氢燃料电池车辆及其燃料电池吹扫系统的制作方法

文档序号:15107636发布日期:2018-08-04 17:28阅读:222来源:国知局

本实用新型属于燃料电池车辆控制技术领域,具体涉及一种氢燃料电池车辆及其燃料电池吹扫系统。



背景技术:

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置,只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能,具有能量转换效率高、清洁环保、无需充电等优点。燃料电池汽车因为其续驶里程长、加氢时间短的特点,已成为新能源汽车发展的重要方向,尤其是氢燃料的质子交换膜燃料电池,由于其工作温度低,在常温下能迅速启动,已成为目前车辆最理想的动力源和备用电源。

对于氢燃料电池车辆,因其反应电堆工作的特殊特性,在工作过程中会产生水,在停止运行后其内部会有部分水分残留,如果这些残留的水分长期存储或者低温存储,将对燃料电池的反应电动造成影响,所以在动力电池关机时需要及时将这些残留的水分吹扫干净,使燃料电池电极处的湿度不会过高。

根据目前国内燃料电池系统集成技术,对燃料电池进行吹扫过程需要燃料电池系统内部的散热风扇、冷却水泵、空压机等用电附件同时工作,这些用电附件的工作过程需要车辆的低压供电。

目前,在燃料电池的关机过程中,为燃料电池吹扫的燃料电池的低压用电附件采用车辆的24V蓄电池供电,或者降低燃料电池的功率,将燃料电池产生的电能通过DC/DC变换器变换成低压电之后,为吹扫过程中涉及到的用电附件供电。但是用蓄电池会产生造成蓄电池的过放,不能满足车辆上其他用低压用电设备的供电需求;而采用燃料电池供电时的方式,由于燃料电池在产生电压不稳定, DC/DC变换模块不能为吹扫系统提供稳定的电压,会造成吹扫系统供电稳定性较差的问题。



技术实现要素:

本实用新型提供一种氢燃料电池车辆及其燃料电池吹扫系统,用于提高燃料电池关机过程中吹扫的稳定性。

为实现上述目的,本实用新型提供的技术方案是:

一种氢燃料电池吹扫系统,包括氢燃料电池、动力电池和蓄电池,氢燃料电池设有用电附件;还包括DC/DC变换器和低压直流母线;所述DC/DC变换器的高压侧连接动力电池,低压侧连接低压直流母线;所述蓄电池和用电附件与低压直流母线连接;在用电附件连接低压直流母线的线路上设置有开关;

燃料电池关机过程中开关闭合,动力电池通过DC/DC变换器与蓄电池同时为用电附件供电;

当检测到DC/DC变换器工作异常时,控制开关断开,停止为用电附件供电,吹扫过程终止。

本实用新型所提供的技术方案,在燃料电池关机的过程中,控制DC/DC变换器和蓄电池同时为燃料电池的用电附件供电,为燃料电池吹扫。由于采用 DC/DC变换器和蓄电池同时为用电附件供电,当DC/DC变换器工作不稳定时,蓄电池可为用电附件提供电压,从而提高燃料电池关机过程中吹扫的稳定性。并且在吹扫过程中蓄电池起到的是辅助作用,所以蓄电池不会因为大量放电而出现亏电。

进一步的,还包括控制器,控制器控制连接所述开关。

进一步的,所述控制器连接有碰撞检测传感器、充电枪检测传感器和舱门检测传感器;碰撞检测传感器用于检测车辆是否发生碰撞,充电枪检测传感器用于检测车辆是否有充电枪连接,舱门检测传感器用于检测车辆的高压舱门和加氢舱门是否被打开;

