爱集微APP · 5月13日

【专利解密】布局氢燃料电池汽车 理工华创提出DCDC保护控制系统

【嘉勤点评】理工华创发明的氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方案,利用多路均流降低工作频率的方法,保证了满载条件下器件温度均衡,同时可以满足输出功率的需求。且在小功率条件下也能够保证输出功率,有效降低了设备温度。

集微网消息,氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置,在国家政策扶持和补贴下,新能源车行业发展迅速。

氢燃料电池车的工作原理是:将氢气送到燃料电池的阳极板(负极),经过催化剂(铂)的作用,氢原子中的一个电子被分离出来。失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜,到达燃料电池阴极板(正极)。而电子是不能通过质子交换膜的,这个电子只能经外部电路到达燃料电池阴极板,从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后,与氧原子和氢离子重新结合为水。

由于供应给阴极板的氧从空气中就可以获得,因此只要不断地给阳极板供应氢,给阴极板供应空气并及时把水带走,就可以不断地提供电能。燃料电池发出的电经逆变器、控制器等装置给电动机供电,再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶。

但是因此各种DCDC充电设备也需要不断更新迭代,现在市场上很多的DCDC充电机主要为1kW、3.3kW的小功率充电设备,只能满足相对整车的低压供电,不能满足日益增加的氢燃料能源车的大功率充电需求,所以120kW的氢燃料充电设备应运而生。

虽然大功率DCDC充电设备可以满足对氢燃料能源车的大功率充电需求,但是大功率充电会使DCDC内部温度上升过快,从而导致器件老化过快甚至损坏,无法满足使用者的需求。为此,理工华创在2020年9月1日申请了一项名为“一种氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方法”的发明专利(申请号:202010900983.X),申请人为北京理工华创电动车技术有限公司。

根据该专利目前公开的相关资料,让我们一起来看看这项技术方案吧。

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如上图,为该专利中发明的系统示意图,氢燃料电池1用于将直流高压分别输入到充电模块5和BSM软件单元,BSM软件单元用于接收到氢燃料电池和锂电池4的状态,将转换的命令下发给控制模块3。

控制模块用于计算完输入、输出功率和温度值,做出相应调整并下发给充电模块5。充电模块用于接受到控制模块命令,接收命令后做出相应调整,并转换直流高压输出给锂电池设备。锂电池用于接收充电模块转换的直流电压,并将直流高压输入到BSM软件单元,氢燃料电池的输入端分别与充电模块和BSM软件单元的输入端电性连接。

锂电池的输出端与BSM软件单元的输入端电性连接,氢燃料电池和锂电池先通过CAN通讯将状态反馈给BMS软件单元。在BMS软件单元接收到各个电池状态后,处理成需要转换的命令通过CAN通讯并下发给控制模块。在控制模块接受到需要调整的输入输出状态后,将通过芯片信号下达需要调整的参数,接着下发到充电模块,由此完成一个充电流程。

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如上图,为该系统进行充电的流程示意图,温度模块6用于温度检测模块发出相关电平信号,并上发给控制模块。充电模块的输出端与温度模块的输入端电性连接,温度模块的输出端与控制模块的输入端电性连接,充电模块输出端与控制模块输入端双向电性连接。

氢燃料电池的直流高压输入到充电模块,充电模块就开始工作,通过采样信号发送给温度模块,并且由温度模块发出相关电平信号发给控制模块。

而充电模块也将相关输入状态和输出状态上发给控制模块,控制模块在计算完输入、输出功率和温度值,做出相应调整并下发给充电模块。充电模块在接收到控制模块命令后,做出相应调整,并转换直流高压输出给锂电池设备,以此完成充电设备的内部调成流程。

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如上图,为这种氢燃料电池的控制流程示意图。首先,在上电时对设备进行初始化处理:当初始化正确时获取BMS命令;当初始化错误则结束模块工作状态。其次,获取BMS命令以及检测当前电池状态。获取BMS命令时,通过CAN通讯接收BMS下发的控制命令,并根据命令的输出功率需求调整输出功率。

接着,在电池充电过程中,对电池的充电温度进行判定。如果电池充电温度过高,则多路共同输出,降低工作频率以及控制温度。此外,还包括当工作温度正常时,则多路交错输出,提高工作频率、控制功率。最后,当检测到充电完成后,氢燃料电池汽车DCDC进入关机状态。

以上就是理工华创发明的氢燃料电池汽车DCDC保护控制系统及方案,该方案利用多路均流降低工作频率的方法,保证了满载条件下器件温度均衡,同时可以满足输出功率的需求。且在小功率条件下也能够保证输出功率,有效降低了设备温度。

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从专利出发,浅析一切关于柔性屏、折叠屏、10倍光学变焦技术等有趣的前沿技术
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