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原文传递一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法及系统

专利名称：	一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法及系统
摘要：	本发明揭示了一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法及系统，控制方法包括：S1、判断车辆状态，如果车辆处于ON档切入S2，如果车辆进入OFF档切入S3；S2、当整车钥匙处于ON档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入ON档充电模式状态；S3、当整车钥匙处于OFF档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入OFF档充电模式状态。本发明可实现氢燃料电池发电机不间断工作，并不间断给动力电池充电。本发明通过两种模式的切换实现氢燃料电池发电机不间断地给动力电池充电，动力电池可以蓄积更多电能，增加水氢电动汽车续航能力。另外氢燃料电池发电机不间断地工作，避免了氢燃料电池发电机因为水氢电动汽车因为启动和熄火之间切换，频繁自动和停止，从而延长氢燃料电池发电机的使用寿命。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	广东合即得能源科技有限公司
发明人：	向华;杨伟涛
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201711226766.1
公开号：	CN110015205A
代理机构：	上海金盛协力知识产权代理有限公司
代理人：	王松
分类号：	B60L58/30(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	523622 广东省东莞市樟木头镇柏地柏兴二路18号
主权项：	1.一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：步骤S1、判断车辆状态，如果车辆处于ON档切入步骤S2，如果车辆进入OFF档切入步骤S3；步骤S2、当整车钥匙处于ON档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入ON档充电模式状态；当整车钥匙处于上电状态时候，此时ON档信号为高电频，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为ON档充电模式； ON档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号为高电频，模式切换模块控制主正接触器，主负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过主正接触器和主负接触器流入动力电池；步骤S3、当整车钥匙处于OFF档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入OFF档充电模式状态；当整车钥匙处于关闭状态时候，此时ON档信号为悬空状态，模式切换模块接到ON信号为悬空的时候，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为OFF档充电模式； OFF档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号悬空，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池。 2.一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：车辆状态判断模块，用以判断车辆状态，判断车辆处于ON档还是OFF档；模式切换模块，用以根据车辆状态控制氢燃料电池发电机的充电模式状态；当整车钥匙处于ON档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入ON档充电模式状态；当整车钥匙处于OFF档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入OFF档充电模式状态；当整车钥匙处于上电状态时候，此时ON档信号为高电频，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为ON档充电模式； ON档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号为高电频，模式切换模块控制主正接触器，主负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过主正接触器和主负接触器流入动力电池；当整车钥匙处于关闭状态时候，此时ON档信号为悬空状态，模式切换模块接到ON信号为悬空的时候，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为OFF档充电模式； OFF档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号悬空，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池。 