本發(fā)明屬于電動車能源領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

燃料電池電動汽車中，燃料電池的反應(yīng)機理是將燃料中的化學(xué)能不經(jīng)過燃燒直接轉(zhuǎn)化為電能，即通過電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，實際上就是電解水的逆過程，通過氫氧的化學(xué)反應(yīng)生成水并釋放電能。電化學(xué)反應(yīng)所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。

由于燃料電池的反應(yīng)不經(jīng)過熱機過程，因此其能量轉(zhuǎn)換效率不受卡諾循環(huán)的限制，能量轉(zhuǎn)化效率高；它的排放主要是水非常清潔，不產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。因此，燃料電池技術(shù)的研究和開發(fā)備受各國政府與大公司的重視，被認(rèn)為是21世紀(jì)的潔凈、高效的發(fā)電技術(shù)之一，如專利文獻cn1533621a。

燃料電池系統(tǒng)配置有獨立的高壓轉(zhuǎn)低壓設(shè)備(dcdc)，其獨立于整車本身設(shè)置的高壓轉(zhuǎn)低壓設(shè)備，用于將高壓電源的高壓轉(zhuǎn)低壓，并給氫燃料電池系統(tǒng)中的低壓蓄電瓶和低壓裝置供電，但高壓電源由整車的動力電池提供。在整車鑰匙高壓下電后，由于整車的動力電池被切斷，氫燃料電池系統(tǒng)立刻進入延時停機階段，氫燃料電池系統(tǒng)所有的電器設(shè)備(包括高壓設(shè)備：氫燃料電池低壓dcdc、氫燃料電池空壓機，低壓設(shè)備：電堆冷卻風(fēng)扇、電堆冷卻水泵，空壓機冷卻風(fēng)扇，輔助水泵、氫燃料電池系統(tǒng)控制器等)會停機，氫燃料電池高壓設(shè)備會立即斷電。然而，氫燃料電池系統(tǒng)中的空壓機在氫燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)堆還未完全停機的時候停機，造成反應(yīng)堆內(nèi)的水無法被快速帶出，積水后的反應(yīng)堆容易老化甚至損壞，同時，由于電堆冷卻風(fēng)扇和電堆冷卻水泵在溫度較高的情況下關(guān)閉，電堆內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)仍在繼續(xù)，而電堆的冷卻風(fēng)扇和電堆的冷卻水泵即已經(jīng)停止工作，造成電堆內(nèi)部溫度的持續(xù)上升，電堆內(nèi)部的高溫就會對整個電堆部件造成損壞從而影響使用壽命。

同時，現(xiàn)有技術(shù)的燃料電池系統(tǒng)配立有獨立的低壓蓄電瓶給燃料電池系統(tǒng)本身的設(shè)備供電，而電動車本身還含有標(biāo)配的低壓蓄電瓶給整車的其它設(shè)備供電，造成了重復(fù)配置，從而增加了整車的重量以及所需的安裝空間，還增加了氫燃料電池系統(tǒng)的采購成本和后期的維護費用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種電池系統(tǒng)，其目的在于通過整車控制器延遲關(guān)閉燃料電池系統(tǒng)的高壓裝置和低壓裝置，由此延長燃料電池系統(tǒng)的壽命。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種電池系統(tǒng)，包括啟動裝置、中心控制器、動力電源、第一繼電器、直流電壓變換器、燃料電池裝置、整車低壓裝置、燃料以及整車高壓裝置；

所述啟動裝置的第一控制端連接燃料的輸入端，第二控制端連接整車高壓裝置的第一輸入端，第三控制端連接中心控制器的輸入端，所述中心控制器的第一控制端連接第一繼電器的第一輸入端，所述動力電源的第一輸出端連接第一繼電器的第二輸入端，第二輸出端連接整車高壓裝置的第二輸入端，所述第一繼電器的輸出端連接直流電壓變換器，所述直流電壓變換器的輸出端連接燃料電池裝置，所述燃料電池裝置以及整車低壓裝置并聯(lián)；

所述啟動裝置用于發(fā)出啟動信號以及關(guān)閉信號，所述中心控制器用于根據(jù)啟動信號發(fā)出啟動控制信號，并根據(jù)關(guān)閉信號在延遲閾值后發(fā)出關(guān)閉控制信號，所述動力電源用于提供高壓電源，所述第一繼電器用于根據(jù)啟動控制信號開啟，并根據(jù)關(guān)閉控制信號關(guān)閉，所述直流電壓變換器用于將高壓電源轉(zhuǎn)換為低壓電源。

