CN109334430A - 乘用车燃料电池发动机集成动力*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种乘用车燃料电池发动机集成动力***，包括燃料电池发动机、超级电容、镍氢电池和动力控制***，燃料电池发动机依次连接FCS DC调节器和电源分配单元，超级电容和镍氢电池分别连接DC调节器后连接电源分配单元，电源分配单元连接驱动电机，动力控制***包括依次通过CAN总线连接的整车控制器、燃料电池控制器、超级电容管理器、镍氢电池管理器和电机控制器，整车控制器控制燃料电池发动机和超级电容为驱动电机供电，且在超级电容电量低于预设值时，控制燃料电池发动机和镍氢电池为驱动电机供电。本发明的有益效果：降低燃料电池发动机的配置功率需求，合理分配电力资源，增加续航里程，控制逻辑精确，保证了整车安全性。

Description

乘用车燃料电池发动机集成动力***
技术领域
本发明涉及燃料电池乘用车技术领域，尤其涉及一种乘用车燃料电池发动机集成动力***。
背景技术
燃料电池发动机可将氢所携带的化学能直接转换成电能，是使用氢能最为合适的装置；氢燃料电池发动机应用于汽车动力时，除具有零排放的固有特点之外，还有其它新能源汽车动力无法比拟的长行驶里程(可达1000公里以上)与快速燃料加注(5分钟内加注完成)的显著优点，被公认为新能源汽车的终极解决方案。燃料电池发动机2010前后开始至2015年取得商业化突破，推动了燃料电池发动机动力汽车快速发展。
燃料电池发动机由于其本身的特性作为燃料电池汽车的动力源，为了满足燃料电池汽车的加速性能、舒适性能、安全性能、环保性等几方面的需求，燃料电池发动机还需要与其它新能源匹配，例如动力电池、超级电容等其它形式的能源，形成动力匹配结构合理的集成动力***。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种乘用车燃料电池发动机集成动力***。
本发明的实施例提供一种乘用车燃料电池发动机集成动力***，包括燃料电池发动机、超级电容、镍氢电池和动力控制***，所述燃料电池发动机依次连接所述FCS DC调节器和电源分配单元，所述超级电容和所述镍氢电池分别连接DC调节器后连接所述电源分配单元，所述电源分配单元连接用于驱动所述乘用车运动的驱动电机，所述燃料电池发动机设有燃料电池控制器，所述超级电容设有超级电容管理器，所述镍氢电池设有镍氢电池管理器，所述驱动电机设有电机控制器，所述动力控制***包括依次通过CAN总线连接的整车控制器、所述燃料电池控制器、所述超级电容管理器、所述镍氢电池管理器和所述电机控制器，所述整车控制器控制所述燃料电池发动机和超级电容为所述驱动电机供电，且在所述超级电容电量低于预设值时，控制所述燃料电池发动机和所述镍氢电池为所述驱动电机供电。
进一步地，所述燃料电池发动机、所述超级电容和所述镍氢电池并联后连接低压配电箱，所述低压配电箱分别通过低压供电线连接所述整车控制器、所述燃料电池控制器、所述超级电容管理器、所述镍氢电池管理器和所述电机控制器。
进一步地，包括用蓄电池组，所述蓄电池组连接所述低压配电箱，所述燃料电池发动机对所述蓄电池组充电，所述蓄电池组通过DC/DC变换器连接所述电源分配单元，所述蓄电池组在所述燃料电池发动机燃料耗尽时为所述驱动电机供电。
进一步地，所述蓄电池组连接所述低压配电箱，用于为所述动力控制***供电。
进一步地，包括高压供氢***，所述高压供氢***包括受气模块、供氢管道和高压供氢控制器，所述燃料电池发动机设有燃料电池电堆，所述供氢管道一端连接所述受气模块，另一端连接所述燃料电池电堆，所述供氢管道上设有所述高压供氢控制器，所述高压供氢控制器CAN总线连接所述燃料电池控制器，所述燃料电池控制器通过所述高压供氢控制器控制所述高压供氢***的供氢流量。
进一步地，所述超级电容设有第一充电线路，所述第一充电线路一端连接所述燃料电池发动机，另一端通过所述电源分配单元连接所述超级电容，所述燃料电池发动机为所述超级电容充电。
