CN207000188U - 一种电池*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池***。所述电池***包括启动装置、中心控制器、动力电源、第一继电器、直流电压变换器、燃料电池装置、整车低压装置、燃料以及整车高压装置;所述启动装置的第一控制端连接燃料的输入端,第二控制端连接整车高压装置的第一输入端,第三控制端连接中心控制器的输入端,所述中心控制器的第一控制端连接第一继电器的第一输入端,所述动力电源的第一输出端连接第一继电器的第二输入端,第二输出端连接整车高压装置的第二输入端,所述第一继电器的输出端连接直流电压变换器,所述直流电压变换器的输出端连接燃料电池装置。本实用新型通过整车控制器延迟关闭燃料电池***的高压装置和低压装置,由此延长了燃料电池***的寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于电动车能源领域,更具体地,涉及一种电池***。
背景技术
燃料电池电动汽车中,燃料电池的反应机理是将燃料中的化学能不经过燃烧直接转化为电能,即通过电化学反应将化学能转化为电能,实际上就是电解水的逆过程,通过氢氧的化学反应生成水并释放电能。电化学反应所需的还原剂一般采用氢气,氧化剂则采用氧气,因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。
由于燃料电池的反应不经过热机过程,因此其能量转换效率不受卡诺循环的限制,能量转化效率高;它的排放主要是水非常清洁,不产生任何有害物质。因此,燃料电池技术的研究和开发备受各国政府与大公司的重视,被认为是21世纪的洁净、高效的发电技术之一,如专利文献CN1533621A。
燃料电池***配置有独立的高压转低压设备(DCDC),其独立于整车本身设置的高压转低压设备,用于将高压电源的高压转低压,并给氢燃料电池***中的低压蓄电瓶和低压装置供电,但高压电源由整车的动力电池提供。在整车钥匙高压下电后,由于整车的动力电池被切断,氢燃料电池***立刻进入延时停机阶段,氢燃料电池***所有的电器设备(包括高压设备:氢燃料电池低压DCDC、氢燃料电池空压机,低压设备:电堆冷却风扇、电堆冷却水泵,空压机冷却风扇,辅助水泵、氢燃料电池***控制器等)会停机,氢燃料电池高压设备会立即断电。然而,氢燃料电池***中的空压机在氢燃料电池***的反应堆还未完全停机的时候停机,造成反应堆内的水无法被快速带出,积水后的反应堆容易老化甚至损坏,同时,由于电堆冷却风扇和电堆冷却水泵在温度较高的情况下关闭,电堆内的化学反应仍在继续,而电堆的冷却风扇和电堆的冷却水泵即已经停止工作,造成电堆内部温度的持续上升,电堆内部的高温就会对整个电堆部件造成损坏从而影响使用寿命。
同时,现有技术的燃料电池***配立有独立的低压蓄电瓶给燃料电池***本身的设备供电,而电动车本身还含有标配的低压蓄电瓶给整车的其它设备供电,造成了重复配置,从而增加了整车的重量以及所需的安装空间,还增加了氢燃料电池***的采购成本和后期的维护费用。
实用新型内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本实用新型提供了一种电池***,其目的在于通过整车控制器延迟关闭燃料电池***的高压装置和低压装置,由此延长燃料电池***的寿命。
为实现上述目的,按照本实用新型的一个方面,提供了一种电池***,包括启动装置、中心控制器、动力电源、第一继电器、直流电压变换器、燃料电池装置、整车低压装置、燃料以及整车高压装置;
所述启动装置的第一控制端连接燃料的输入端,第二控制端连接整车高压装置的第一输入端,第三控制端连接中心控制器的输入端,所述中心控制器的第一控制端连接第一继电器的第一输入端,所述动力电源的第一输出端连接第一继电器的第二输入端,第二输出端连接整车高压装置的第二输入端,所述第一继电器的输出端连接直流电压变换器,所述直流电压变换器的输出端连接燃料电池装置,所述燃料电池装置以及整车低压装置并联;
