氢燃料电池控制器、氢燃料电池系统和新能源汽车的制作方法

本技术实施例涉及新能源汽车，尤其涉及一种氢燃料电池控制器、氢燃料电池系统和新能源汽车。

背景技术：

1、近年来，世界各国汽车工业都一直面对能源安全与环境保护两大挑战。为此，世界各国政府纷纷制定相应的对策，大力发展新一代的清洁节能型汽车。从上世纪90年代开始，世界各大汽车公司纷纷开始大力投入新能源汽车的研发。氢燃料电池系统由于其极高的能量转化效率以及环保无污染的特点已经成为国内外新能源研究的热点。其在汽车上有着潜力巨大的应用空间，可以替代传统内燃机，实现更高的能量转化效率和完全的零排放，在储能、交通、家电领域中都有着广泛且潜力巨大的应用空间。

2、其中，氢燃料电池的控制器作为氢燃料电池系统的核心部件，控制和监控着氢燃料电池的整体工作状态和环境，直接影响着氢燃料电池系统的工作性能，是氢燃料电池系统的一个关键零部件。目前市面上的氢燃料电池控制器大多是基于快速原型控制器转化而来，缺乏专用于氢燃料电池系统的控制和监控，帮助氢燃料电池系统达到最优工作性能的控制器。例如，氢燃料电池在使用过程中会消耗氢气和空气，同时燃料电池发电的产物是水，若燃料电池反应物氢气和空气无法及时和根据需求量准确的供给，那么将影响氢燃料电池的发电效率以及持续发电时间。

技术实现思路

1、本实用新型提供了一种氢燃料电池控制器、氢燃料电池系统和新能源汽车，以实现对氢燃料电池系统的控制和监控，提高氢燃料电池的发电效率以及持续发电时间。

2、根据本实用新型的一方面，提供了一种氢燃料电池控制器，用于新能源汽车，所述新能源汽车包括整车控制器和氢燃料电池系统，所述氢燃料电池系统包括氢气喷嘴和空气节气门，所述氢燃料电池控制器包括通讯模块、驱动控制模块和主控模块；

3、所述通讯模块用于与所述整车控制器通信，以获取功率请求信息；

4、所述主控模块的输入端与所述通讯模块电连接，用于根据所述功率请求信息输出空气进气控制信号和氢气进气控制信号；

5、所述驱动控制模块包括电机驱动子模块和喷嘴控制子模块，所述主控模块的第一输出端与所述电机驱动子模块电连接，所述电机驱动子模块用于根据所述空气进气控制信号控制所述空气节气门的工作状态；

6、所述主控模块的第二输出端与所述喷嘴控制子模块电连接，所述喷嘴控制子模块用于根据所述氢气进气控制信号控制所述氢气喷嘴的工作状态。

7、在本实用新型的可选实施例中，所述氢燃料电池控制器还包括采集模块；

8、所述采集模块用于采集空气压力信息、空气温度信息和氢气压力信息；

9、所述主控模块的采集端与所述采集模块电连接，用于基于所述功率请求信息、所述空气压力信息和所述空气温度信息输出空气进气控制信号，并基于所述功率请求信息和所述氢气压力信息输出氢气进气控制信号。

10、在本实用新型的可选实施例中，所述采集模块包括模拟输入采集子模块，所述模拟输入采集子模块用于采集空气压力信息、空气温度信息和氢气压力信息。

11、在本实用新型的可选实施例中，所述采集模块还包括数字输入采集子模块，所述数字输入采集子模块用于采集唤醒信号、控制开关状态信号中的至少一种。

12、在本实用新型的可选实施例中，所述新能源汽车还包括车辆散热部件；

13、所述模拟输入采集子模块还用于采集水温信息；

14、所述主控模块用于基于所述功率请求信息确定燃料电池适宜温度信息，并在所述水温信息高于燃料电池适宜温度信息时输出降温驱动控制信号，和在所述水温信息低于燃料电池适宜温度信息时输出升温驱动控制信号；

15、所述驱动控制模块还包括温度驱动控制子模块，所述主控模块的第三输出端与所述温度驱动控制子模块电连接，所述温度驱动控制子模块用于根据所述降温驱动控制信号控制所述车辆散热部件加快散热，和根据所述升温驱动控制信号控制所述车辆散热部件降低散热。

