CN112366769B - 一种吹扫阶段NiH电池充电控制***及方法 - Google Patents
一种吹扫阶段NiH电池充电控制***及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种吹扫阶段NiH电池充电控制***及方法,***包括:燃料电池***、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机,各模块之间均通过高压线建立连接。方法具体为:双向DC实时监测所述NiH电池的SOC值,并将SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值和第二SOC预设值进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据所述指令控制NiH电池的充电过程。本发明的有益效果为:通过NiH电池的充电控制对燃料电池***吹扫阶段的功率匹配进行了相应的控制管理;通过双向DC的实时监测时刻反应NiH电池的电量SOC,保证数据的准确性与及时性,同时通过双向DC的升压/降压保证NiH电池充放电的成功。
Description
技术领域
本发明涉及氢能燃料电池领域,具体的涉及一种吹扫阶段NiH电池充电控制***及方法。
背景技术
NiH电池以充放电稳定的特性,是目前燃料电池汽车***中辅助能源的重要选择之一,NiH电池充放电稳定,可以很好的对整车动力***中母线电压起到一个很好的控制作用。燃料电池***的吹扫阶段是十分重要的一个过程,利用吹扫阶段将燃料电池电堆内部多余的水分排出,有利于延长燃料电池电堆的使用寿命,提高燃料电池电堆的使用性能,燃料电池***具有只输出无法回收的特性,吹扫阶段的功率输出需要利用NiH电池和响应的辅助电阻负载进行消耗,在燃料电池的吹扫阶段,需要设定NiH电池的SOC上限,从而使母线电压的波动范围不会较高,有利于维持母线电压的稳定。需要根据NiH电池的电量跟SOC上限进行比较,根据比较结果,控制燃料电池对NiH电池的充放电过程,从而维持***的稳定。
发明内容
鉴于此,本发明所提供的技术方案是:一种吹扫阶段NiH电池充电控制***及方法。
所述***包括:燃料电池***、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机;
所述燃料电池***的正负极分别通过高压线与辅助电阻负载、双向DC、测功机控制单元PDU电性连接;所述测功机控制单元PDU通过高压线与测功机电性连接;所述双向DC通过高压线与NiH电池的正负极电性连接;
在燃料电池的吹扫阶段,所述双向DC实时监测所述NiH电池的SOC值,并将所述SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值和第二SOC预设值进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据所述指令控制NiH电池的充电过程。
进一步地,所述***控制NiH电池的充电过程具体分为三种情况:
1)当NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值时,整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值;
2)当NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值且低于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
3)当NiH电池的SOC值高于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池***禁止为NiH电池充电,燃料电池***的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。
进一步地,所述双向DC通过设定充电电流的大小来控制NiH电池的充放电过程,且通过升压或降压来保证NiH电池完成充放电。
所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法,适用于所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,具体步骤为:
S1、在燃料电池***的吹扫阶段,NiH电池通过双向DC上传自身的SOC值至整车控制单元VCU;
S2、整车控制单元VCU将接收到的NiH电池的SOC值与第一SOC预设值进行比较,若NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值,则执行步骤S3;否则执行步骤S4;
S3、整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值,执行步骤S4;
S4、整车控制单元VCU继续将接收到的NiH电池的SOC与第二SOC预设值的进行比较,若NiH电池的SOC值低于第二SOC预设值,则执行步骤S5;否则执行步骤S6;
S5、整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
S6、整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池***禁止为NiH电池充电,燃料电池***的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是:
(1)基于母线电压值所对应NiH电池SOC进行相应的NiH电池充电电流设定,以达到保护NiH电池***的目的。
(2)对于燃料电池***吹扫阶段的功率匹配进行了相应的控制管理;在燃料电池吹扫阶段,燃料电池***也会有相应的功率输出,根据NiH电池自身的电量与预设值的比较结果,设定燃料电池功率的分配。如若NiH电池电量SOC高于相应的预设值,则燃料电池***吹扫阶段的功率用于辅助负载消耗;如若NiH电池SOC低于相应的预设值,则用于燃料电池电量的补充。
(3)设定NiH电池的SOC上限,从而使母线电压的波动范围不会较高,有利于维持母线电压的稳定。
(4)在***结构上增加一个双向DC与NiH电池进行连接,保证燃料电池功率的分配成功,通过双向DC的实时监测可以时刻反应NiH电池的电量SOC,保证数据的准确性与及时性,同时通过双向DC的升压/降压保证NiH电池充放电的成功。
附图说明
图1是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制***的结构示意图;
图2是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1、图1是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制***的结构示意图;
本实施例提供的一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,包括:燃料电池***、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机;
燃料电池***的正负极分别通过高压线与辅助电阻负载、双向DC、测功机控制单元PDU电性连接;测功机控制单元PDU通过高压线与测功机电性连接;双向DC通过高压线与NiH电池的正负极电性连接;
在燃料电池吹扫阶段,燃料电池***输出功率为10kw;NiH电池为水冷型辅助能源,其总电量为1.94kwh;
在燃料电池的吹扫阶段,双向DC实时监测NiH电池的SOC值,并将SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)和第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据指令控制NiH电池的充电过程。
进一步地,***控制NiH电池的充电过程具体分为三种情况:
1)当NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)时,整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值(70A),并控制燃料电池以第一充电电流预设值(70A)为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%);
2)当NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)且低于第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)时,整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值(10A),并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值(10A)为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
