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原文传递燃料电池控制系统

专利名称：	燃料电池控制系统
摘要：	本发明公开了一种用于新能源汽车的燃料电池控制系统，包括控制器输出电控制指令控制各执行模块；电源及低边驱动模块该燃料电池控制系统的各执行模供电并控制燃料电池各阀体；内部模拟信号输入模块接收电压采样和温度采样信号；数字开关输入模块接收车载各开关控制信号；外部模拟信号输入模块接收车载各传感器信号；频率信号输入模块接收各执行器反馈信号；Sent信号输入模块接收电子节温器反馈信号；H桥驱动输出模块根据控制器电控制指令驱动电子节温器。高低边驱动输出模块和Peak/hold驱动模块根据控制器电控制指令控制氢气的流量；本发明能根据各传感器及执行模块配合能实时对燃料电池系统进行对故障诊断和保护，能提高燃料电池系统的安全性和实用性。
专利类型：	发明专利
申请人：	联创汽车电子有限公司
发明人：	瞿萍;徐松;于涛;岳少鹏;芦勇;罗来军
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T19:00:00+0805
申请号：	CN201911318448.7
公开号：	CN111169329A
代理机构：	上海浦一知识产权代理有限公司
代理人：	焦天雷
分类号：	B60L58/30;B60L58/33;B60L58/31;B60L3/00;H01M8/04;H01M8/04089;H01M8/04223;B;H;B60;H01;B60L;H01M;B60L58;B60L3;H01M8;B60L58/30;B60L58/33;B60L58/31;B60L3/00;H01M8/04;H01M8/04089;H01M8/04223
申请人地址：	201206 上海市浦东新区金吉路33弄4幢4楼
主权项：	1.一种燃料电池控制系统，其用于新能源汽车，其特征在于，包括：控制器，其分别连接该燃料电池控制系统的各执行模块，其适用于输出电控制指令控制各执行模块，所述执行模块是控制器之外组成该燃料电池控制系统的所有能执行系统操作模块；电源及低边驱动模块，其适用于该燃料电池控制系统的各执行模供电，其适用于驱动PWM低边，其根据控制器电控制指令控制燃料电池各阀体执行器运转；内部模拟信号输入模块，其适用于接收燃料电池电压采样和温度采样信号；数字开关输入模块，其适用于接收车载各开关控制信号；外部模拟信号输入模块，其适用于接收车载各传感器信号；频率信号输入模块，其适用于接收各执行器反馈信号； Sent信号输入模块，其适用于接收电子节温器反馈信号； H桥驱动输出模块，其适用于根据控制器电控制指令驱动电子节温器； Peak/hold驱动模块，其适用于根据控制器电控制指令控制氢气的流量，其还适用于输出诊断电流波形至控制器，控制器接收电源及低边驱动模块反馈根据诊断规则诊断故障； CAN通信模块，其用于整车和燃料电池冷却系统之间的信息交互以及XCP标定；大气压力传感器，其用于监测不同的海拔高度，根据控制器电控制指令调整喷氢量。 2.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于，还包括：高低边驱动输出模块，其适用于根据控制器电控制指令控制氢气的流量。 3.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于，还包括：以太网通信模块，其适用于与燃料电池控制系统以外的车载控制器的通信。 4.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于：电源及低边驱动模块具有以下功能； A、5V buck电源； B、低边驱动； C、CAN收发器； D、看门狗； E、三路独立的5V电压跟随器； F、主继电器内置电池防反电路； G、支持CAN唤醒； H、支持开关输入唤醒； I、支持定时唤醒； J、过温、过流保护； K、驱动输出对电源、对地短路诊断。 5.如权利要求4所述的燃料电池控制系统，其特征在于：所述电源及低边驱动模块具有彼此独立的两路供电，其中一路用于控制器及各执行模块供电，另一路用于以太网供电。 6.如权利要求5所述的燃料电池控制系统，其特征在于：所述电源及低边驱动模块由车载ECU系统的主继电器电源供电。 7.如权利要求6所述的燃料电池控制系统，其特征在于：车载蓄电池电源连接到电源及低边驱动模块的RTC模块和CAN唤醒模块。 8.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于：控制器接收到点火信号后，电源及低边驱动模块打开，控制器启动，当系统收到供氢命令后，低边PWM驱动开启，进气阀打开，储氢系统开始向电堆供氢；否则，进气阀关闭，停止向电堆供氢。 9.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于：当冷却液温度超出系统设定温度时，控制器电控制指令驱动电子节温器打开，冷却液通过外部散热器散热；当冷却液温度低于系统设定温度，控制器电控制指令驱动电子节温器关闭，冷却液不经过外部散热器。 10.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于：当控制器收到供氢命令后，Peak/hold驱动开启，通过调节喷嘴的开启时间和开启频次来调节供氢量。 11.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于：大气压力传感器检测到在高海拔地区时，控制器电控制指令增加喷氢量，所述高海拔地区是指海拔高度大于等于1500米。 12.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于： CAN通信模块包括三路高速CAN收发器，其中两路分别用于与整车和燃料电池冷却系统之间的信息交互，另一路用于XCP标定。 