一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统、方法及车辆技术方案

本公开提供了一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统、方法及车辆，包括燃料电池模块、辅助动力电池模块、非隔离升压DCDC、绝缘监测模块、整车负载和控制器；所述辅助动力电池模块直接用于整车负载的供电，非隔离升压DCDC用于将燃料电池模块发出的低电压平台电转换为高电压平台电后给整车负载供电；所述绝缘监测模块包括第一绝缘监测模块和第二绝缘监测模块，第一绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输入前端电路进行绝缘监测，第二绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输出后端电路进行绝缘监测；所述控制器用于与各个模块的数据通讯；解决了采用非隔离升压DCDC的燃料电池车的绝缘监测标准不一致导致的车辆运行异常问题。

An Insulation Monitoring and Control System, Method and Vehicle for Fuel Cell Bus

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统、方法及车辆
本公开涉及燃料电动客车设计与制造领域，特别涉及一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统、方法及车辆。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。目前，燃料电池客车主要以搭载燃料电池和辅助动力电池作为电能来源的混合动力类型，燃料电池模块输出电压一般为200V左右，电压平台较低，需要通过升压DCDC将电压升高至与辅助动力电池相同电压平台，共同驱动车辆。升压DCDC一般采用BOOST电路结构，分为隔离型和非隔离型，隔离型因体积较大、效率偏低、成本偏高，同时基于车辆空间、高效转换以及车辆性价比考虑，绝大多数采用非隔离型升压DCDC。采用非隔离型升压DCDC车辆，因燃料电池高压电路与动力电池和整车高压负载连接在了一起，一方面目前燃料电池自身绝缘相对偏低，容易达到绝缘安全值下限造成整车降功率或停机，影响车辆的运行；另一方面因升压DCDC两端电压平台的差异，会带来绝缘监测预警限值的差异，难以兼顾。本申请专利技术人在研究中发现，采用非隔离升压DCDC会带来绝缘判断的差异，按照《GB/T18384.3-2015电动汽车安全要求第3部分：人员触电防护》6.7.1要求：如果直流和交流的B级电压电路可导电的连接在了一起，则电路至少满足500Ω/V的要求。根据此规定，在非隔离升压DCDC输入端，即燃料电池端，若最大输出电压为300V，则绝缘电阻至少需满足150KΩ；在非隔离升压DCDC输出端，一般最大电压按照动力电池最大电压计算，如600V，则绝缘电阻至少需满足300KΩ。两端最大电压的差异导致了绝缘监测报警值的标准不同，若仅兼顾动力电池端，采用300KΩ预警，因燃料电池绝缘电阻普遍偏低，会导致报警频繁，影响车辆运营；若仅兼顾燃料电池端，采用150KΩ预警，则动力电池端绝缘值判断低于国家标准要求，有一定的安全风险。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统、方法及车辆，较好的解决了采用非隔离升压DCDC的燃料电池车的绝缘监测标准不一致导致的车辆运行异常问题，确保了在燃料电池单方面出现绝缘问题时既不影响车辆运行，也保证了整车绝缘监控安全。