一种动力域控制系统、域控制系统及燃料电池车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种动力域控制系统、域控制系统及燃料电池车辆。该动力域控制系统包括：整车控制模块，根据整车的工况来确定整车的扭矩需求；动力控制模块包括：电机控制模块，根据扭矩需求转换为功率需求；能量管理模块，根据功率需求、燃料电池系统状况、二次电池的荷电状态、以及燃料电池车辆的工作状况确定二次电池的充放电状态以及功率需求在燃料电池系统和二次电池之间的分配；动力源控制模块，根据能量管理模块确定的能量管理策略确定燃料电池车辆的燃料电池以及二次电池的工况点。本发明专利技术方案使得信号传递更加直接有效，可显著提高控制系统的实时性、鲁棒性、可靠性和安全性，并且可大量减少控制器数目和线束的量，从而降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种动力域控制系统、域控制系统及燃料电池车辆
本专利技术涉及燃料电池车辆
，尤其涉及一种动力域控制系统、域控制系统及燃料电池车辆。
技术介绍
当前燃料电池车辆普遍采用分布式控制器架构。基于分布式控制器架构的汽车的每个功能模块都有自己独立的控制器。随着汽车技术的飞速发展，尤其是汽车智能化和网联化的发展，使得汽车新功能的急剧增加，这导致基于分布式控制器架构的汽车上的控制器的数目也急剧增加。目前市场上的汽车其控制器最多已达到100多个，这带来两个主要问题：1)控制器的增加以及相应线束的增加，导致汽车的成本急剧增加。2)繁多的新功能和其控制器使得信息处理量和交换量急剧增加，信息的协调和管理也变得越来越复杂，导致数据和信号的实时性和鲁棒性较差。燃料电池车辆是终极清洁能源汽车，智能化和网联化是其发展的方向和必然。燃料电池车辆的动力系统主要包括动力源(燃料电池系统和二次电池系统，其中，二次电池大多使用锂离子电池)、DCDC转换器、电机等。当前基于分布式控制器架构的燃料电池车辆其动力系统有很多控制器，如燃料电池系统控制器及其众多零部件控制器、电池管理系统(BMS)、DCDC控制器、电机控制器等。这同样需要解决上述的成本问题和复杂信号的通讯和处理问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是为了解决现有汽车的繁多的新功能和其控制器使得信息处理量和交换量急剧增加，信息的协调和管理也变得越来越复杂，导致数据和信号的实时性和鲁棒性较差的技术问题。本专利技术的一个进一步的目的是要大量减少控制器数目以及线束的量，从而降低成本。特别地，本专利技术提供了一种动力域控制系统，包括动力域控制器、燃料电池系统、二次电池系统(普遍使用锂离子电池)、电机和DCDC转换器等。所述动力域控制器还包括：整车控制模块，用于根据整车的工况来确定整车的扭矩需求；动力控制模块，包括：电机控制模块，用于根据所述扭矩需求转换为功率需求；能量管理模块，用于根据所述功率需求、获取到的燃料电池系统状况、二次电池的荷电状态(StateofCharge,SOC)以及所述燃料电池车辆的工作状况确定所述燃料电池车辆的二次电池的充放电状态以及功率需求在燃料电池系统和所述二次电池之间的分配，并且在车辆制动时进行能量回收；动力源控制模块，用于根据所述能量管理模块确定的能量管理策略确定所述燃料电池车辆的燃料电池以及所述二次电池的工况点，以实现能量管理。可选地，所述动力源控制模块包括：DCDC转换器控制模块，用于按照所述能量管理模块确定的能量管理策略，并根据DCDC转换器、燃料电池以及二次电池的特性，确定所述燃料电池以及所述二次电池的工况点；燃料电池系统控制模块，用于根据所述能量管理模块分配的功率需求控制所述燃料电池系统中所有执行单元的协同工作，以控制所述燃料电池系统中的电堆的运行和功率输出；二次电池控制模块，用于根据所述能量管理模块确定的所述二次电池的充放电状态以及分配的功率需求控制所述二次电池的充放电以及功率。可选地，所述燃料电池系统控制模块中集成有用于控制所述燃料电池系统中所有执行单元执行动作的多个控制单元；所述燃料电池系统的所述执行单元包括氢气回路、空气回路以及热管理回路中的各个部件。可选地，所述氢气回路上的所述部件包括氢气瓶、减压阀、氢气循环泵、比例阀、氢喷射器、引射器、气水分离器、排水阀以及排气阀。可选地，所述空气回路上的所述部件包括空气压缩机、空气中冷器、增湿器、节气门以及相关阀件。可选地，所述热管理回路上的所述部件包括水泵、换热器、节流阀、节温器、外节流阀以及相关阀件。可选地，所述动力域控制系统还包括：第一电流采集单元，用于采集所述燃料电池系统中电堆的输出电流；第一电压采集单元，用于采集所述电堆的输出电压；单体巡检板，用于采集所述电堆的单体电压；所述第一电流采集单元、所述第一电压采集单元和所述单体巡检板均与所述燃料电池系统控制模块通讯连接，以将所述电堆的所述输出电流、所述输出电压以及所述单体电压的信息上传至所述燃料电池系统控制模块。可选地，所述动力域控制系统还包括：第二电流采集单元，用于采集所述二次电池的电流；第二电压采集单元，用于采集所述二次电池的电压；温度采集单元，用于采集所述二次电池的温度；所述第二电流采集单元、所述第二电压采集单元和所述温度采集单元均与所述二次电池控制模块通讯连接，以将所述二次电池的所述电流、所述电压以及所述温度的信息上传至所述二次电池控制模块；可选地，所述二次电池控制模块配置成：根据所述二次电池的所述电流、所述电压以及所述温度判断是否需要进行均衡，并估算出所述燃料电池系统状况或所述燃料电池的状况和二次电池的荷电状态，再将判断结果以及估算结果发送给所述能量管理模块。可选地，所述动力域控制系统还包括传动控制模块，所述传动控制模块包括变速箱控制模块、主减速器控制模块和差速器控制模块。特别地，本专利技术还提供了一种域控制系统，包括前述的动力域控制系统。特别地，本专利技术还提供了一种燃料电池车辆，包括前述的域控制系统。根据本专利技术实施例的方案，该燃料电池车辆的动力域控制器，通过集成整车控制模块和动力控制模块，又将电机控制模块、能量管理模块以及动力源控制模块集成在动力控制模块中，从而极大地减少了燃料电池车辆控制器的数量，从而降低了信息处理量以及交换量，简化了信息的协调和管理，使得信号传递更加直接有效，从而具有信息处理快、调度合理、实时性好、容错性强、鲁棒性好等优点，使得零部件的时效性大大加强，各零部件的协同配合调度更快捷、方便，同时也极大提升了系统的可靠性。并且，动力域控制器的应用层软件中与动力相关的核心功能模块包括整车控制模块、动力控制模块和传动控制模块组成。动力控制模块包括燃料电池系统控制模块(FuelCellSystemControlModule,FCM)、二次电池控制模块(BatteryControlModule,BCM)、DCDC转换器控制模块(DCDCControlModule,DCM)、能量控制模块(EnergyControlModule,ECM)以及能量管理模块(EnergyManagementModule,EMM)等。扭矩需求、扭矩功率转换、功率分配、燃料电池系统及其部件的控制、二次电池的控制等功能都在动力域的动力控制模块里实现，这使得信息交互的实时性、可靠性高。并且，本专利技术的方案可以大量减少控制器数目和线束的量，从而降低成本。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1示出了根据本专利技术一个实施例的燃料电池车辆的域控制系统的示意性架构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力域控制系统，包括动力域控制器，所述动力域控制器还包括：/n整车控制模块，用于根据整车的工况来确定整车的扭矩需求；/n动力控制模块，包括：/n电机控制模块，用于根据所述扭矩需求转换为功率需求；/n能量管理模块，用于根据所述功率需求、获取到的燃料电池系统状况、二次电池的荷电状态以及所述燃料电池车辆的工作状况确定所述燃料电池车辆的二次电池的充放电状态以及功率需求在燃料电池系统和所述二次电池之间的分配，并且在车辆制动时进行能量回收；/n动力源控制模块，用于根据所述能量管理模块确定的能量管理策略确定所述燃料电池车辆的燃料电池以及所述二次电池的工况点，以实现能量管理。/n