16、在本实用新型的可选实施例中，所述新能源汽车包括电磁阀；所述电磁阀用于控制冷却水进入冷却回路和/或加热回路；

17、所述温度驱动控制子模块的第一驱动端与所述电磁阀电连接，用于根据所述降温驱动控制信号控制所述电磁阀开启使得冷却水进入冷却回路；

18、所述温度驱动控制子模块还用于根据所述升温驱动控制信号控制所述电磁阀开启使得冷却水进入加热回路。

19、在本实用新型的可选实施例中，所述车辆散热部件包括冷却水泵和冷却风扇；

20、所述温度驱动控制子模块的第二驱动端与所述冷却水泵和/或所述冷却风扇电连接，所述温度驱动控制子模块用于根据所述降温驱动控制信号控制所述冷却风扇开启和/或所述冷却水泵的转速提高，和根据所述升温驱动控制信号控制所述冷却风扇关闭。

21、在本实用新型的可选实施例中，所述新能源汽车还包括ptc加热器；

22、所述通讯模块还通过总线与所述ptc加热器通信连接，所述通讯模块用于根据所述升温驱动控制信号控制所述ptc加热器开启。

23、在本实用新型的可选实施例中，所述通讯模块包括lin通讯子模块，所述lin通讯子模块通过lin总线与所述ptc加热器通信连接。

24、在本实用新型的可选实施例中，所述车辆散热部件包括冷却风扇、冷却水路电磁阀和冷却水泵中的至少一种，所述新能源汽车还包括电磁阀；相应的，所述温度驱动控制子模块包括以下至少一项：

25、低边驱动单元，所述低边驱动单元包括冷却风扇驱动端和/或冷却水泵驱动端，所述冷却风扇驱动端与所述冷却风扇电连接，用于控制所述冷却风扇的工作状态；所述冷却水泵驱动端与所述冷却水泵电连接，用于控制所述冷却水泵的工作状态；

26、高边驱动单元，所述高边驱动单元包括电磁阀驱动端，所述电磁阀驱动端与所述电磁阀电连接，用于控制所述电磁阀的工作状态；所述电磁阀的工作状态包括控制冷却水进入冷却回路和/或加热回路。

27、在本实用新型的可选实施例中，所述新能源汽车还包括电池管理系统和 dcdc中的至少一种；

28、所述通讯模块包括can通讯子模块，所述can通讯子模块通过can总线与所述整车控制器、所述电池管理系统和所述dcdc中的至少一种通信连接。

29、根据本实用新型的另一方面，提供了一种氢燃料电池系统，该氢燃料电池系统包括氢气喷嘴、空气节气门、氢燃料电池和本实用新型任一实施例所述的氢燃料电池控制器。

30、根据本实用新型的另一方面，提供了一种新能源汽车，该新能源汽车包括整车控制器和本实用新型任一实施例所述的氢燃料电池系统。

31、本实用新型实施例的技术方案，通过通讯模块获取功率请求信息，然后通过主控模块根据所述功率请求信息输出空气进气控制信号和氢气进气控制信号，最后电机驱动子模块根据所述空气进气控制信号控制所述空气节气门的工作状态，喷嘴控制子模块根据所述氢气进气控制信号控制所述氢气喷嘴的工作状态，空气节气门的工作状态能够影响空气进气量，氢气喷嘴的工作状态能够影响氢气进气量，从而能够对氢气进气量和空气进气量进行控制和监控，以使氢气进气量和空气进气量满足功率请求。氢燃料电池在使用过程中会消耗氢气和空气，同时燃料电池发电的产物是水，若燃料电池反应物氢气和空气无法及时和准确的供给，那么将影响氢燃料电池的发电效率以及持续发电时间，通过对氢气进气量和空气进气量进行控制和监控，能够使氢气和空气及时和准确的供给。实现了对氢燃料电池系统的控制和监控，提高了氢燃料电池的发电效率以及持续发电时间。

32、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本实用新型的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本实用新型的范围。本实用新型的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。