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：第一方面，本公开提供了一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统；一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统，包括燃料电池模块、辅助动力电池模块、非隔离升压DCDC、绝缘监测模块、整车负载和控制器；所述辅助动力电池模块直接用于整车负载的供电，所述非隔离升压DCDC用于将燃料电池模块发出的低电压平台电转换为高电压平台电后给整车负载供电；所述绝缘监测模块包括第一绝缘监测模块和第二绝缘监测模块，第一绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输入前端电路进行绝缘监测，第二绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输出后端电路进行绝缘监测；所述控制器分别与燃料电池模块、绝缘监测模块、非隔离升压DCDC和辅助动力电池模块通信连接，用于实现绝缘监测控制。作为可能的一些实现方式，还包括预充电模块，包括第一预充电模块、第二预充电模块和第三预充电模块，所述燃料电池模块的输出正极与第一预充电模块连接后，与非隔离升压DCDC的输入正极连接，非隔离升压DCDC的输入负极与燃料电池模块的输出负极连接；非隔离升压DCDC的输出正极依次连接第二预充电模块、第三预充电模块后，与辅助动力电池模块的正极连接，辅助动力电池模块负极与第四高压开关连接后，连接非隔离升压DCDC输出负极；所述整车负载的一端分别与第二预充电模块和第三预充电模块连接，另一端分别与辅助动力电池模块的负极和第四高压开关连接；第一绝缘监测模块通过第一双路开关分别连接非隔离升压DCDC的输入正、负端，第二绝缘监测模块通过第二双路开关分别连接整车负载两端，用于对非隔离升压DCDC输出后端电路进行绝缘监测。作为可能的一些实现方式，所述第一预充电模块包括第一高压开关、第五高压开关和第一预充电电阻，所述第五高压开关和第一预充电电阻串联后与第一高压开关并联；所述第二预充电模块包括第二高压开关、第六高压开关和第二预充电电阻，所述第六高压开关和第二预充电电阻串联后与第二高压开关并联；所述第三预充电模块包括第三高压开关、第七高压开关和第三预充电电阻，所述第七高压开关和第三预充电电阻串联后与第三高压开关并联。作为可能的一些实现方式，所述整车负载包括车辆所有的用电部件。第二方面，本公开提供了一种高压上电绝缘监测控制方法；一种高压上电绝缘监测控制方法，步骤如下：闭合第二和第四高压开关，然后对第三预充电模块进行上电控制，再对第一预充电模块进行上电控制；第一绝缘监测模块控制第一双路开关闭合，第一绝缘监测模块开始执行绝缘监测；若第一绝缘监测模块绝缘监测异常，低于整车允许的下限，则控制器报警，禁止行车。作为可能的一些实现方式，若第一绝缘监测模块绝缘监测正常，第一绝缘监测模块控制第一双路开关断开，第二绝缘监测模块控制第二双路开关闭合，第二绝缘监测模块开始执行绝缘监测工作；若第二绝缘监测模块绝缘监测异常，低于整车允许的下限，则控制器报警，禁止行车；若第二绝缘监测模块绝缘监测正常，第二绝缘监测模块控制第二双路开关保持闭合并持续监测，车辆可正常操作并运行。作为可能的一些实现方式，第一绝缘监测模块监测绝缘异常标准基于燃料电池输出的低电压平台，第二绝缘监测模块监测绝缘异常标准基于辅助动力电池模块的高电压平台。作为可能的一些实现方式，绝缘低的监测需要一定的持续时间才可认为是有绝缘故障异常。第三方面，本公开提供了一种运行过程中绝缘监测异常控制方法；一种运行过程中绝缘监测异常控制方法，步骤如下：若第二绝缘监测模块绝缘监测持续异常，控制器发送待机指令给燃料电池模块；燃料电池模块待机后，控制器控制第二和第四高压开关断开，闭合第一双路开关，第一绝缘监测模块介入绝缘监测工作；若第二绝缘监测模块绝缘监测仍然异常，则控制器限制功率输出到零，断开第三高压开关，并发送故障信息提醒驾驶员停车检查。作为可能的一些实现方式，若第二绝缘监测模块绝缘监测异常消除，第一绝缘监测模块绝缘监测有持续异常，则控制器控制第二和第四高压开关保持断开，并发送停机指令给燃料电池模块，发送故障信息给仪表提示驾驶员目前仅有辅助动力电池模块在维持驱动；燃料电池模块停机后，断开第一高压开关，整车依靠辅助动力电池模块继续运行，防止车辆抛锚。作为可能的一些实现方式，若第二绝缘监测模块绝缘监测异常消除，第一绝缘监测模块绝缘监测无持续异常，则第二绝缘监测模块控制第二双路开关断开，控制器控制第四高压开关闭合，控制第二预充电模块完成非隔离升压DCDC的高压上电，整车恢复常规运行模式，燃料电池模块介入正常运行，第一绝缘监测模块按照其标准负责整车绝缘监测。