3.一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：步骤S1、判断车辆状态，如果车辆处于ON档切入步骤S2，如果车辆进入OFF档切入步骤S3；步骤S2、当整车钥匙处于ON档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入ON档充电模式状态；步骤S3、当整车钥匙处于OFF档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入OFF档充电模式状态。 4.根据权利要求2所述的氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法，其特征在于： ON档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号为高电频，模式切换模块控制主正接触器，主负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过主正接触器和主负接触器流入动力电池； OFF档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号悬空，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池。 5.根据权利要求2所述的氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制方法，其特征在于：当整车钥匙处于上电状态时候，此时ON档信号为高电频，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为ON档充电模式；当整车钥匙处于关闭状态时候，此时ON档信号为悬空状态，模式切换模块接到ON信号为悬空的时候，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为OFF档充电模式。 6.一种氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：车辆状态判断模块，用以判断车辆状态，判断车辆处于ON档还是OFF档；模式切换模块，用以根据车辆状态控制氢燃料电池发电机的充电模式状态；当整车钥匙处于ON档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入ON档充电模式状态；当整车钥匙处于OFF档状态时候，模式切换模块控制氢燃料电池发电机进入OFF档充电模式状态。 7.根据权利要求6所述的氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制系统，其特征在于：当整车钥匙处于上电状态时候，此时ON档信号为高电频，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为ON档充电模式； ON档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号为高电频，模式切换模块控制主正接触器，主负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过主正接触器和主负接触器流入动力电池。 8.根据权利要求6所述的氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制系统，其特征在于：当整车钥匙处于关闭状态时候，此时ON档信号为悬空状态，模式切换模块接到ON信号为悬空的时候，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为OFF档充电模式； OFF档充电模式是通过模式切换模块判断ON档信号悬空，模式切换模块控制直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，实现氢燃料电池发电机的电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池。 9.根据权利要求6所述的氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制系统，其特征在于：所述控制系统还包括主控电路、电源模块，模式切换模块包括充电模式切换电路，所述车辆状态判断模块包括ON档位/OFF档位检测电路；主控电路分别连接电源模块、充电模式切换电路、ON档位/OFF档位检测电路，电源模块为主控电路、充电模式切换电路、ON档位/OFF档位检测电路提供电源；所述电源模块把电动汽车动力电池的电压转换为稳定、低噪声的第一电压和第二电压为主控电路、ON档位/OFF档位检测电路、充电模式切换电路提供工作电压；ON档位/OFF档位检测电路实时监测电动车的档位状态，将检测到的电平信息送至主控电路，主控制电路控制充电模式切换电路工作，选择对应的充电模式。 10.