用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制系统和方法

摘要

一种用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制系统，包括DC/DC变换器和直流变换控制器，DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元，每个DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路。响应蓄能电池发出的充电请求信息，分别向氢燃料电池堆和DC/DC变换单元发送启动信息和第一输入电流控制信号，两个输入电流控制电路响应第一输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值，且第一预设电流值小于DC/DC变换器在额定功率时的输入电流值。由于在氢燃料电池堆启动初期设定DC/DC变换器低功率输出，降低了氢燃料电池堆在启动初期因工作不稳定会对蓄能电池造成伤害的概率。

说明书

技术领域

本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体涉及一种用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制系统和方法。

背景技术

随着新能源技术的发展，低碳经济的发展趋势，新能源的探索已经在全球展开。氢气作为一种优质的燃料，资源丰富，燃料热量大，是化石燃料以外的一种可持续发展的清洁能源。一直以来，我国政府对氢能产业投入了大量的科研经费支持。近年来，随着新能源汽车产业的发展日趋成熟，作为实现途径之一的燃料电池技术越来越被重视，由此带动了氢能产业链的整体发展。在氢燃料电池系统中DC/DC变换器作为氢燃料汽车的重要组成零部件，具有将高压直流电转化为低压直流电的功能，为了满足大电流输出的需求，一般DC/DC变换器都采用并联系统。由于保证DC/DC变换器保持良好的工作状态，是燃料电池汽车性能更优的保障，更是保证燃料电池汽车的蓄能电池长期稳定工作的保障，因此对DC/DC变换器电流控制方法的研究，是现阶段氢燃料电池技术领域的热门课题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何通过控制DC/DC变换器的输入电流，保障蓄能电池长期稳定的工作。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制系统，包括DC/DC变换器和直流变换控制器；所述DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元；

每个所述DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路；所述直流变换电路连接在所述氢燃料电池系统的氢燃料电池堆与蓄能电池之间，用于将所述氢燃料电池堆输出的直流电降压后给所述蓄能电池充电；所述输入电流控制电路用于控制所述氢燃料电池堆输入所述直流变换电路的输入电流的电流值；

所述直流变换控制器用于连接所述氢燃料电池堆和所述蓄能电池的BMS电路，用于当接收所述BMS电路发出的充电请求信息时，向所述氢燃料电池堆发送启动信息，并分别向每个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路发送第一输入电流控制信号；

两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路响应所述第一输入电流控制信号，控制所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值；其中，所述第一预设电流值小于所述DC/DC变换器工作在额定功率时两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和。

一实施例中，所述直流变换控制器还用于在所述氢燃料电池堆启动第一预设时间后，分别向每个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路发送第二输入电流控制信号；

两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路响应所述第二输入电流控制信号，控制所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第二预设电流值；其中，所述第二预设电流值等于所述DC/DC变换器工作在额定功率时两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和。

一实施例中，两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的所述输入电流，以保证所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为所述第一预设电流值或所述第二预设电流值。

一实施例中，所述两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的输入电流，包括：

当一个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流减少时，另一个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流增加；

所述DC/DC变换器还包括CAN通讯电路；所述CAN通讯电路分别与两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路连接，用于两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路相互获取所述氢燃料电池堆输入各自所述直流变换电路的输入电流的值。

一实施例中，所述两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的输入电流，还包括：

每个所述DC/DC变换单元还包括温度监测模块，所述温度监测模块用于监测所述直流变换电路的工作温度；

所述CAN通讯电路分别与两个所述DC/DC变换单元的温度监测模块连接，还用于两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路相互获取所述直流变换电路的工作温度；

当一个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的工作温度大于另一所述DC/DC变换单元的直流变换电路的工作温度时，该DC/DC变换单元的输入电流控制电路控制所述输入电流的电流值减少第一预设调节值，另一个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路控制所述输入电流的电流值增加所述第一预设调节值。

一实施例中，所述两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的输入电流，还包括：

当每个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的工作温度大于一第一预设温度阈值时，控制所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值。

根据第二方面，一种实施例中提供一种用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制方法，包括：

所述氢燃料电池系统DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元，每个所述DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路；所述直流变换电路连接在所述氢燃料电池系统的氢燃料电池堆与蓄能电池之间，用于将所述氢燃料电池堆输出的直流电降压后给所述蓄能电池充电；所述输入电流控制电路用于控制所述氢燃料电池堆输入所述直流变换电路的输入电流的电流值；

