CN107492919A - 电力***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力***及其控制方法。所述电力***包括：继电器，该继电器在允许蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止蓄电池的充电/放电的断开状态之间切换；以及电子控制单元，该电子控制单元基于来自电子控制单元的命令，控制继电器在导通状态与断开状态之间切换。当用于将继电器从导通状态切换到断开状态的命令被从电子控制单元给到电子控制单元时，在电子控制单元发生异常的情况下，或者在电子控制单元与电子控制单元之间的通信发生异常的情况下，电子控制单元将继电器切换到断开状态。

Description

电力***及其控制方法
技术领域
本发明涉及包括多个蓄电池的电力***及其控制方法。
背景技术
燃料电池***是向膜-电极部件供应燃料气体和氧化剂气体并且引起电化学反应以将化学能转换为电能的能量转换***。首先，使用固体聚合物膜片作为电解质的固体聚合物电解质燃料电池预期用作车载电源***，因为容易以低成本实现致密性并且实现高输出密度。作为这种车载电源***，例如，日本专利申请公开No.2015-50896(JP 2015-50896A)提出一种用于重型车辆的电力***，所述电力***具有如下配置：电力从两个燃料电池***供应到两个电动发电机以执行动力行驶。
发明内容
虽然相关技术的电力***具有每个燃料电池***安装一个蓄电池并且由该燃料电池***生成的电力在其被用作重型车辆的车载电源的情况下存储以便满足对高输出的要求的配置，但是考虑如下配置：每个具有附加蓄电池的燃料电池***安装多个蓄电池，并且使用多个电子控制单元来管理多个蓄电池的充电/放电。在这种配置中，优先采取故障保险对策，使得考虑到在管理所添加的蓄电池的充电/放电的电子控制单元等中发生异常的情况下可以安全地切断所添加的蓄电池的充电/放电。
因此，本发明的一个目标是提出一种考虑安全的电力***及其控制方法。
根据本发明的第一方面的电力***包括：第一蓄电池，该第一蓄电池被配置成被用电力充电或者对电力进行放电；第一继电器，该第一继电器被配置成在允许第一蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止第一蓄电池的充电/放电的断开状态之间切换；第一电子控制单元，该第一电子控制单元被配置成控制第一继电器在导通状态与断开状态之间切换；第二蓄电池，该第二蓄电池被配置成被用电力充电或者对电力进行放电；第二继电器，该第二继电器被配置成在允许第二蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止第二蓄电池的充电/放电的断开状态之间切换；以及第二电子控制单元，第二电子控制单元被配置成基于来自第一电子控制单元的命令，控制第二继电器在导通状态与断开状态之间切换。当用于将第二继电器从导通状态切换到断开状态的命令从第一电子控制单元给到第二电子控制单元时，在第二电子控制单元发生异常的情况下，或者在第一电子控制单元与第二电子控制单元之间的通信发生异常的情况下，第一电子控制单元将第二继电器切换到断开状态。
根据本发明的第二方面的用于电力***的控制方法包括：准备被配置成用电力充电或者对电力进行放电的第一蓄电池、被配置成允许在第一蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止第一蓄电池的充电/放电的断开状态之间切换的第一继电器、被配置成控制第一继电器在导通状态与断开状态之间切换的第一电子控制单元、被配置成用电力充电或者对电力进行放电的第二蓄电池、被配置成在允许第二蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止第二蓄电池的充电/放电的断开状态之间切换的第二继电器以及被配置成基于来自第一电子控制单元的命令来控制第二继电器在导通状态与断开状态之间切换的第二电子控制单元；以及当用于将第二继电器从导通状态切换到断开状态的命令从第一电子控制单元给到第二电子控制单元时，在第二电子控制单元发生异常的情况下，或者在第一电子控制单元与第二电子控制单元之间的通信发生异常的情况下，由第一电子控制单元将第二继电器切换到断开状态。
根据本发明的第一和第二方面，当用于将第二继电器从导通状态切换到断开状态的命令从第一电子控制单元给到第二电子控制单元时，在第二电子控制单元发生异常的情况下，或者在第一电子控制单元与第二电子控制单元之间的通信发生异常的情况下，第一电子控制单元将第二继电器切换到断开状态，由此能够提高电力***的安全。
附图说明
将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中同样的标号表示同样的元件，并且其中：
图1是示出根据此实施例的电源***的配置的框图；
图2是根据此实施例的电子控制单元的电源电路的说明性视图；以及
