是start档位。
48.s102，闭合预充控制模块、主负继电器和第二主正继电器，以对整车电机控制器的第一预充模块和燃料电池高压附件的第二预充模块进行预充。
49.具体的，燃料电池dc/dc变换器还和燃料电池高压附件的第二预充电容(即：第二预充模块)相连。动力电池配电盒和燃料电池dc/dc变换器之间还设置了整车机电控制器的第一预充模块。当接收到上电信号时，闭合预充控制模块、第一主正继电器和主负继电器，开始对整车电机控制器的第一预充模块和燃料电池高压附件的第二预充模块开始预充。举例说明，在接收到上电信号后，闭合动力电池配电盒内预充控制模块的继电器、第一主正继电器和主负继电器，此时，整车电机控制器的第一预充电容(即：第一预充模块)和燃料电池高压附件的第二预充电容(即：第二预充模块)开始充电。
50.s103，当动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压达到预设值时，闭合第一主正继电器且断所述预充控制模块。
51.具体的，举例说明，检测动力电池配电盒内正极侧和负极侧直接的电压，当电压为车辆动力电池端电压的三分之二时，闭合动力电池配电盒的第一主正继电器且断开预充控制模块的继电器。
52.在一些实施例中，所述预设值小于动力电池的端电压。
53.具体的，动力电池配电盒检测正极和负极之间的电压需要低于动力电池的电压，以保证电池的安全。
54.在一些实施例中，在所述当动力电池配电盒的正极侧和负极侧的电压达到预设值时，闭合第一主正继电器且断开所述预充控制模块之后，还包括：
55.接收燃料电池启动信号；
56.控制所述燃料电池车辆进入混合动力模式。
57.具体的，举例说明，当动力电池配电盒正极和负极达到预设阈值时，整车vcu(整车控制器)发送燃料电池启动的信号，此时整车进入混动模式，以提升能量使用效率。
58.综上，本技术实施例所提供的燃料电池车辆的上电控制方法，通过一次上电对第一预充模块和第二预充模块进行预充，和现有技术中通过两次上电分别对第一预充模块和
第二预充模块相比，此方法简化了高压电气系统的上电流程，上电流程简单方便。
59.本技术还提出了一种燃料电池车辆，该车辆采用燃料电池车辆的高压电气系统。
60.关于一种燃料电池车辆的具体限定可以参见上文中对于一种燃料电池车辆的高压电气系统的限定，在此不再赘述。
61.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。
62.本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
63.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
65.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
66.本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。