响应所述氢燃料电池系统的蓄能电池发出的充电请求信息，向所述氢燃料电池堆发送启动信息，并分别向每个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路发送第一输入电流控制信号；

两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路响应所述第一输入电流控制信号，控制所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值；其中，所述第一预设电流值小于所述DC/DC变换器工作在额定功率时两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和。

一实施例中，还包括：

在所述氢燃料电池堆启动第一预设时间后，分别向每个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路发送第二输入电流控制信号；

两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路响应所述第二输入电流控制信号，控制所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第二预设电流值；其中，所述第二预设电流值等于所述DC/DC变换器工作在额定功率时两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和。

一实施例中，两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的所述输入电流，以保证所述氢燃料电池堆输入两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为所述第一预设电流值或所述第二预设电流值。

一实施例中，所述两个所述DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的输入电流，包括：

当一个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流减少时，另一个所述DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流增加；

所述DC/DC变换器还包括CAN通讯电路；所述CAN通讯电路分别与两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路连接，用于两个所述DC/DC变换单元的输入电流控制电路相互获取所述氢燃料电池堆输入各自所述直流变换电路的输入电流的值。

依据上述实施例的一种用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制系统，包括DC/DC变换器和直流变换控制器，DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元，每个DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路。响应蓄能电池发出的充电请求信息，分别向氢燃料电池堆和DC/DC变换单元发送启动信息和第一输入电流控制信号，两个输入电流控制电路响应第一输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值，且第一预设电流值小于DC/DC变换器在额定功率时的输入电流值。由于在氢燃料电池堆启动初期设定DC/DC变换器低功率输出，降低了氢燃料电池堆在启动初期因工作不稳定会对蓄能电池造成伤害的概率。

附图说明

图1为一种实施例中DC/DC变换器电流控制系统的结构示意图；

图2为另一种实施例中DC/DC变换器电流控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

在本发明实施例中，DC/DC变换器电流控制系统包括DC/DC变换器和直流变换控制器，DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元，每个DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路。响应蓄能电池发出的充电请求信息，分别向向氢燃料电池堆和DC/DC变换单元发送启动信息和第一输入电流控制信号，两个输入电流控制电路响应第一输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值，且第一预设电流值小于DC/DC变换器在额定功率时的输入电流值。由于在氢燃料电池堆启动初期设定DC/DC变换器低功率输出，降低了氢燃料电池堆在启动初期因工作不稳定会对蓄能电池造成伤害的概率。

实施例一：

请参考图1，为一种实施例中DC/DC变换器电流控制系统的结构示意图，氢燃料电池系统包括氢燃料电池堆1、DC/DC变换器电流控制系统2和蓄能电池3。其中，DC/DC变换器电流控制系统2包括DC/DC变换器21和直流变换控制器20。DC/DC变换器21包括两个并联连接的DC/DC变换单元22。每个DC/DC变换单元22包括输入电流控制电路24和直流变换电路23。直流变换电路23连接在氢燃料电池系统的氢燃料电池堆1与蓄能电池3之间，用于将氢燃料电池堆输出1的直流电降压后给蓄能电池3充电。输入电流控制电路24用于控制氢燃料电池堆1输入直流变换电路23的输入电流的电流值。直流变换控制器20用于连接氢燃料电池堆1和蓄能电池3的BMS电路，用于当接收BMS电路发出的充电请求信息时，向氢燃料电池堆1发送启动信息，并分别向每个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24发送第一输入电流控制信号。两个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24响应第一输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆1输入两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流的电流值之和为第一预设电流值。其中，第一预设电流值小于DC/DC变换器21工作在额定功率时两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流的电流值之和。一实施例中，直流变换控制器20还用于在氢燃料电池堆1启动第一预设时间后，分别向每个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24发送第二输入电流控制信号。两个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24响应第二输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆1输入两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流的电流值之和为第二预设电流值。其中，第二预设电流值等于DC/DC变换器21工作在额定功率时两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流的电流值之和。

一实施例中，两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23按交错互补方式调节各自的输入电流，以保证氢燃料电池堆1输入两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流的电流值之和为第一预设电流值或第二预设电流值。两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23按交错互补方式调节各自的输入电流，包括：

当一个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流减少时，另一个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流增加。其中，增加值和减少值相同。