当车辆发生碰撞时,或者车辆有充电枪连接时,或者高压舱门被打开时,或者加氢舱门被打开时,控制开关断开,吹扫过程终止。

进一步的,所述DC/DC变换器设置有使能端,所述控制器控制连接DC/DC 变换器的使能端。

进一步的,所述蓄电池连接低压直流母线上设置有手柄开关;在氢燃料电池关机吹扫的过程中,当手柄开关断开时,控制器通过使能端控制DC/DC变换器停止工作。

进一步的,所述控制器还连接有状态显示模块,用于显示氢燃料电池关机时的状态信息。

进一步的,所述用电附件连接低压直流母线的线路上还设有熔断器。

进一步的,所述DC/DC变换器低压侧连接低压直流母线的线路上设置有熔断器。

设置熔断器,能够防止熔断器所在电路上的电流过大而烧坏整机。

一种氢燃料电池车辆,包括氢燃料电池、动力电池和蓄电池,氢燃料电池设有用电附件;还包括DC/DC变换器和低压直流母线;所述DC/DC变换器的高压侧连接动力电池,低压侧连接低压直流母线;所述蓄电池和用电附件与低压直流母线连接;在用电附件连接低压直流母线的线路上设置有开关;

燃料电池关机过程中开关闭合,动力电池通过DC/DC变换器与蓄电池同时为用电附件供电;

当检测到DC/DC变换器工作异常时,控制开关断开,停止为用电附件供电,吹扫过程终止。

进一步的,还包括控制器,控制器控制连接所述开关。

进一步的,所述控制器连接有碰撞检测传感器、充电枪检测传感器和舱门检测传感器;碰撞检测传感器用于检测车辆是否发生碰撞,充电枪检测传感器用于检测车辆是否有充电枪连接,舱门检测传感器用于检测车辆的高压舱门和加氢舱门是否被打开;

当车辆发生碰撞时,或者车辆有充电枪连接时,或者高压舱门被打开时,或者加氢舱门被打开时,控制开关断开,吹扫过程终止。

进一步的,所述DC/DC变换器设置有使能端,所述控制器控制连接DC/DC 变换器的使能端。

进一步的,所述蓄电池连接低压直流母线上设置有手柄开关;在氢燃料电池关机吹扫的过程中,当手柄开关断开时,控制器通过使能端控制DC/DC变换器停止工作。

进一步的,所述控制器还连接有状态显示模块,用于显示氢燃料电池关机时的状态信息。

进一步的,所述控制器为整车控制器。

进一步的,所述用电附件连接低压直流母线的线路上还设有熔断器。

进一步的,所述DC/DC变换器低压侧连接低压直流母线的线路上设置有熔断器。

附图说明

图1为实施例中氢燃料电池吹扫系统的控制原理图。

具体实施方式

本实用新型提供一种氢燃料电池车辆及其燃料电池吹扫系统,用于提高燃料电池关机过程中吹扫的稳定性。

为实现上述目的,本实用新型提供的技术方案是:

一种氢燃料电池吹扫系统,包括氢燃料电池、动力电池和蓄电池,氢燃料电池设有用电附件;还包括DC/DC变换器和低压直流母线;所述DC/DC变换器的高压侧连接动力电池,低压侧连接低压直流母线;所述蓄电池和用电附件与低压直流母线连接;在用电附件连接低压直流母线的线路上设置有开关;

燃料电池关机过程中开关闭合,动力电池通过DC/DC变换器与蓄电池同时为用电附件供电;

当检测到DC/DC变换器工作异常时,控制开关断开,停止为用电附件供电,吹扫过程终止。

下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

车辆实施例:

本实施例提供一种氢燃料电池车辆,包括氢燃料电池吹扫系统。氢燃料电池吹扫系统的结构原理图如图1所示,氢燃料电池吹扫系统包括燃料电池控制系统、燃料电池的用电附件系统、24V DC/DC变换器、24V蓄电池、动力电池、电池管理系统和整车控制器。燃料电池控制系统包括燃料电池、升压DC/DC变换器和氢系统,燃料电池的用电附件系统包括散热风扇、空压机、冷却水泵和电加热等,整车控制器在整车过程中进行相关的运行信号采集和运行的过程控制。

本实施例中的燃料电池为氢燃料电池,氢燃料电池工作过程中产生的电能,经过升压DC/DC变换器后输入到车辆的BMS高压盒,动力电池也与BMS高压盒连接。24VDC/DC变换器的高压侧连接BMS高压盒,从动力电池或者燃料电池获取高压电,并将获取的高压电转化成为24V的直流电,输送给车辆的低压直流母线,为车辆的低压直流母线供电。