所述启动装置用于发出启动信号以及关闭信号,所述中心控制器用于根据启动信号发出启动控制信号,并根据关闭信号在延迟阈值后发出关闭控制信号,所述动力电源用于提供高压电源,所述第一继电器用于根据启动控制信号开启,并根据关闭控制信号关闭,所述直流电压变换器用于将高压电源转换为低压电源。
优选地,所述电池***还包括蓄电池,所述蓄电池与燃料电池装置并联。
作为进一步优选地,所述直流电压变换器还用于根据蓄电池的电压,获得充电信号,所述蓄电池用于根据充电信号进行充电,并在第一继电器关闭时,提供低压电源。
优选地,所述电池***还包括第二继电器,所述燃料电池装置包括燃料电池高压装置以及燃料电池低压装置,所述中心控制器的第二控制端连接第二继电器的第一输入端,所述动力电源的第三输出端连接第二继电器的第二输入端,所述第二继电器的输出端连接燃料电池高压装置的输入端,所述第二继电器用于根据启动控制信号开启,并根据关闭控制信号关闭。
作为进一步优选地,所述燃料电池装置包括空压机、燃料电池***控制器、电堆冷却风扇、空压机冷却风扇、电堆冷却水泵以及辅助***冷却水泵。
优选地,所述延迟阈值为25s~40s。
按照本实用新型的另一方面,提供了一种利用上述电池***的电动车。
总体而言,通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比,由于通过整车控制器延迟关闭氢燃料电池***的高压装置和低压装置,能够取得下列有益效果:
1、通过控制器向第一继电器在延迟阈值后再发出关闭控制信号,使得在启动装置断开燃料和整车高压装置的运作后,燃料电池装置以及整车低压装置仍能持续运转一段时间,保护了氢燃料电池***正常下电时,电堆以及相关附件的安全;
2、减少了重复配置的蓄电池和直流电压转换器,整车所有的电池***仅使用一个直流电压变换器以及一个蓄电池,实现了燃料电池装置以及整车低压装置协同运行并关闭,避免了氢燃料电池***下电失去保护以及整车的低压蓄电瓶亏电的情况,同时减少了氢燃料电池***的采购成本和后期的维护费用、降低了整车的重量、减小了氢燃料电池***的安装空间。
附图说明
图1为本实用新型电池***结构示意图;
图2为本实用新型实施例1电动车能源***结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。此外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实用新型公开了一种用于电动力能源***的燃料电池***,包括燃料、启动装置、动力电源、中心控制器、继电器、蓄电池、燃料电池基础装置以及整车基础装置等;其中,整车基础装置包括整车高压装置以及整车低压装置,如锂电池控制器、电机控制器、三合一控制器、高压箱内的接触器、车内外灯具、雨刮、仪表、车载监控终端、鼓风机、收放机、点烟器、行车记录仪等;而燃料电池基础装置包括空压机这样的高压装置,也包括燃料电池***控制器、电堆冷却风扇、空压机冷却风扇、电堆冷却水泵以及辅助***冷却水泵等低压装置;
所述启动装置的输出端连接中心控制器、整车高压装置以及燃料的输入端,所述动力电源的输出端连接第一继电器、第二继电器以及整车高压装置的输入端,所述中心控制器的控制端连接第一继电器和第二继电器的控制端,所述第一继电器的输出端连接直流电压变换器的输入端,所述蓄电池、燃料电池基础装置以及整车低压装置并联,如图1所示;
所述动力电源用于直流的高压电源,所述启动装置用于根据外部的控制,发出启动信号以及关闭信号,所述中心控制器用于根据启动信号发出启动控制信号,并根据关闭信号在延迟阈值(通常为25s~40s)后发出关闭控制信号,所述第一继电器和第二继电器用于根据启动控制信号开启,并根据关闭控制信号关闭,所述直流电压变换器用于将高压电源转换为低压电源,同时还根据蓄电池的电压,向蓄电池发出充电信号,所述蓄电池用于根据充电信号进行充电,并在第一继电器关闭时,提供低压电源;
直流电压变换器的输出端连接并联的蓄电池、燃料电池低压装置以及整车低压装置,同时还连接有燃料电池高压装置。
该燃料电池***的工作过程分为以下步骤:
S1.车钥匙***启动装置并转到ON档,中心控制器收到启动信号,第一继电器以及第二继电器闭合,动力电源输出高压电源,整车高压装置、燃料电池高压装置以及直流电压变换器均通电;