一实施例中，DC/DC变换器21还包括CAN通讯电路25。CAN通讯电路25分别与两个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24连接，用于两个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24相互获取氢燃料电池堆1输入各自直流变换电路23的输入电流的值。一实施例中，每个DC/DC变换单元22包括温度监测模块26，温度监测模块26用于监测直流变换电路23的工作温度。CAN通讯电路25分别与两个DC/DC变换单元22的温度监测模块25连接，还用于两个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24相互获取直流变换电路23的工作温度。当一个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的工作温度大于另一DC/DC变换单元22的直流变换电路23的工作温度时，该DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24控制输入电流的电流值减少第一预设调节值，另一个DC/DC变换单元22的输入电流控制电路24控制输入电流的电流值增加第一预设调节值。

一实施例中，当每个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的工作温度大于一第一预设温度阈值时，控制氢燃料电池堆1输入两个DC/DC变换单元22的直流变换电路23的输入电流的电流值之和为第一预设电流值。以减少DC/DC变换器的输出功率，防止DC/DC变换器过热。

本申请一实施例中，DC/DC变换器电流控制系统的工作流程包括：

刚开始BMS实时获取蓄能电池的信息，当蓄能电池需要充电时，BMS发送需要充电的信息给直流变换控制器，当直流变换控制器收到指令时，发送指令给氢燃料电池堆，当氢燃料电池堆收到信息并确认好状态后，发送确认信息给直流变换控制器，接着直流变换控制器发送指令给DC/DC变换器，DC/DC变换器的CAN通讯电路确认通信正常，且两个DC/DC变换单元初始化无误后，将确认信息反馈给直流变换控制器。直流变换控制器最后将确认信息发送到BMS电路。完成后，充电开始，氢燃料电池堆工作，直流变换控制器发送限制电流的指令给两个DC/DC变换器单元，DC/DC变换单元接收到控制参数指令时，开始调节输入电流，使氢燃料电池堆稳定工作，DC/DC变换单元开始向蓄能电池充电。当DC/DC变换器开始充电时，两个DC/DC变换单元之间采用交错互补开始进行均流。从而避免单个DC/DC变换单元过流和单个DC/DC变换单元内部过流，起到保护作用。DC/DC变换器还进行温度采样检测，当DC/DC变换单元之间因为硬件差异导致DC/DC变换单元温度相差较大，影响DC/DC变换器工作，开始进行智能调节DC/DC变换单元的输入电流，这样可以避免DC/DC器温度高降低功率，也可以避免因过温而损坏DC/DC变换器模块。

一实施例中，DC/DC变换器电流控制系统工作时，当两个DC/DC变换器单元的输入电流不相等时，通过CAN通讯电路实时进行通信，一个DC/DC变换单元判断与另一个DC/DC变换单元电流的大小后，开始调节输入电流，使两个DC/DC变换单元的输入电流相等，避免两个DC/DC变换单元之间的输入电流不相等导致损坏DC/DC变换器。一实施例中，DC/DC变换器在工作时，实时采样两个DC/DC变换器的温度，当两个DC/DC变换单元之间的温度不相等时，一个DC/DC变换单元与另一个DC/DC变换单元的温度进行大小判断，实时调节DC/DC变换单元的输入电流大小。当其中一个DC/DC变换单元的温度高时，调节该DC/DC变换单元的输入电流调节变小，另一个DC/DC变换单元的输入电流变大，一直保持DC/DC变换器能按额定满功率输出。既保持DC/DC变换器能按额定满功率输出，也能保持DC/DC变换器安全性和稳定性。

在本申请实施例中，一种用于氢燃料电池系统的DC/DC变换器电流控制系统，包括DC/DC变换器和直流变换控制器，DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元，每个DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路。响应蓄能电池发出的充电请求信息，分别向氢燃料电池堆和DC/DC变换单元发送启动信息和第一输入电流控制信号，两个输入电流控制电路响应第一输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值，且第一预设电流值小于DC/DC变换器在额定功率时的输入电流值。由于在氢燃料电池堆启动初期设定DC/DC变换器低功率输出，降低了氢燃料电池堆在启动初期因工作不稳定会对蓄能电池造成伤害的概率。