優(yōu)選地，所述電池系統(tǒng)還包括蓄電池，所述蓄電池與燃料電池裝置并聯(lián)。

作為進一步優(yōu)選地，所述直流電壓變換器還用于根據(jù)蓄電池的電壓，獲得充電信號，所述蓄電池用于根據(jù)充電信號進行充電，并在第一繼電器關(guān)閉時，提供低壓電源。

優(yōu)選地，所述電池系統(tǒng)還包括第二繼電器，所述燃料電池裝置包括燃料電池高壓裝置以及燃料電池低壓裝置，所述中心控制器的第二控制端連接第二繼電器的第一輸入端，所述動力電源的第三輸出端連接第二繼電器的第二輸入端，所述第二繼電器的輸出端連接燃料電池高壓裝置的輸入端，所述第二繼電器用于根據(jù)啟動控制信號開啟，并根據(jù)關(guān)閉控制信號關(guān)閉。

作為進一步優(yōu)選地，所述燃料電池裝置包括空壓機、燃料電池系統(tǒng)控制器、電堆冷卻風(fēng)扇、空壓機冷卻風(fēng)扇、電堆冷卻水泵以及輔助系統(tǒng)冷卻水泵。

優(yōu)選地，所述延遲閾值為25s～40s。

按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用上述電池系統(tǒng)的電動車。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于通過整車控制器延遲關(guān)閉氫燃料電池系統(tǒng)的高壓裝置和低壓裝置，能夠取得下列有益效果：

1、通過控制器向第一繼電器在延遲閾值后再發(fā)出關(guān)閉控制信號，使得在啟動裝置斷開燃料和整車高壓裝置的運作后，燃料電池裝置以及整車低壓裝置仍能持續(xù)運轉(zhuǎn)一段時間，保護了氫燃料電池系統(tǒng)正常下電時，電堆以及相關(guān)附件的安全；

2、減少了重復(fù)配置的蓄電池和直流電壓轉(zhuǎn)換器，整車所有的電池系統(tǒng)僅使用一個直流電壓變換器以及一個蓄電池，實現(xiàn)了燃料電池裝置以及整車低壓裝置協(xié)同運行并關(guān)閉，避免了氫燃料電池系統(tǒng)下電失去保護以及整車的低壓蓄電瓶虧電的情況，同時減少了氫燃料電池系統(tǒng)的采購成本和后期的維護費用、降低了整車的重量、減小了氫燃料電池系統(tǒng)的安裝空間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例1電動車能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明公開了一種用于電動力能源系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)，包括燃料、啟動裝置、動力電源、中心控制器、繼電器、蓄電池、燃料電池基礎(chǔ)裝置以及整車基礎(chǔ)裝置等；其中，整車基礎(chǔ)裝置包括整車高壓裝置以及整車低壓裝置，如鋰電池控制器、電機控制器、三合一控制器、高壓箱內(nèi)的接觸器、車內(nèi)外燈具、雨刮、儀表、車載監(jiān)控終端、鼓風(fēng)機、收放機、點煙器、行車記錄儀等；而燃料電池基礎(chǔ)裝置包括空壓機這樣的高壓裝置，也包括燃料電池系統(tǒng)控制器、電堆冷卻風(fēng)扇、空壓機冷卻風(fēng)扇、電堆冷卻水泵以及輔助系統(tǒng)冷卻水泵等低壓裝置；

所述啟動裝置的輸出端連接中心控制器、整車高壓裝置以及燃料的輸入端，所述動力電源的輸出端連接第一繼電器、第二繼電器以及整車高壓裝置的輸入端，所述中心控制器的控制端連接第一繼電器和第二繼電器的控制端，所述第一繼電器的輸出端連接直流電壓變換器的輸入端，所述蓄電池、燃料電池基礎(chǔ)裝置以及整車低壓裝置并聯(lián)，如圖1所示；

所述動力電源用于直流的高壓電源，所述啟動裝置用于根據(jù)外部的控制，發(fā)出啟動信號以及關(guān)閉信號，所述中心控制器用于根據(jù)啟動信號發(fā)出啟動控制信號，并根據(jù)關(guān)閉信號在延遲閾值(通常為25s～40s)后發(fā)出關(guān)閉控制信號，所述第一繼電器和第二繼電器用于根據(jù)啟動控制信號開啟，并根據(jù)關(guān)閉控制信號關(guān)閉，所述直流電壓變換器用于將高壓電源轉(zhuǎn)換為低壓電源，同時還根據(jù)蓄電池的電壓，向蓄電池發(fā)出充電信號，所述蓄電池用于根據(jù)充電信號進行充電，并在第一繼電器關(guān)閉時，提供低壓電源；

