[发明专利]升压变换器的升压控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及升压变换器的升压控制方法和系统，通过其可以在燃料电池车辆启动时保证部件的稳定性，且可以通过去除例如预充电继电器的额外硬件结构来减少部件的数量。

背景技术

近年，燃料电池车辆包括产生电能的燃料电池组、将燃料(例如氢)供应至燃料电池组的燃料供应系统、将作为电化学反应所需的氧化剂的空气中的氧供应至燃料电池组的空气供应系统、和控制燃料电池组的操作温度的热/水管理系统。

燃料电池车辆的每个系统包括由高电压(例如50V或更高)驱动的部件。例如，空气供应系统包括鼓风机且热/水管理系统包括水泵。由于高电压驱动部件(例如，鼓风机、水泵等等)不能由12V的电池电源直接驱动，因此这些部件由12V电池内升压的电力启动，然后由电池组内产生的电力操作。因此，需要DC-DC(直流)变换器作为当燃料电池启动时对12V电池升压且产生高电压以驱动高电压驱动部件的装置。为启动燃料电池车辆，在经由升压变换器使用车辆的电池电压(例如，高电压或低电压)使总线端电压升压之后，由总线端的升压电压驱动鼓风机且空气和氢供应至电池组以启动鼓风机。

由于在车辆启动时初始执行总线端经由升压变换器的升压，因此确定异常状态(例如，丝线击穿、短路、部件损坏等等)，电压应当在正常状态(例如，当没有出现丝线击穿、短路、部件损坏等等时)升压且不应当在异常状态升压。将在以下描述使用低电压电池(例如，低于50V，普通车辆电池)和使用高电压电池(例如，50V或更高)来启动燃料电池车辆的例子。

图2是示出根据相关技术使用低电压电池的燃料电池车辆的启动方法的示例性图。升压变换器(例如DC-DC变换器)3从与输入侧连接的低电压电池2接收电压并将电池电压升压到300V至450V，并且总线端5与升压变换器3的输出侧连接以接收300V至450V的升压电压并将升压电压施加到与总线端5连接的鼓风机4，以允许鼓风机4被驱动以启动燃料电池组1。低电压电池2是普通车辆电池且与升压变换器3连接以升压电池电压而不使用诸如预充电继电器的硬件结构。然而，当在总线端5中出现问题时，在电池电压升压时升压变换器3可能永久损坏。

图3是示出根据相关技术使用高电压电池的启动方法的示例性图。由于总线端5可能由于突然施加高电压时总线端5的高电压与初始电压(0V)之间的电压差而损坏，因此预充电继电器15连接在总线端5与高电压电池12之间，以将总线端的电压初次升压至电池电压，将总线端5的电压升压到300V至450V，并驱动鼓风机4以启动燃料电池组1。

然后，可以通过连接预充电继电器15并识别电流、电压和到初次升压的时间来确定总线端5的异常状态，并且当总线端5正常时使用升压变换器13执行额外的升压，且当总线端5异常时不执行额外的升压。然而，当额外使用诸如预充电继电器15的硬件时，制造成本因部件数量的增加而增加且诸如继电器击穿的危险因素增加。

发明内容

本发明提供升压变换器的升压控制方法和系统，其中通过允许升压变换器检测软件算法内的预充电功能而不使用额外的硬件结构，可以在启动燃料电池车辆时保证部件的安全性，可以减少部件的数量，可以降低制造成本，且可以减少潜在的击穿可能性。

根据本发明的一方面，升压变换器的升压控制方法可以包括：分析升压前的电池状态，并确定正常状态；当电池状态正常时(例如，无故障发生)，通过升压变换器进行第一升压模式以将总线端的电压初次升压；分析初次升压期间的状态数据，并确定总线端的异常状态，其中总线端的电压可以增加；以及当总线端正常时，进行第二升压模式以将总线端的电压增加到最终目标电压，其中通过软件算法执行升压变换器的预充电功能而不使用额外的硬件结构来启动燃料电池。

在本发明的一个实施方式中，可以按照V_B+(V_T-V_B)×(0.1～0.2)来执行初次升压，其中V_B是升压前的电压且V_T是目标升压电压。

在本发明的另一个实施方式中，可以通过分析初次升压期间流经总线端的电流量、初次升压期间目标电压的达到、和初次升压时间来确定总线端的异常状态。此外，当在确定升压前的电池的异常状态的过种中电池状态异常时，可以重新启动车辆。

在本发明的又一个实施方式中，当在确定总线端的异常状态的过程中三个条件中的任意一个不满足时，可以停止总线端的升压且可以重新启动车辆。

根据本发明的升压变换器的升压控制方法和系统的优点如下。