实施例二：

请参考图2，为另一种实施例中DC/DC变换器电流控制方法的流程示意图，氢燃料电池系统DC/DC变换器包括两个并联连接的DC/DC变换单元，每个DC/DC变换单元包括输入电流控制电路和直流变换电路，直流变换电路连接在氢燃料电池系统的氢燃料电池堆与蓄能电池之间，用于将氢燃料电池堆输出的直流电降压后给蓄能电池充电，输入电流控制电路用于控制氢燃料电池堆输入直流变换电路的输入电流的电流值。DC/DC变换器电流控制方法包括：

步骤一，启动电池堆，设置输入电流值。

响应氢燃料电池系统的蓄能电池发出的充电请求信息，向氢燃料电池堆发送启动信息，并分别向每个DC/DC变换单元的输入电流控制电路发送第一输入电流控制信号。

步骤二，DC/DC变换器按第一预设值输出功率。

DC/DC变换器的两个DC/DC变换单元的输入电流控制电路响应第一输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值。其中，第一预设电流值小于DC/DC变换器工作在额定功率时两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和。

一实施例中，DC/DC变换器电流控制方法还包括：

步骤三，DC/DC变换器按第二预设值输出功率。

在氢燃料电池堆启动第一预设时间后，分别向每个DC/DC变换单元的输入电流控制电路发送第二输入电流控制信号。两个DC/DC变换单元的输入电流控制电路响应第二输入电流控制信号，控制氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第二预设电流值。其中，第二预设电流值等于DC/DC变换器工作在额定功率时两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和。

一实施例中，DC/DC变换器电流控制方法还包括：

步骤四，两个DC/DC变换单元按交错互补输出功率。

两个DC/DC变换单元的直流变换电路按交错互补方式调节各自的输入电流，以保证氢燃料电池堆输入两个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流的电流值之和为第一预设电流值或所述第二预设值。当一个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流减少时，另一个DC/DC变换单元的直流变换电路的输入电流增加。DC/DC变换器还包括CAN通讯电路，CAN通讯电路分别与两个DC/DC变换单元的输入电流控制电路连接，用于两个DC/DC变换单元的输入电流控制电路相互获取氢燃料电池堆输入各自直流变换电路的输入电流的值。

本申请主要解决两个DC/DC变换单元之间均流的问题，当DC/DC变换单元内部输入电流采样有差异时，通过DC/DC变换单元之间的通信，使DC/DC变换器更好地实现均流，避免DC/DC变换器在运行过程中，因为硬件的差异，导致DC/DC变换器因为电流过高损坏。一实施例中，也能在DC/DC变换器在工作过程中实时监控DC/DC变换单元之间的温度差，并进行通信，使DC/DC变换器之间能实时调整输出功率，从而起到能实时满功率给蓄能电池和用电设备供电。

在本申请一实施例中，通过两个DC/DC变换单元之间实时的通信获取对方的输入电流参数，通过互补交错的调节方式，调节DC/DC变换单元之间的电流，使两个DC/DC变换单元之间的电流相等。一实施例中，DC/DC变换器内部进行多路交错输出，实时获取各路驱动的信息，当DC/DC变换器内部损坏某路驱动时，DC/DC变换器关闭损坏的那路驱动，DC/DC变换器继续工作，避免DC/DC变换器内部因为硬件驱动损坏而导致不能工作的现象。一实施例中，在电流相等的基础上，实时采集多个DC/DC变换单元的温度，当多个DC/DC变换单元之间的温度相差较大时，温度高的DC/DC变换单元输入较小的电流，温度低的DC/DC变换单元输入较高的电流，这样既满足了DC/DC器能满功率输出，也能避免因DC/DC变换单元的硬件差异，造成每个DC/DC变换单元之间因为温度高而带来的损坏DC/DC变换器风险。

本领域技术人员可以理解，上述实施方式中各种方法的全部或部分功能可以通过硬件的方式实现，也可以通过计算机程序的方式实现。当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器、随机存储器、磁盘、光盘、硬盘等，通过计算机执行该程序以实现上述功能。例如，将程序存储在设备的存储器中，当通过处理器执行存储器中程序，即可实现上述全部或部分功能。另外，当上述实施方式中全部或部分功能通过计算机程序的方式实现时，该程序也可以存储在服务器、另一计算机、磁盘、光盘、闪存盘或移动硬盘等存储介质中，通过下载或复制保存到本地设备的存储器中，或对本地设备的系统进行版本更新，当通过处理器执行存储器中的程序时，即可实现上述实施方式中全部或部分功能。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。