13.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于，所述诊断规则包括：预启动阶段诊断，燃料电池控制系统所有驱动均未开启，燃料电池控制系统处于关闭状态，若出现下述任一工况，则燃料电池控制系统启动中断，控制器关闭驱动输出； 1)Peak/hold驱动模块高边开关MOS源极或低边漏极对地短路； 2)Peak/hold驱动模块高边开关MOS漏极源极与电源短路； 3)Peak/hold驱动模块低边或高边开路；若发生电池控制系统启动中断，控制器关闭驱动输出，根据IRQ STATUS的状态判断故障阶段；若IRQ STATUS为0，判断为升压阶段故障，设置STATUS寄存器的第5bit位为高电平，若STATUS寄存器第5bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第5bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第5bit位为高电平；若IRQ STATUS为1，判断为空闲诊断阶段故障，设置STATUS寄存器的第7bit位为高电平，若STATUS寄存器第7bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第7bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第7bit位为高电平；若IRQ STATUS为2，判断为表示尖峰和保持阶段故障，设置STATUS寄存器的第4bit位为高电平，若STATUS寄存器第4bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第4bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第4bit位为高电平。 14.如权利要求13所述的燃料电池控制系统，其特征在于，所述诊断规则还包括：启动的升压阶段诊断，Peak/hold驱动模块输出诊断电流波形，若出现下述任一工况，则燃料电池控制系统启动中断，控制器关闭驱动输出； 4)Peak/hold驱动模块开关MOS源极短路到地； 5)Peak/hold驱动模块升压电路开路； 6)Peak/hold驱动模块的低边短路到电源或升压电源； 7)Peak/hold驱动模块低边开路；若发生电池控制系统启动中断，控制器关闭驱动输出，根据IRQ STATUS的状态判断故障阶段；若IRQ STATUS为0，判断为升压阶段故障，设置STATUS寄存器的第5bit位为高电平，若STATUS寄存器第5bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第5bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第5bit位为高电平；若IRQ STATUS为1，判断为空闲诊断阶段故障，设置STATUS寄存器的第7bit位为高电平，若STATUS寄存器第7bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第7bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第7bit位为高电平；若IRQ STATUS为2，判断为表示尖峰和保持阶段故障，设置STATUS寄存器的第4bit位为高电平，若STATUS寄存器第4bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第4bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第4bit位为高电平。 15.如权利要求14所述的燃料电池控制系统，其特征在于，所述诊断规则还包括：启动的尖峰和保持阶段诊断，Peak/hold驱动模块输出诊断电流波形，若出现下述任一工况，则燃料电池控制系统启动中断，控制器关闭驱动输出； 8)Peak/hold驱动模块高边开关MOS源极电源或升压电源短路到地； 9)Peak/hold驱动模块高边升压开关MOS漏极和源极短路； 10)Peak/hold驱动模块高边电源开路； 11)Peak/hold驱动模块低边短路到电源或升压电源或低边开路；若IRQ STATUS为0，判断为升压阶段故障，设置STATUS寄存器的第5bit位为高电平，若STATUS寄存器第5bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第5bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第5bit位为高电平；若IRQ STATUS为1，判断为空闲诊断阶段故障，设置STATUS寄存器的第7bit位为高电平，若STATUS寄存器第7bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第7bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第7bit位为高电平；若IRQ STATUS为2，判断为表示尖峰和保持阶段故障，设置STATUS寄存器的第4bit位为高电平，若STATUS寄存器第4bit位存储数据为1则重启系统燃料电池控制系统，若STATUS寄存器第4bit位存储数据为0则返回重新设置STATUS寄存器第4bit位为高电平。 16.如权利要求14或15所述的燃料电池控制系统，其特征在于： Peak/hold驱动模块输出诊断电流波形为高边升压及高边电源开启，低边驱动模块的低边开启。
所属类别：	发明专利