直流電壓變換器的輸出端連接并聯(lián)的蓄電池、燃料電池低壓裝置以及整車低壓裝置，同時還連接有燃料電池高壓裝置。

該燃料電池系統(tǒng)的工作過程分為以下步驟：

s1.車鑰匙插入啟動裝置并轉(zhuǎn)到on檔，中心控制器收到啟動信號，第一繼電器以及第二繼電器閉合，動力電源輸出高壓電源，整車高壓裝置、燃料電池高壓裝置以及直流電壓變換器均通電；

s2.在直流電壓變換器工作良好的情況下，直流電壓變換器會將高壓電源變換為第一低壓電源；蓄電池判斷所述直流電壓變換器是否輸出第一低壓電源，否則輸出第二低壓電源，給燃料電池低壓裝置、整車低壓裝置以及燃料電池高壓裝置的控制端供電，進入步驟s5，是則進入步驟s3；

s3.直流電壓變換器根據(jù)蓄電池的自身電壓是否大于ε％標(biāo)準(zhǔn)電壓，判斷蓄電池的電容量是否充足，是則直接進入步驟s4，否則蓄電池將低壓電源儲存，進入步驟s4；其中，ε％為70％～80％；

s4.燃料電池低壓裝置以及整車低壓裝置由第一低壓電源供電，進入步驟s5；

s5.車鑰匙轉(zhuǎn)到off檔，中心控制器收到的啟動信號中斷，整車控制器在延遲時間后切斷第一繼電器以及第二繼電器，繼而動力電源停止輸出高壓電源，燃料電池低壓裝置、燃料電池高壓裝置以及整車低壓裝置停止工作，所述延遲時間為25s～40s；

s6.由于燃料電池系統(tǒng)自己內(nèi)部通常還具有燃料電池系統(tǒng)控制器，該燃料電池系統(tǒng)控制器在電源停止輸出后，以蓄電池的第二低壓電源為來源繼續(xù)工作25～40s，因此，在整車低壓裝置停止工作后，燃料電池裝置仍能工作25～40s，從而進一步保證了燃料電池系統(tǒng)的安全以及使用壽命。

實施例1

本實施例的電動車能源系統(tǒng)包括整車控制器、鑰匙、動力電池高壓電、低壓電源、燃料電池系統(tǒng)以及整車基礎(chǔ)裝置；其中，燃料電池系統(tǒng)包括第二繼電器(空壓機接觸器)、第一繼電器(dc/dc接觸器)、空壓機、低壓dc/dc以及燃料電池低壓裝置，而燃料電池低壓裝置又包括燃料電池系統(tǒng)控制器、電堆冷卻風(fēng)扇、空壓機冷卻風(fēng)扇、電堆冷卻水泵以及輔助系統(tǒng)冷卻水泵等，如圖2所示；而圖2上未示出的整車基礎(chǔ)裝置包括鋰電池控制器、電機控制器、三合一控制器、高壓箱內(nèi)的接觸器、車內(nèi)外燈具、雨刮、儀表、車載監(jiān)控終端、鼓風(fēng)機、收放機、點煙器、行車記錄儀等主要部件。

其中，動力電池的第一輸出端連接第二繼電器(空壓機接觸器)的常開端，第一輸出端連接第一繼電器(dc/dc接觸器)的常開端，整車控制器的第一輸出端連接第二繼電器的控制端，第二輸出端連接第一繼電器的控制端，啟動裝置(鑰匙)的第一輸出端連接整車控制器，第二輸出端連接低壓電源，第二繼電器的輸出端連接氫燃料電池系統(tǒng)的空壓機的輸入端，第一繼電器的輸出端連接氫燃料電池系統(tǒng)的低壓dc/dc，而第一繼電器的第一輸出端連接整車低壓蓄電瓶的輸入端，氫燃料電池系統(tǒng)低壓dcdc的第二輸出端連接燃料電池低壓裝置的輸入端；

其中，整車控制器用于控制空壓機接觸器和dc/dc高壓接觸器的常開開關(guān)閉合和延時(25～40s)斷開，動力電池用于提供高壓電源，空壓機接觸器用于閉合和切斷動力電池高壓電接口1到氫燃料電池系統(tǒng)空壓機之間的高壓電路，dc/dc接觸器用于根據(jù)閉合和切斷的控制信號，控制自身的開斷，整車控制器用于控制dc/dc接觸器的常開開關(guān)閉合和延時(25～40s)斷開，動力電池高壓電接口2用于給氫燃料電池系統(tǒng)低壓dc/dc提供高壓電源，氫燃料電池系統(tǒng)空壓機用于給氫燃料電池系統(tǒng)電堆提供空氣以及帶走電堆中的水，氫燃料電池系統(tǒng)低壓dc/dc用于給氫燃料系統(tǒng)低壓基礎(chǔ)裝置和整車低壓蓄電瓶提供低壓電源，鑰匙用于給整個系統(tǒng)輸出開機運行指令和停機的指令。