【技术特征摘要】
1.一种动力域控制系统，包括动力域控制器，所述动力域控制器还包括：
整车控制模块，用于根据整车的工况来确定整车的扭矩需求；
动力控制模块，包括：
电机控制模块，用于根据所述扭矩需求转换为功率需求；
能量管理模块，用于根据所述功率需求、获取到的燃料电池系统状况、二次电池的荷电状态以及所述燃料电池车辆的工作状况确定所述燃料电池车辆的二次电池的充放电状态以及功率需求在燃料电池系统和所述二次电池之间的分配，并且在车辆制动时进行能量回收；
动力源控制模块，用于根据所述能量管理模块确定的能量管理策略确定所述燃料电池车辆的燃料电池以及所述二次电池的工况点，以实现能量管理。


2.根据权利要求1所述的动力域控制系统，其特征在于，所述动力源控制模块包括：
DCDC转换器控制模块，用于按照所述能量管理模块确定的能量管理策略，并根据DCDC转换器、燃料电池以及二次电池的特性，确定所述燃料电池以及所述二次电池的工况点；
燃料电池系统控制模块，用于根据所述能量管理模块分配的功率需求控制所述燃料电池系统中所有执行单元的协同工作，以控制所述燃料电池系统中的电堆的运行和功率输出；
二次电池控制模块，用于根据所述能量管理模块确定的所述二次电池的充放电状态以及分配的功率需求控制所述二次电池的充放电以及功率。


3.根据权利要求2所述的动力域控制系统，其特征在于，所述燃料电池系统控制模块中集成有用于控制所述燃料电池系统中所有执行单元执行动作的多个控制单元；
所述燃料电池系统的所述执行单元包括氢气回路、空气回路以及热管理回路中的各个部件。


4.根据权利要求3所述的动力域控制系统，其特征在于，所述氢气回路上的所述部件包括氢气瓶、减压阀、氢气循环泵、比例阀、氢喷射器、引射器、气水分离器、排水阀以及排气阀。


5.根据权利要求3所述的动力域控制系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，卞磊，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，吉利汽车研究院宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33