根据权利要求9所述的氢燃料电池发电机为电动汽车充电的控制系统，其特征在于：所述电源模块把电动汽车动力电池的电压转换为稳定、低噪声的第一电压和第二电压为主控电路、ON档位/OFF档位检测电路、充电模式切换电路提供工作电压；电源模块包括第一电源模块、第二电源模块；第一电源模块把动力电池的输出电压转换为第一电压，由于动力电池的电压随着电池电量的消耗会产生变化，第一电源模块能稳定输出电压的第一电压转换电路；所述第一电压模块包括第二芯片U2、第一接口P1、第一电感L1、第二发光二极管D2、第三二极管D3、第三电阻R3、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5；其中第一接口P1为动力电池的输出电压接口；第二芯片U2是一款降压型电源管理单片集成电路的开关电压调节器，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性，第二芯片U2的第一引脚为电源输入引脚，连接至电源输入接口，第二芯片U2的第二引脚为电源输出引脚，输出电路所需的第一电源，第二芯片U2的第三引脚为接地引脚，第二芯片U2的第四引脚为电压反馈引脚，当输出电压不稳定时，第二芯片U2根据第四引脚接收到的反馈电压控制芯片内部开关导通的占空比使电源电压输出稳定，第二芯片U2的第五引脚为第二芯片U2的工作控制引脚，当第五引脚为低电平时，第二芯片工作；第三二极管D3为肖特基二极管，它的反向恢复时间极短，主要用在开关稳压电源和逆变器中作为续流二极管使用；第一接口P1的第一引脚连接至第二芯片U2的第一引脚，第一接口P1的第二引脚接地，第三电容C3连接至第二芯片U2的第一引脚与地之间，起退耦、滤波作用，第二芯片U2的第三引脚、第五引脚、第六引脚均接地，第二芯片U2的第四引脚连接至输出的第一电源的正极，起反馈调节作用，第二芯片U2的第二引脚连接至第三三极管D3的负极，第三三极管D3的正极连接至地，第一电感L1一端连接至第二芯片U2的第二引脚，另一端输出第一电源的正极，第四电容C4、第五电容C5并联连接至第一电源的正极与地之间，第四电容C4、第五电容C5起退耦、滤波作用，第二发光二极管D2的正极连接至第一电源的正极，第三电阻R3连接至第二发光二极管D2的负极与地之间；第二发光二极管D2起状态指示作用，当第一电源输出正常时，第二发光二极管D2指示灯亮；所述第二电源模块把第一电源转换为第二电压主要为主控制芯片提供工作电源；第二电源模块包括第三芯片U3、第六发光二极管D6、第五电阻R5、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10；第三芯片U3为一款高效率线性稳压器，把第一电压转换为第二电源电压，第三芯片U3的第三引脚为电源输入引脚连接至第一电源的正极上，第七电容C7与第九电容C9并联连接至第三芯片U3的第三引脚与地之间，第三芯片U3的第二引脚接地，第三芯片U3的第一引脚输出第二电源，第八电容C8与第十电容C10并联连接至第三芯片U3的第一引脚与地之间，第六发光二极管D6的正极连接至第二电源的正极，第五电阻R5连接至第六发光二极管D6的负极与地之间，当第二电源模块正常工作时，输出+第二电压，第六发光二极管亮；所述主控电路包括主控芯片电路、指示灯电路；主控芯片电路包括第一芯片U1、第一按键S1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电容C2、第六电容C6，其中第一芯片U1是一款8位的MCU，内置四路高速16bit Timer,带异常检出功能，内置高精度、带PLL的时钟，片内带运放、多路A/D、比较器等资源，可大大简化外围电路，功耗低，适用于低功耗电路；第一芯片U1的第八引脚为电源引脚连接至第二电源的正极，第六电容C6连接至第一芯片U1的第八引脚与地之间，第二电容C2连接至第一芯片U1的第六引脚与地之间，第一芯片U1的第七引脚接地，第一按键S1一端连接至第一芯片U1的第三引脚上，另一端与第一电容C1串联连接至第二电源的正极上，第一电阻R1并联连接至第一电容C1的两端，第一按键S1起系统复位作用；指示灯电路用于指示电动汽车的充电模式，指示灯电路包括第二电阻R2、第四电阻R4、第一发光二极管D1、第四发光二极管D4；其中第二电阻R2连接至第一芯片U1的第十引脚与第一发光二极管D1的负极之间，第一发光二极管D1的正极连接至第二电源，第四电阻R4连接至第一芯片U1的第九引脚与第四发光二极管D4的负极之间，第四发光二极管D4的正极连接至第二电源，当电动汽车处于ON档充电模式时，第一芯片U1的第十引脚输出低电平，第一发光二极管D1亮，当电动汽车处于OFF档充电模式时，第一芯片U1的第十引脚输出低电平，第四发光二极管D4亮；所述ON档位/OFF档位检测电路用于检测电动汽车处于ON档位或者OFF档位，根据档位信息，自动选择电动汽车的充电模式；所述ON档位/OFF档位检测电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第四芯片U4、第一晶体管Q1、第二晶体管Q2，其中第四芯片U4为光电传感器、即光电耦合器，光电耦合器以光为媒介传输电信号，它对输入、输出电信号有良好的隔离作用，光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大；输入的电信号驱动发光二极管LED，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出，这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用，由于光耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力；第一晶体管Q1、第二晶体管Q2为N沟道晶体管，第一晶体管Q1电路起信号反向功能，第二晶体管Q2起信号电压调理、反向功能，由于第一芯片U1引脚IO口最大