图3是示出根据此实施例的继电器的控制方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参考图1至图3描述本发明的实施例。相同的附图标记表示相同的元件，并且将不重复重叠描述。图1是示出根据此实施例的电源***10的配置的框图。电源***10是针对诸如公共汽车的重型车辆设计的车载电源***，并且包括两个电力***100、200。因为电力***100、200具有相同的配置，所以为了描述的方便，将集中于电力***100提供描述，并且将省略电力***200的详细描述。电力***100包括燃料电池103，所述燃料电池103从氢气罐101接收氢气并且从空气压缩机111接收氧气以生成电力。燃料电池103是串联层压有多个电池的固体聚合物电解质电池堆。在燃料电池103中，在阳极上发生公式(1)的氧化反应，并且在阴极上发生公式(2)的还原反应。作为燃料电池103的整体，发生公式(3)的电动势反应。
H2→2H++2e-…(1)
(1/2)O2+2H++2e-→H2O…(2)
H2+(1/2)O2→H2O…(3)
电力***100包括：DC/DC转换器104，其使燃料电池103的输出电压升压；蓄电池112、117，其由燃料电池103生成的电力或由下面所描述的电动发电机120再生的电力进行充电；以及电力控制单元106，其将从燃料电池103或蓄电池112、117供应的DC电力转换为AC电力以驱动电动发电机120和空气压缩机111。电力控制单元106包括：逆变器108，其将DC电力转换为AC电力以驱动电动发电机120；逆变器109，其将DC电力转换为AC电力以驱动空气压缩机111；以及DC/DC转换器107，其使来自蓄电池112的DC电压升压以将该DC电压供应给逆变器108、109，并且使由燃料电池103生成的电力或由电动发电机120再生的电力降压以向蓄电池112供应电力。电力***100还包括具有DC/DC转换器116的电力控制单元115，所述DC/DC转换器116使来自蓄电池117的DC电压升压以将该DC电压供应给逆变器108、109，并且使由燃料电池103生成的电力或由电动发电机120再生的电力降压以向蓄电池117供应电力。DC/DC转换器108、116和逆变器108、109分别与DC/DC转换器104并联连接。电动发电机120充当消耗来自燃料电池103或蓄电池112、117的电力以获得用于动力行驶的驱动力的电动机，并且充当用由再生制动回收的电力对蓄电池112、117充电的电力发电机。电动发电机120的输出轴由齿轮301连接并且通过轮轴302来驱动传动轮303。
电力***100包括：电子控制单元102，其控制从氢气罐101到燃料电池102的氢气的供应；电子控制单元105，其控制DC/DC转换器104的驱动；电子控制单元110，其控制逆变器108、109和DC/DC转换器107的驱动；以及电子控制单元114，其整体地控制电力***100。这些电子控制单元102、105、110、114通过例如诸如串行总线的通信线彼此连接。电子控制单元114基于诸如加速器信号、制动信号、换挡信号和车辆速度信号的信号将控制命令给到上述电子控制单元102、105和110，使得获得期望的操作状态(加速、减速、停止等)。电子控制单元114被配置成进一步执行连接到蓄电池112的继电器113的打开/关闭控制。继电器113在允许蓄电池112的充电/放电的导通状态与禁止蓄电池112的充电/放电的断开状态之间切换。当电力***100被激活或发电停止等时，电子控制单元114控制继电器113在导通状态与断开状态之间切换。电力***100还包括电子控制单元119，所述电子控制单元119执行连接到蓄电池117的继电器118的打开/关闭控制。继电器118在允许蓄电池117的充电/放电的导通状态与禁止蓄电池117的充电/放电的断开状态之间切换。从安全的角度，电子控制单元119未被配置成自主地使继电器118打开/关闭，而是基于来自电子控制单元114的命令来控制继电器118在导通状态与断开状态之间切换。继电器113、118也被称为“***主继电器”。
电子控制单元102、105、110、114、119是包括CPU、存储器和输入/输出接口的计算机***。特别地，电子控制单元114被称为“PM-ECU”，并且电子控制单元119被称为“GW-ECU”。蓄电池112、117充当剩余电力的存储源、在再生制动时的再生能量存储源、以及在负载随着车辆的加速或减速而波动时的能量缓冲器。作为蓄电池112、117，例如，适当地使用二次蓄电池，诸如镍镉存储蓄电池、镍氢存储蓄电池或锂离子二次蓄电池。
图2是电子控制单元114、119的电源电路的说明性视图。电子控制单元114、119分别通过电源继电器132、133连接到电源130。电源继电器132响应于来自电子控制单元114的命令，在允许从电源130向电子控制单元114供应的电力的导通状态与禁止从电源130向电子控制单元114供应的电力的断开状态之间切换。电源继电器133响应于来自电子控制单元119的命令，在允许从电源130向电子控制单元119供应的电力的导通状态与禁止从电源130向电子控制单元119供应的电力的断开状态之间切换。