3)当NiH电池的SOC值高于第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)时,整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池***禁止为NiH电池充电,燃料电池***的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。所述第一SOC预设值、第二SOC预设值均为设定的母线电压值所对应的NiH电池的SOC值。双向DC通过设定充电电流的大小来控制NiH电池的充放电过程,且通过升压或降压来保证NiH电池成功完成充放电。
请参考图2,图2是本发明具体实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法的流程图。
实施例一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法,适用于一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,具体步骤为:
S1、在燃料电池***的吹扫阶段,NiH电池通过双向DC上传自身的SOC值至整车控制单元VCU;
S2、整车控制单元VCU将接收到的NiH电池的SOC值与第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%)进行比较,若NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%),则执行步骤S3;否则执行步骤S4;
S3、整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值(最大充电电流70A),并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值(最大充电电流70A)为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值(NiH电池的总电量的50%),执行步骤S4;
S4、整车控制单元VCU继续将接收到的NiH电池的SOC与第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%)的进行比较,若NiH电池的SOC值低于第二SOC预设值(NiH电池的总电量的80%),则执行步骤S5;否则执行步骤S6;
S5、整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值(10A),并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值(10A)为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
S6、整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池***禁止为NiH电池充电,燃料电池***的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗。
本发明的创新点在于:
(1)在***结构上增加一个双向DC与NiH电池进行连接,保证燃料电池功率的分配成功,通过双向DC的实时监测可以时刻反应NiH电池的电量SOC,保证数据的准确性与及时性,同时通过双向DC的升压/降压保证NiH电池充放电的成功。
(2)对于燃料电池***吹扫阶段的功率匹配进行了相应的控制管理;在燃料电池吹扫阶段,燃料电池***也会有相应的功率输出,根据NiH电池自身的电量与预设值的比较结果,设定燃料电池功率的分配。如若NiH电池电量SOC高于相应的预设值,则燃料电池***吹扫阶段的功率用于辅助负载消耗;如若NiH电池SOC低于相应的预设值,则用于燃料电池电量的补充。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,其特征在于,包括:燃料电池***、辅助电阻负载、双向DC、NiH电池、测功机控制单元PDU和测功机;
所述燃料电池***的正负极分别通过高压线与辅助电阻负载、双向DC、测功机控制单元PDU电性连接;所述测功机控制单元PDU通过高压线与测功机电性连接;所述双向DC通过高压线与NiH电池的正负极电性连接;
在燃料电池的吹扫阶段,所述双向DC实时监测所述NiH电池的SOC值,并将所述SOC值传输至整车控制单元VCU,整车控制单元VCU将NiH电池的SOC值与第一SOC预设值和第二SOC预设值进行比较,并根据比较结果发送指令至双向DC,双向DC根据所述指令控制NiH电池的充电过程;
所述***控制NiH电池的充电过程具体分为三种情况:
1)当NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值时,整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值;
2)当NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值且低于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
3)当NiH电池的SOC值高于第二SOC预设值时,整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池***禁止为NiH电池充电,燃料电池***的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;所述第一SOC预设值、第二SOC预设值均为设定的母线电压值所对应的NiH电池的SOC值;其中,所述第一SOC预设值为NiH电池的总电量的50%;所述第二SOC预设值为NiH电池的总电量的80%;所述第一充电电流预设值为最大充电电流,所述最大充电电流为70A;所述第二充电电流预设值为10A。
2.根据权利要求1所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,其特征在于,在燃料电池吹扫阶段,所述燃料电池的总输出功率为10kw。
3.根据权利要求1所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,其特征在于,所述NiH电池为水冷型辅助能源,所述NiH电池的总电量为1.94kwh。
4.根据权利要求1所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,其特征在于,所述双向DC通过设定充电电流的大小来控制NiH电池的充放电过程,且通过升压或降压来保证NiH电池完成充放电。
5.一种吹扫阶段NiH电池充电控制方法,适用于任意一项如权利要求1-4所述的一种吹扫阶段NiH电池充电控制***,其特征在于,具体步骤为:
S1、在燃料电池***的吹扫阶段,NiH电池通过双向DC上传自身的SOC值至整车控制单元VCU;
S2、整车控制单元VCU将接收到的NiH电池的SOC值与第一SOC预设值进行比较,若NiH电池的SOC值低于第一SOC预设值,则执行步骤S3;否则执行步骤S4;
S3、整车控制单元VCU发送NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第一充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第一充电电流预设值为NiH电池充电,直至NiH电池的SOC值高于第一SOC预设值,执行步骤S4;
S4、整车控制单元VCU继续将接收到的NiH电池的SOC与第二SOC预设值的进行比较,若NiH电池的SOC值低于第二SOC预设值,则执行步骤S5;否则执行步骤S6;
S5、整车控制单元VCU发送限制NiH电池充电电流的指令至双向DC,双向DC将充电电流设定为第二充电电流预设值,并控制燃料电池以所述第二充电电流预设值为NiH电池充电,剩余的燃料电池的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
S6、整车控制单元VCU发送禁止NiH电池充电的指令至双向DC,双向DC控制燃料电池***禁止为NiH电池充电,燃料电池***的输出功率将通过辅助电阻负载进行消耗;
所述第一SOC预设值、第二SOC预设值均为设定的母线电压值所对应的NiH电池的SOC值;其中,所述第一SOC预设值为NiH电池的总电量的50%;所述第二SOC预设值为NiH电池的总电量的80%;所述第一充电电流预设值为最大充电电流,所述最大充电电流为70A;所述第二充电电流预设值为10A。
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