現(xiàn)有技術(shù)中整車控制器接收到鑰匙的開機后執(zhí)行輸出燃料電池系統(tǒng)空壓機高壓接觸器電源和氫燃料電池系統(tǒng)低壓dc/dc高壓接觸器電源，整車控制器接收到鑰匙的關(guān)機命令后，整車控制器停止輸出燃料電池系統(tǒng)空壓機高壓接觸器電源和氫燃料電池系統(tǒng)低壓dc/dc高壓接觸器電源。

本發(fā)明中執(zhí)行整車控制器接收到鑰匙的開機后執(zhí)行輸出燃料電池系統(tǒng)空壓機高壓接觸器電源和氫燃料電池系統(tǒng)低壓dc/dc高壓接觸器電源，整車控制器接收到鑰匙的關(guān)機命令后，整車控制器延時(30-40s)后才停止輸出燃料電池系統(tǒng)空壓機高壓接觸器電源和氫燃料電池系統(tǒng)低壓dc/dc高壓接觸器電源。而整車的其它設(shè)備與鑰匙直接連接，隨著鑰匙的關(guān)閉而同步斷電。

1.取消氫燃料電池系統(tǒng)的低壓蓄電瓶后的供電方案：

整車高低壓正常上電后，動力電池高壓電輸出給氫燃料電池低壓dcdc接觸器的輸入端，整車控制器輸出氫燃料電池系統(tǒng)低壓dcdc高壓接觸器控制電源，控制氫燃料電池低壓dcdc接觸器的常開觸點閉合，氫燃料電池低壓dcdc接觸器輸出高壓電給氫燃料電池低壓dcdc的輸入端，氫燃料電池低壓dcdc輸出低壓電(12v/24v,現(xiàn)有的低壓電等級)給氫燃料電池系統(tǒng)的低壓設(shè)備，包括電堆冷卻風(fēng)扇、電堆冷卻水泵，空壓機冷卻風(fēng)扇，輔助水泵、氫燃料電池系統(tǒng)控制器等；在整車下電時(鑰匙on檔關(guān)閉)，整車控制器輸出的氫燃料電池系統(tǒng)低壓dcdc高壓接觸器控制電源從鑰匙on檔關(guān)閉開始計時30s時，停止輸出，保證電堆安全停機。

2、氫燃料電池低壓dcdc與整車蓄電瓶的關(guān)系：

2.1.氫燃料電池低壓dcdc判斷整車低壓蓄電瓶的電壓是否充足，在整車低壓蓄電瓶的電壓不足的情況下，氫燃料電池低壓dcdc給氫燃料電池系統(tǒng)低壓設(shè)備提供電源的同時也給整車蓄電瓶充電；否則進入2.2

2.2.在整車低壓蓄電瓶的電壓充足的情況下，氫燃料電池低壓dcdc只給氫燃料電池系統(tǒng)低壓設(shè)備提供電源；

2.3.氫燃料電池低壓dcdc出現(xiàn)故障時，整車低壓蓄電瓶給氫燃料電池系統(tǒng)低壓設(shè)備提供電源，保障氫燃料電池系統(tǒng)正常停機，氫燃料電池系統(tǒng)控制器會根據(jù)氫燃料電池系統(tǒng)反應(yīng)堆的具體停機的時間(一般為25～40s)控制氫燃料電池系統(tǒng)各個用電設(shè)備停機，如果整車的dc/dc故障了，整車的低壓蓄電瓶的電源提供給氫燃料電池系統(tǒng)，由氫燃料電池系統(tǒng)內(nèi)部分配給內(nèi)部的設(shè)備，并由氫燃料電池內(nèi)部的控制器控制各個設(shè)備延時停機。

3.整車高低壓正常上電后，動力電池高壓電輸出給氫燃料電池空壓機接觸器的輸入端，整車控制器輸出氫燃料電池空壓機高壓接觸器控制電源，控制氫燃料電池空壓機接觸器的常開觸點閉合，氫燃料電池空壓機接觸器輸出高壓電給氫燃料電池空壓機的輸入端，氫燃料電池空壓機在無任何故障的情況下開始正常工作；在整車下電時(鑰匙on檔關(guān)閉)，整車控制器在計時25～40s后輸出關(guān)閉信號，令氫燃料電池空壓機高壓接觸器控制電源停止輸出，保證電堆安全停機。

本實施例將延時設(shè)置為30s，以適應(yīng)本實施例所用的氫燃料系統(tǒng)的要求，氫燃料電池系統(tǒng)在接收到停機命令開始計時30s內(nèi)，氫燃料電池系統(tǒng)的反應(yīng)堆會結(jié)束反應(yīng)，完全停止。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。