S2.在直流电压变换器工作良好的情况下,直流电压变换器会将高压电源变换为第一低压电源;蓄电池判断所述直流电压变换器是否输出第一低压电源,否则输出第二低压电源,给燃料电池低压装置、整车低压装置以及燃料电池高压装置的控制端供电,进入步骤S5,是则进入步骤S3;
S3.直流电压变换器根据蓄电池的自身电压是否大于ε%标准电压,判断蓄电池的电容量是否充足,是则直接进入步骤S4,否则蓄电池将低压电源储存,进入步骤S4;其中,ε%为70%~80%;
S4.燃料电池低压装置以及整车低压装置由第一低压电源供电,进入步骤S5;
S5.车钥匙转到OFF档,中心控制器收到的启动信号中断,整车控制器在延迟时间后切断第一继电器以及第二继电器,继而动力电源停止输出高压电源,燃料电池低压装置、燃料电池高压装置以及整车低压装置停止工作,所述延迟时间为25s~40s;
S6.由于燃料电池***自己内部通常还具有燃料电池***控制器,该燃料电池***控制器在电源停止输出后,以蓄电池的第二低压电源为来源继续工作25~40s,因此,在整车低压装置停止工作后,燃料电池装置仍能工作25~40s,从而进一步保证了燃料电池***的安全以及使用寿命。
实施例1
本实施例的电动车能源***包括整车控制器、钥匙、动力电池高压电、低压电源、燃料电池***以及整车基础装置;其中,燃料电池***包括第二继电器(空压机接触器)、第一继电器(DC/DC接触器)、空压机、低压DC/DC以及燃料电池低压装置,而燃料电池低压装置又包括燃料电池***控制器、电堆冷却风扇、空压机冷却风扇、电堆冷却水泵以及辅助***冷却水泵等,如图2所示;而图2上未示出的整车基础装置包括锂电池控制器、电机控制器、三合一控制器、高压箱内的接触器、车内外灯具、雨刮、仪表、车载监控终端、鼓风机、收放机、点烟器、行车记录仪等主要部件。
其中,动力电池的第一输出端连接第二继电器(空压机接触器)的常开端,第一输出端连接第一继电器(DC/DC接触器)的常开端,整车控制器的第一输出端连接第二继电器的控制端,第二输出端连接第一继电器的控制端,启动装置(钥匙)的第一输出端连接整车控制器,第二输出端连接低压电源,第二继电器的输出端连接氢燃料电池***的空压机的输入端,第一继电器的输出端连接氢燃料电池***的低压DC/DC,而第一继电器的第一输出端连接整车低压蓄电瓶的输入端,氢燃料电池***低压DCDC的第二输出端连接燃料电池低压装置的输入端;
其中,整车控制器用于控制空压机接触器和DC/DC高压接触器的常开开关闭合和延时(25~40s)断开,动力电池用于提供高压电源,空压机接触器用于闭合和切断动力电池高压电接口1到氢燃料电池***空压机之间的高压电路,DC/DC接触器用于根据闭合和切断的控制信号,控制自身的开断,整车控制器用于控制DC/DC接触器的常开开关闭合和延时(25~40s)断开,动力电池高压电接口2用于给氢燃料电池***低压DC/DC提供高压电源,氢燃料电池***空压机用于给氢燃料电池***电堆提供空气以及带走电堆中的水,氢燃料电池***低压DC/DC用于给氢燃料***低压基础装置和整车低压蓄电瓶提供低压电源,钥匙用于给整个***输出开机运行指令和停机的指令。
现有技术中整车控制器接收到钥匙的开机后执行输出燃料电池***空压机高压接触器电源和氢燃料电池***低压DC/DC高压接触器电源,整车控制器接收到钥匙的关机命令后,整车控制器停止输出燃料电池***空压机高压接触器电源和氢燃料电池***低压DC/DC高压接触器电源。
本实用新型中执行整车控制器接收到钥匙的开机后执行输出燃料电池***空压机高压接触器电源和氢燃料电池***低压DC/DC高压接触器电源,整车控制器接收到钥匙的关机命令后,整车控制器延时(30-40S)后才停止输出燃料电池***空压机高压接触器电源和氢燃料电池***低压DC/DC高压接触器电源。而整车的其它设备与钥匙直接连接,随着钥匙的关闭而同步断电。
1.取消氢燃料电池***的低压蓄电瓶后的供电方案:
整车高低压正常上电后,动力电池高压电输出给氢燃料电池低压DCDC接触器的输入端,整车控制器输出氢燃料电池***低压DCDC高压接触器控制电源,控制氢燃料电池低压DCDC接触器的常开触点闭合,氢燃料电池低压DCDC接触器输出高压电给氢燃料电池低压DCDC的输入端,氢燃料电池低压DCDC输出低压电(12V/24V,现有的低压电等级)给氢燃料电池***的低压设备,包括电堆冷却风扇、电堆冷却水泵,空压机冷却风扇,辅助水泵、氢燃料电池***控制器等;在整车下电时(钥匙ON档关闭),整车控制器输出的氢燃料电池***低压DCDC高压接触器控制电源从钥匙ON档关闭开始计时30S时,停止输出,保证电堆安全停机。
2、氢燃料电池低压DCDC与整车蓄电瓶的关系:
2.1.氢燃料电池低压DCDC判断整车低压蓄电瓶的电压是否充足,在整车低压蓄电瓶的电压不足的情况下,氢燃料电池低压DCDC给氢燃料电池***低压设备提供电源的同时也给整车蓄电瓶充电;否则进入2.2
2.2.在整车低压蓄电瓶的电压充足的情况下,氢燃料电池低压DCDC只给氢燃料电池***低压设备提供电源;
2.3.氢燃料电池低压DCDC出现故障时,整车低压蓄电瓶给氢燃料电池***低压设备提供电源,保障氢燃料电池***正常停机,氢燃料电池***控制器会根据氢燃料电池***反应堆的具体停机的时间(一般为25~40s)控制氢燃料电池***各个用电设备停机,如果整车的DC/DC故障了,整车的低压蓄电瓶的电源提供给氢燃料电池***,由氢燃料电池***内部分配给内部的设备,并由氢燃料电池内部的控制器控制各个设备延时停机。
3.整车高低压正常上电后,动力电池高压电输出给氢燃料电池空压机接触器的输入端,整车控制器输出氢燃料电池空压机高压接触器控制电源,控制氢燃料电池空压机接触器的常开触点闭合,氢燃料电池空压机接触器输出高压电给氢燃料电池空压机的输入端,氢燃料电池空压机在无任何故障的情况下开始正常工作;在整车下电时(钥匙ON档关闭),整车控制器在计时25~40s后输出关闭信号,令氢燃料电池空压机高压接触器控制电源停止输出,保证电堆安全停机。
本实施例将延时设置为30s,以适应本实施例所用的氢燃料***的要求,氢燃料电池***在接收到停机命令开始计时30S内,氢燃料电池***的反应堆会结束反应,完全停止。
本领域的技术人员容易理解,以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,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、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种电池***,其特征在于,包括启动装置、中心控制器、动力电源、第一继电器、直流电压变换器、燃料电池装置、整车低压装置、燃料以及整车高压装置;
所述启动装置的第一控制端连接燃料的输入端,第二控制端连接整车高压装置的第一输入端,第三控制端连接中心控制器的输入端,所述中心控制器的第一控制端连接第一继电器的第一输入端,所述动力电源的第一输出端连接第一继电器的第二输入端,第二输出端连接整车高压装置的第二输入端,所述第一继电器的输出端连接直流电压变换器,所述直流电压变换器的输出端连接燃料电池装置,所述燃料电池装置以及整车低压装置并联。
2.如权利要求1所述的电池***,其特征在于,所述电池***还包括蓄电池,所述蓄电池与燃料电池装置并联。
3.如权利要求1所述的电池***,其特征在于,所述电池***还包括第二继电器,所述燃料电池装置包括燃料电池高压装置以及燃料电池低压装置,所述中心控制器的第二控制端连接第二继电器的第一输入端,所述动力电源的第三输出端连接第二继电器的第二输入端,所述第二继电器的输出端连接燃料电池高压装置的输入端。
4.如权利要求3所述的电池***,其特征在于,所述燃料电池装置包括空压机、燃料电池***控制器、电堆冷却风扇、空压机冷却风扇、电堆冷却水泵以及辅助***冷却水泵。
5.一种包括如权利要求1-4中任意一项所述电池***的电动车。
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180213 |
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