[发明专利]燃料电池汽车、氢燃料电池系统的控制装置和设计方法有效

专利信息
申请号: 202011611176.2 申请日: 2020-12-31
公开(公告)号: CN112622704B 公开(公告)日: 2022-05-10
发明(设计)人: 王文伟;张新永 申请(专利权)人: 北京理工大学深圳汽车研究院(电动车辆国家工程实验室深圳研究院)
主分类号: B60L58/40 分类号: B60L58/40;H01M8/04298
代理公司: 深圳鼎合诚知识产权代理有限公司 44281 代理人: 彭家恩;彭愿洁
地址: 518000 广东省深圳市坪山区*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 燃料电池 汽车 系统 控制 装置 设计 方法
【说明书】:

本申请涉及氢燃料电池技术领域,具体涉及一种氢燃料电池系统的控制装置设计方法,包括:获取氢燃料电池系统的控制装置的功能模块的种类和数量。其中,每个功能模块包括至少一个数据节点和/或至少一个能量节点。数据节点和能量节点都包括基础物理层、控制服务层和/或平台层。通过每个所述功能模块的数据节点和能量节点建立连接,以完成控制装置的设计。由于每个功能模块都是从能量节点和数据节点的角度进行设计,并依据能量节点和数据节点建立功能模块的连接,使得氢燃料电池系统的控制装置功能拓扑设计更简单、易于集成化和标准化管理。

技术领域

发明涉及氢燃料电池技术领域,具体涉及一种燃料电池汽车、氢燃料电池系统的控制装置和设计方法。

背景技术

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它的能源汽车。包括纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车。氢燃料电池汽车是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机运行的车辆。使用氢为能源的好处是跟空气中的氧气进行反应,仅产生水蒸气排出。氢燃料电池汽车是汽车产业技术变革的重要方向,已成为国际研究热点。氢燃料电池在汽车及物流车领域的应用越来越广,涉及控制的核心部件比较多,比如驱动车轮运行的主电机、电机驱动器、DC/DC、高压配电盒以及绝缘检测仪等。氢燃料电池系统电路比较复杂,电路集成度方式方案较多,整车匹配接口较多,结构庞大,系列联调协同性差。目前关于氢燃料电池系统及关联部件的设计和控制方案比较多,有一部分的发明专注于氢燃料电池本身设计和控制,涉及燃料电池的结构设计及功率输出控制,一部分只专注于功率总线的配电连接和使用方法,另一部分结合车辆控制器进行的整车能量及控制管理方法。特别是在氢燃料电池系统中设计添加新的功率器件或配件时都需要对整个氢燃料电池系统中的硬件连接接口、控制信号传输、功率监测信号和功率输入输出匹配等进行重新设计,每多增加一个配件就多增加一套与该配件适配的控制监测信号传输线路,不但增加氢燃料电池系统的设计难度,也增加了氢燃料电池系统的复杂程度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何设计氢燃料电池系统的控制装置。

根据第一方面,一种实施例中提供一种氢燃料电池系统的控制装置,包括至少一个功能模块,每个所述功能模块包括至少一个数据节点和/或至少一个能量节点;所述数据节点和能量节点都包括基础物理层、控制服务层和/或平台层;

所述数据节点的基础物理层包括底层硬件和底层软件;所述数据节点的基础物理层用于对所述控制装置进行监测,以获取监测数据;和/或,所述数据节点的基础物理层还用于所述控制装置的控制命令的传输及所述监测数据的传输和存储;所述数据节点的控制服务层包括通讯协议和/或数据处理,所述数据节点的平台层用于对获取的所述控制装置的数据建立查询和控制平台,以对所述氢燃料电池系统进行数据监控;

所述能量节点的基础物理层包括能量传输通道,所述能量节点的控制服务层用于功率管开关控制和/或电机控制,所述能量节点的平台层用于对所述控制装置的能量相关的监控数据和/或氢燃料电池充氢规划建立远程监控平台。

一实施例中,所述功能模块包括电堆、升压DC/DC变换器、配电单元模块、空压机电机控制器、电驱系统、动力电池、电堆交流阻抗信号采集装置和/或电堆功率输出功率监测装置。

一实施例中,每个所述数据节点的通讯协议相同;

和/或,每个所述数据节点共用一个数据传输通道。

一实施例中,所述数据节点采用CAN总线。

一实施例中,所述数据节点和能量节点的基础物理层都还用于担负所述功能模块的动作执行、通道和/或载荷选择执行;

和/或,数据节点和能量节点的平台层都包括互联互通接口,用于与不同操作系统的控制装置监控系统进行数据交互。

根据第二方面,一种实施例中提供一种燃料电池汽车,包括如第一方面所述的控制装置。

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