图3是示出继电器118的控制方法的流程图。用于将继电器118从导通状态切换到断开状态的命令从电子控制单元114给到电子控制单元119(步骤31)。在电子控制单元119正常并且电子控制单元114与电子控制单元119之间的通信正常的情况下(步骤32；否)，电子控制单元119基于来自电子控制单元114的命令将继电器118从导通状态切换到断开状态(步骤35)。在电子控制单元119发生异常的情况下，或者在电子控制单元114与电子控制单元119之间的通信发生异常的情况下(步骤32；是)，电子控制单元114将电源继电器133从导通状态切换到断开状态(步骤33)，从而强制地停止供应到电子控制单元119的电力。由此，因为未从电子控制单元119向继电器118供应用于命令以使继电器118进入导通状态的控制信号，所以继电器118被强制地从导通状态切换到断开状态(步骤34)。以这种方式，在电子控制单元119发生异常的情况下，或者在电子控制单元114与电子控制单元119之间的通信发生异常的情况下，电子控制单元114在不通过电子控制单元119的情况下将继电器118强制地切换到断开状态，从而能够提高电力***100的安全。
以上所描述的实施例意在供本发明的容易理解使用，而不以任何方式被解释为限制本发明。可以在不脱离本发明的范围的情况下修改和改进本发明，并且其等同物也由本发明包含。也就是说，将由本领域的技术人员酌情做出的对本实施例的设计修改也被包括在本发明的范围中，只要所述修改具有本发明的特征即可。

Claims (4)

1.一种电力***，其特征在于包括：
第一蓄电池，所述第一蓄电池被配置成用电力来被充电或者对所述电力进行放电；
第一继电器，所述第一继电器被配置成，在允许所述第一蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止所述第一蓄电池的充电/放电的断开状态之间来被切换；
第一电子控制单元，所述第一电子控制单元被配置成控制所述第一继电器在所述导通状态与所述断开状态之间的切换；
第二蓄电池，所述第二蓄电池被配置成用电力来被充电或者对所述电力进行放电；
第二继电器，所述第二继电器被配置成，在允许所述第二蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止所述第二蓄电池的充电/放电的断开状态之间来被切换；以及
第二电子控制单元，所述第二电子控制单元被配置成，基于来自所述第一电子控制单元的命令，来控制所述第二继电器在所述导通状态与所述断开状态之间的切换，
其中，当用于将所述第二继电器从所述导通状态切换到所述断开状态的命令被从所述第一电子控制单元给到所述第二电子控制单元时，
(i)在所述第二电子控制单元中发生异常的情况下，或者
(ii)在所述第一电子控制单元与所述第二电子控制单元之间的通信中发生异常的情况下，
所述第一电子控制单元将所述第二继电器切换到所述断开状态。
2.根据权利要求1所述的电力***，其特征在于，
所述第一电子控制单元停止对所述第二电子控制单元的电力供应，以使得停止向所述第二继电器供应用于命令以将所述第二继电器设置为所述导通状态的控制信号，从而将所述第二继电器切换到所述断开状态。
3.一种用于电力***的控制方法，其特征在于包括：
准备步骤，其中，准备第一蓄电池、第一继电器、第一电子控制单元、第二蓄电池、第二继电器和第二电子控制单元，其中，
所述第一蓄电池被配置成用电力来被充电或者对所述电力进行放电，
所述第一继电器被配置成在允许所述第一蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止所述第一蓄电池的充电/放电的断开状态之间来被切换，
所述第一电子控制单元被配置成控制所述第一继电器在所述导通状态与所述断开状态之间的切换，
所述第二蓄电池被配置成用电力来被充电或者对所述电力进行放电，
所述第二继电器被配置成在允许所述第二蓄电池的充电/放电的导通状态与禁止所述第二蓄电池的充电/放电的断开状态之间来被切换，以及
所述第二电子控制单元被配置成基于来自所述第一电子控制单元的命令来控制所述第二继电器在所述导通状态与所述断开状态之间的切换；以及
切换步骤，其中，当用于将所述第二继电器从所述导通状态切换到所述断开状态的命令被从所述第一电子控制单元给到所述第二电子控制单元时，
在所述第二电子控制单元中发生异常的情况下，或者
在所述第一电子控制单元与所述第二电子控制单元之间的通信中发生异常的情况下，
所述第一电子控制单元将所述第二继电器切换到所述断开状态。
4.根据权利要求3所述的用于电力***的控制方法，其特征在于，
所述第一电子控制单元停止对所述第二电子控制单元的电力供应，以使得停止向所述第二继电器供应用于命令以将所述第二继电器设置为所述导通状态的控制信号，从而将所述第二继电器切换到所述断开状态。
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