本發明屬于電動車能源領域，更具體地，涉及一種電池系統。

背景技術：

燃料電池電動汽車中，燃料電池的反應機理是將燃料中的化學能不經過燃燒直接轉化為電能，即通過電化學反應將化學能轉化為電能，實際上就是電解水的逆過程，通過氫氧的化學反應生成水并釋放電能。電化學反應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不經過熱機過程，因此其能量轉換效率不受卡諾循環的限制，能量轉化效率高；它的排放主要是水非常清潔，不產生任何有害物質。因此，燃料電池技術的研究和開發備受各國政府與大公司的重視，被認為是21世紀的潔凈、高效的發電技術之一，如專利文獻cn1533621a。

燃料電池系統配置有獨立的高壓轉低壓設備(dcdc)，其獨立于整車本身設置的高壓轉低壓設備，用于將高壓電源的高壓轉低壓，并給氫燃料電池系統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，氫燃料電池系統立刻進入延時停機階段，氫燃料電池系統所有的電器設備(包括高壓設備：氫燃料電池低壓dcdc、氫燃料電池空壓機，低壓設備：電堆冷卻風扇、電堆冷卻水泵，空壓機冷卻風扇，輔助水泵、氫燃料電池系統控制器等)會停機，氫燃料電池高壓設備會立即斷電。然而，氫燃料電池系統中的空壓機在氫燃料電池系統的反應堆還未完全停機的時候停機，造成反應堆內的水無法被快速帶出，積水后的反應堆容易老化甚至損壞，同時，由于電堆冷卻風扇和電堆冷卻水泵在溫度較高的情況下關閉，電堆內的化學反應仍在繼續，而電堆的冷卻風扇和電堆的冷卻水泵即已經停止工作，造成電堆內部溫度的持續上升，電堆內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，現有技術的燃料電池系統配立有獨立的低壓蓄電瓶給燃料電池系統本身的設備供電，而電動車本身還含有標配的低壓蓄電瓶給整車的其它設備供電，造成了重復配置，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的采購成本和后期的維護費用。

技術實現要素：

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

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種電池系統，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；

所述啟動裝置用于發出啟動信號以及關閉信號，所述中心控制器用于根據啟動信號發出啟動控制信號，并根據關閉信號在延遲閾值后發出關閉控制信號，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啟動控制信號開啟，并根據關閉控制信號關閉，所述直流電壓變換器用于將高壓電源轉換為低壓電源。

優選地，所述電池系統還包括蓄電池，所述蓄電池與燃料電池裝置并聯。

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

優選地，所述電池系統還包括第二繼電器，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啟動控制信號開啟，并根據關閉控制信號關閉。

作為進一步優選地，所述燃料電池裝置包括空壓機、燃料電池系統控制器、電堆冷卻風扇、空壓機冷卻風扇、電堆冷卻水泵以及輔助系統冷卻水泵。

優選地，所述延遲閾值為25s～40s。

按照本發明的另一方面，提供了一種利用上述電池系統的電動車。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，由于通過整車控制器延遲關閉氫燃料電池系統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出關閉控制信號，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運轉一段時間，保護了氫燃料電池系統正常下電時，電堆以及相關附件的安全；

2、減少了重復配置的蓄電池和直流電壓轉換器，整車所有的電池系統僅使用一個直流電壓變換器以及一個蓄電池，實現了燃料電池裝置以及整車低壓裝置協同運行并關閉，避免了氫燃料電池系統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的安裝空間。

附圖說明

圖1為本發明電池系統結構示意圖；

圖2為本發明實施例1電動車能源系統結構示意圖。

具體實施方式

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

本發明公開了一種用于電動力能源系統的燃料電池系統，包括燃料、啟動裝置、動力電源、中心控制器、繼電器、蓄電池、燃料電池基礎裝置以及整車基礎裝置等；其中，整車基礎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、高壓箱內的接觸器、車內外燈具、雨刮、儀表、車載監控終端、鼓風機、收放機、點煙器、行車記錄儀等；而燃料電池基礎裝置包括空壓機這樣的高壓裝置，也包括燃料電池系統控制器、電堆冷卻風扇、空壓機冷卻風扇、電堆冷卻水泵以及輔助系統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、燃料電池基礎裝置以及整車低壓裝置并聯，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外部的控制，發出啟動信號以及關閉信號，所述中心控制器用于根據啟動信號發出啟動控制信號，并根據關閉信號在延遲閾值(通常為25s～40s)后發出關閉控制信號，所述第一繼電器和第二繼電器用于根據啟動控制信號開啟，并根據關閉控制信號關閉，所述直流電壓變換器用于將高壓電源轉換為低壓電源，同時還根據蓄電池的電壓，向蓄電池發出充電信號，所述蓄電池用于根據充電信號進行充電，并在第一繼電器關閉時，提供低壓電源；

直流電壓變換器的輸出端連接并聯的蓄電池、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。

該燃料電池系統的工作過程分為以下步驟：

s1.車鑰匙插入啟動裝置并轉到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蓄電池的自身電壓是否大于ε％標準電壓，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.由于燃料電池系統自己內部通常還具有燃料電池系統控制器，該燃料電池系統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、燃料電池系統以及整車基礎裝置；其中，燃料電池系統包括第二繼電器(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控制器、電堆冷卻風扇、空壓機冷卻風扇、電堆冷卻水泵以及輔助系統冷卻水泵等，如圖2所示；而圖2上未示出的整車基礎裝置包括鋰電池控制器、電機控制器、三合一控制器、高壓箱內的接觸器、車內外燈具、雨刮、儀表、車載監控終端、鼓風機、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到氫燃料電池系統空壓機之間的高壓電路，dc/dc接觸器用于根據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低壓dc/dc提供高壓電源，氫燃料電池系統空壓機用于給氫燃料電池系統電堆提供空氣以及帶走電堆中的水，氫燃料電池系統低壓dc/dc用于給氫燃料系統低壓基礎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輸出開機運行指令和停機的指令。

現有技術中整車控制器接收到鑰匙的開機后執行輸出燃料電池系統空壓機高壓接觸器電源和氫燃料電池系統低壓dc/dc高壓接觸器電源，整車控制器接收到鑰匙的關機命令后，整車控制器停止輸出燃料電池系統空壓機高壓接觸器電源和氫燃料電池系統低壓dc/dc高壓接觸器電源。

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

1.取消氫燃料電池系統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,現有的低壓電等級)給氫燃料電池系統的低壓設備，包括電堆冷卻風扇、電堆冷卻水泵，空壓機冷卻風扇，輔助水泵、氫燃料電池系統控制器等；在整車下電時(鑰匙on檔關閉)，整車控制器輸出的氫燃料電池系統低壓dcdc高壓接觸器控制電源從鑰匙on檔關閉開始計時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給氫燃料電池系統低壓設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低壓設備提供電源；

2.3.氫燃料電池低壓dcdc出現故障時，整車低壓蓄電瓶給氫燃料電池系統低壓設備提供電源，保障氫燃料電池系統正常停機，氫燃料電池系統控制器會根據氫燃料電池系統反應堆的具體停機的時間(一般為25～40s)控制氫燃料電池系統各個用電設備停機，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，由氫燃料電池系統內部分配給內部的設備，并由氫燃料電池內部的控制器控制各個設備延時停機。

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檔關閉)，整車控制器在計時25～40s后輸出關閉信號，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。

本實施例將延時設置為30s，以適應本實施例所用的氫燃料系統的要求，氫燃料電池系統在接收到停機命令開始計時30s內，氫燃料電池系統的反應堆會結束反應，完全停止。

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