作为可能的一些实现方式，第一绝缘监测模块监测绝缘异常标准基于燃料电池输出的低电压平台，第二绝缘监测模块监测绝缘异常标准基于辅助动力电池模块的高电压平台。作为可能的一些实现方式，绝缘低的监测需要一定的持续时间才可认为是有绝缘故障异常。第四方面，本公开提供了一种车辆，包括本公开所述的燃料电池客车用绝缘监测控制系统。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开所述的内容通过设置第一绝缘监测模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统，其特征在于，包括燃料电池模块、辅助动力电池模块、非隔离升压DCDC、绝缘监测模块、整车负载和控制器；所述辅助动力电池模块直接用于整车负载的供电，所述非隔离升压DCDC用于将燃料电池模块发出的低电压平台电转换为高电压平台电后给整车负载供电；所述绝缘监测模块包括第一绝缘监测模块和第二绝缘监测模块，第一绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输入前端电路进行绝缘监测，第二绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输出后端电路进行绝缘监测；所述控制器分别与燃料电池模块、绝缘监测模块、非隔离升压DCDC和辅助动力电池模块通信连接，用于实现绝缘监测控制。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池客车用绝缘监测控制系统，其特征在于，包括燃料电池模块、辅助动力电池模块、非隔离升压DCDC、绝缘监测模块、整车负载和控制器；所述辅助动力电池模块直接用于整车负载的供电，所述非隔离升压DCDC用于将燃料电池模块发出的低电压平台电转换为高电压平台电后给整车负载供电；所述绝缘监测模块包括第一绝缘监测模块和第二绝缘监测模块，第一绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输入前端电路进行绝缘监测，第二绝缘监测模块用于对非隔离升压DCDC输出后端电路进行绝缘监测；所述控制器分别与燃料电池模块、绝缘监测模块、非隔离升压DCDC和辅助动力电池模块通信连接，用于实现绝缘监测控制。2.如权利要求1所述的燃料电池客车用绝缘监测控制系统，其特征在于，还包括预充电模块，包括第一预充电模块、第二预充电模块和第三预充电模块，所述燃料电池模块的输出正极与第一预充电模块连接后，与非隔离升压DCDC的输入正极连接，非隔离升压DCDC的输入负极与燃料电池模块的输出负极连接；非隔离升压DCDC的输出正极依次连接第二预充电模块、第三预充电模块后，与辅助动力电池模块的正极连接，辅助动力电池模块负极与第四高压开关连接后，连接非隔离升压DCDC输出负极；所述整车负载的一端分别与第二预充电模块和第三预充电模块连接，另一端分别与辅助动力电池模块的负极和第四高压开关连接；第一绝缘监测模块通过第一双路开关双路开关分别连接非隔离升压DCDC的输入正、负端，第二绝缘监测模块通过第二双路开关分别连接整车负载两端。3.如权利要求2所述的燃料电池客车用绝缘监测控制系统，其特征在于，所述第一预充电模块包括第一高压开关、第五高压开关和第一预充电电阻，所述第五高压开关和第一预充电电阻串联后与第一高压开关并联；所述第二预充电模块包括第二高压开关、第六高压开关和第二预充电电阻，所述第六高压开关和第二预充电电阻串联后与第二高压开关并联；所述第三预充电模块包括第三高压开关、第七高压开关和第三预充电电阻，所述第七高压开关和第三预充电电阻串联后与第三高压开关并联。4.如权利要求2所述的燃料电池客车用绝缘监测控制系统，其特征在于，所述整车负载包括车辆所有的用电部件。5.一种如权利要求3所述的燃料电池客车用绝缘监测控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：囤金军，刘涛，王波，宋金香，徐彪，陈波，
申请(专利权)人：中通客车控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37