输入电压不超过第二电压，因此需要信号电压调理，使第一电压信号转换为第二电压信号；第九电阻R9连接至第一电源的正极与第四芯片U4的第一引脚之间，第四芯片U4的第二引脚接地，第八电阻R8连接至第一电源的正极与第四芯片U4的第四引脚之间，第四芯片U3的第三引脚接地，第四芯片U4的第四引脚连接至第一晶体管Q1的栅极上，第一晶体管Q1的源极接地，第十电阻R10连接至第一晶体管Q1的栅极与源极之间，第六电阻R6连接至第一电源的正极与第一晶体管Q1的漏极之间，第一晶体管Q1的漏极连接至第二晶体管Q2的栅极上，第十一电阻R11连接至第二晶体管Q2的栅极与源极之间，第七电阻R7连接至第二电源的正极与第二晶体管Q2的漏极之间，第二晶体管Q2的漏极连接至第一芯片U1的第一引脚上；当车辆处于ON档时，第四芯片U4光电耦合器发射端的光被遮挡，第四芯片U4的输出部分截止，第四芯片U4的第四引脚S1输出高电平，第一晶体管Q1导通，第一晶体管Q1的漏极输出低电平，第二晶体管Q2栅极为低电平，第二晶体管Q2截止，第二晶体管Q2的漏极S1A输出高电平信号，送至第一芯片U1的第一引脚进行处理，第一芯片U1检测高电平，表示车辆处于ON档；当车辆处于OFF档时，第四芯片U4光电耦合器发射端的光未被遮挡，第四芯片U4的输出部分导通，第四芯片U4的第四引脚S1输出低电平，第一晶体管Q1的栅极为低电平，第一晶体管Q1截止，第一晶体管Q1的漏极输出高电平，第二晶体管Q2栅极为高电平，第二晶体管Q2导通，第二晶体管Q2的漏极S1A输出低电平信号，送至第一芯片U1的第一引脚进行处理，第一芯片U1检测到低电平，表示车辆处于OFF档；所述充电模式切换电路主要根据档位检测电路检测电动汽车档位状态经过主控制电路控制进行充电模式的切换；充电模式切换电路包括第二接口P2、第三接口P3、第一继电器K1、第二继电器K2、第五主接触器D5、第七直流充电接触器D7、第五芯片U5、第六芯片U6、第一磁珠F1、第十一电容C11、第十二电容C12；其中第二接口P2为水氢机发电机正负接口，第三接口P3为电动汽车动力电池接口，第五主接触器D5用于ON档充电模式，第七直流充电接触器用于OFF档充电模式，第一继电器K1、第二继电器K2为双路开关选择继电器，第五芯片U5为4路总线缓冲闸特有独立的带三态输出的线路驱动器，当输出使能OE端为高时，对应的输出端将被禁用，当输出使能OE端为低电平时，芯片正常工作，第六芯片U6为标准的快速逻辑闸，内含6个施密特反相器，具有14个引脚，第一引脚输入，第二引脚输出，第三引脚输入，第四引脚输出，第五引脚输入，第六引脚输出，第十三引脚输入，第十二引脚输出，第十一引脚输入，第十引脚输出，第九引脚输入，第八引脚输出，第十四引脚接电源正电压，第七引脚接地，传递延迟大约为5Ns；第二接口P2的第一引脚连接至第二继电器K2的第六引脚上，第二接口P2的第二引脚连接至第二继电器K2的第三引脚上，第二继电器K2的第七引脚连接至第五主接触器的第一引脚上，第二继电器K2的第二引脚连接至第五主接触器的第三引脚上，第二继电器K2的第五引脚连接至第七直流充电接触器的第一引脚上，第二继电器K2的第四引脚连接至第七直流充电接触器的第三引脚上，第二继电器K2的第一引脚连接至第五芯片U5的第六引脚上，第二继电器K2的第八引脚连接至第五芯片U5的第三引脚上，第五主接触器的第二引脚连接至第一继电器K1的第七引脚上，第五主接触器的第四引脚连接至第一继电器K1的第二引脚上，第七直流充电接触器的第二引脚连接至第一继电器K1的第五引脚上，第七直流充电接触器的第四引脚连接至第一继电器K1的第四引脚上，第一继电器K1的第一引脚连接至第五芯片U5的第八引脚上，第一继电器K1的第八引脚连接至第五芯片U5的第十一引脚上，第一继电器K1的第三引脚连接至第三接口P3的第二引脚上，第一继电器K1的第六引脚连接至第三接口P3的第一引脚上，第五芯片U5的第十四引脚接第一电源电压，第十一电容C11连接至第五芯片U11的第四引脚与地之间，第五芯片U5的第七引脚接地，第五芯片U5的第一引脚、第四引脚、第十引脚、第十三引脚连接至第一芯片U1的第四引脚上，第六芯片U6的第一引脚连接至第一芯片U1的第二引脚上，第一磁珠F1连接至第一电源电压与第六芯片U6的第十四引脚上，第十二电容C12连接至第六芯片U6的第十四引脚与地之间，第六芯片U6的第七引脚接地，第六芯片U6的第二引脚连接至第五芯片U5的第二引脚与第九引脚上，第五芯片U5的第五引脚与第十二引脚相连接并连接至第六芯片U6的第一引脚上；当整车钥匙处于上电状态时候，此时ON档信号为高电频，主控制电路的第二引脚输出高电平，模式切换模块控制第二继电器K2的第六引脚与第七引脚导通，第三引脚与第二引脚导通，第五主正接触器，主负接触器吸合，第一继电器K1的第六引脚与第七引脚导通，第二引脚与第三引脚导通，实现氢燃料电池发电机的电流通过主正接触器和主负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为ON档充电模式；当整车钥匙处于关闭状态时候，此时ON档信号为低电平状态，模式切换模块接到ON信号为低电平的时候，模式切换模块控制第二继电器K2的第六引脚与第五引脚导通，第三引脚与第四引脚导通，直流充电正接触器，直流充电负接触器吸合，第一继电器K1的第五引脚与第六引脚导通，第四引脚与第三引脚导通，此时氢燃料电池发电机正负极接到动力电池正负极，当氢燃料电池发电机启动发电，电流通过直流充电正接触器和直流充电负接触器流入动力电池，这种水氢发电模式为OFF档充电模式。
所属类别：	发明专利