24V蓄电池与车辆的低压直流母线连接,在24V蓄电池连接低压直流母线的线路上设置有继电器K2的触点部分,整车控制器控制连接继电器K2的线圈部分,当需要24V蓄电池为低压直流母线供电时,或者采用低压直流母线中的电能为24V蓄电池充电时,整车控制器控制继电器K2的触点部分吸合。

燃料电池的用电附件系统与车辆的低压直流母线连接,在燃料电池的用电附件系统连接低压直流母线的线路上设置有继电器K3的触点部分,整车控制器控制连接继电器K3的线圈部分,当需要为燃料电池的附件系统供电时,整车控制器控制继电器K3的触点部分吸合。

在24VDC/DC变换器连接低压直流母线的线路上设置有第一熔断器,在用电附件连接低压直流母线的线路上设置有第二熔断器,第一熔断器用于防止 24VDC/DC变换器连接低压直流母线上的电流过大,第二熔断器用于防止附件系统连接低压直流母线上的电流过大。

24VDC/DC变换器设置有使能端,整车控制器控制连接该使能端,通过向使能端发送使能信号,控制24VDC/DC变换器的工作状态。

本实施例所提供的氢燃料电池车辆,采用燃料电池的用电附件系统,在氢燃料电池正常工作过程中和关机过程中对燃料电池进行吹扫。

在氢燃料电池正常工作时,控制继电器K2和继电器K3闭合,24V蓄电池和24VDC/DC向低压直流母线供电;燃料电池的用电附件系统从低压母线上取电,为燃料电池进行吹扫。

在氢燃料电池的关机过程中,继电器K2和继电器K3闭合,24V蓄电池和 24VDC/DC变换器向低压直流母线供电;燃料电池的用电附件系统从低压母线上取电,为燃料电池进行吹扫;此时动力电池通过BMS高压盒为24VDC/DC变换器供电。

在氢燃料电池的关机过程中采用24V蓄电池和24VDC/DC变换器为低压母线供电,当24V蓄电池的电量过低,低于设定值时,控制24V蓄电池从低压直流母线上取电,对24V蓄电池进行充电。

在氢燃料电池的关机过程中,当24VDC/DC变换器出现异常时,整车控制器通过使能端控制24VDC/DC变换器停止工作;为了避免24V蓄电池亏电,同时还控制继电器K3断开,停止为燃料电池的用电附件系统供电。

整车控制器还采集连接有碰撞传感器、加氢舱门信号传感器、高压舱门信号传感器和充电枪插入信号传感器,当碰撞传感器检测到车辆发生碰撞时,或者加氢舱门信号传感器检测到加氢舱门打开时,或者高压舱门信号传感器检测到高压舱门打开时,或者当充电枪插入信号传感器检测到有充电枪插入车辆的充电插口时,为了车辆的安全,控制继电器K3断开,终止吹扫过程。

当氢燃料电池关机完成时,为避免24VDC/DC变换器单独工作会对车辆的用电器件造成损害,整车控制器通过使能端控制24VDC/DC变换器停止工作。

在本实施例中,24V蓄电池连接低压直流母线的线路上设置有手柄开关,并且在手柄开关附近设置有状态显示模块,整车控制器控制连接状态显示模块;在氢燃料电池关机吹扫的过程中,整车控制器实时监控氢燃料电池的关机状态,并将氢燃料电池的关机状态通过状态显示模块显示出来;当用户操作手柄开关,使手柄开关断开时,为避免24VDC/DC变换器单独工作会对车辆的用电器件造成损害,整车控制器通过使能端控制24VDC/DC变换器停止工作。

作为其他实施方式,在氢燃料电池的吹扫系统中,可以采用其他与整车控制器有通讯连接的处理器替代整车控制器。

作为其他实施方式,可以不采用低压直流母线的方式,而将24VDC/DC变换器的低压侧通过相应的开关连接低压用电附件,将蓄电池通过相应的开关连接低压用电附件,这种实施方式与本实施例中的采用低压直流母线的方式等同,也属于本实用新型的保护范围。

氢燃料电池吹扫系统实施例:

本实施例提供一种氢燃料电池吹扫系统,与上述车辆实施例中氢燃料电池吹扫系统的结构和控制方法相同,前面已经做了详细介绍,这里不多做说明。

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