进一步地，所述超级电容设有充电接口和第二充电线路，所述充电接口连接所述电源分配单元，所述电源分配单元通过所述第二充电线路连接所述超级电容。
进一步地，所述超级电容为超级锂离子电容。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的乘用车燃料电池发动机集成动力***，集成燃料电池发动机、超级电容和镍氢电池作为乘用车的混合动力***，利用超级电容的特性，大幅度降低燃料电池发动机的配置功率需求，动力控制***合理匹配动力，合理分配电力资源，增加续航里程，控制逻辑精确，保证了整车的安全性和提升了整车的舒适性。
附图说明
图1是本发明乘用车燃料电池发动机集成动力***的示意图；
图2是本发明乘用车燃料电池发动机集成动力***的高压供氢***的示意图。
图中：1-燃料电池发动机、2-超级电容、3-镍氢电池、4-FCS DC调节器、5-电源分配单元、6-DC调节器、7-驱动电机、8-燃料电池控制器、9-燃料电池电堆、10-拆机电容管理器、11-镍氢电池管理器、12-电机控制器、13-整车控制器、14-低压配电箱、15-蓄电池组、16-DC/DC调节器、17-充电接口、18-供氢管路、19-高压供氢控制器、20-受气模块、21-第一充电线路、22-第二充电线路。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种乘用车燃料电池发动机集成动力***，包括燃料电池发动机1、超级电容2、镍氢电池3和动力控制***。
所述燃料电池发动机1设有燃料电池电堆9，所述燃料电池电堆9内发生电化学反应产生电能，所述燃料电池发动机1通过高压供电线路依次连接FCS DC调节器4和电源分配单元5，所述所述燃料电池发动机1提供110-260V直流电，经所述述FCS DC调节器4升压为250-420V直流电后接入所述电源分配单元5，所述超级电容2和所述镍氢电池3分别通过高压供电线路连接DC调节器6后连接所述电源分配单元5，所述超级电容2和所述镍氢电池3均提供330V直流电，经所述DC调节器6调节至250-420V直流电后接入所述电源分配单元5，所述电源分配单元5通过高压供电线路连接驱动电机7，将所述燃料电池发动机1、所述超级电容2和所述镍氢电池3提供的电压分配到所述驱动电机7，从而驱动所述乘用车运动。
所述燃料电池发动机1、所述超级电容2和所述镍氢电池3通过低压供电线路并联后连接低压配电箱14，所述低压配电箱14通过低压供电线路连接蓄电池组15，所述燃料电池发动机1产生的电能，部分用于驱动所述乘用车运动，余下部分对所述蓄电池组15进行充电，所述蓄电池组15通过DC/DC变换器(DCL)16连接所述电源分配单元5，所述蓄电池组15在所述燃料电池发动机1燃料耗尽时为所述驱动电机7供电。
本实施例中所述超级电容2为超级锂离子电容，更加环保，所述超级电容2设有充电接口17和两条充电线路，两条所述充电线路分别为第一充电线路21和第二充电线路22，所述第一充电线路21通过所述电源分配单元5连接所述燃料电池发动机1，所述第二充电线路22通过所述电源分配单元5连接所述充电接口17，所述燃料电池发动机1和外界均可为所述超级电容2充电。
请参考图2，所述燃料电池电堆9设有高压供氢***，所述高压供氢***包括受气模块20、供氢管道18和高压供氢控制器19，所述供氢管道18一端连接所述受气模块20，另一端连接所述燃料电池电堆9，所述高压供氢控制器19设置于所述供氢管道18上。
所述燃料电池发动机1设有燃料电池控制器8，所述超级电容2设有超级电容管理器10，所述镍氢电池3设有镍氢电池管理器11，所述驱动电机7设有电机控制器12，所述动力控制***包括依次通过CAN总线连接的整车控制器13、所述燃料电池控制器8、所述超级电容管理器10、所述镍氢电池管理器11和所述电机控制器12，所述高压供氢控制器19CAN总线连接所述燃料电池控制器8，所述低压配电箱14分别通过低压供电线连接所述整车控制器13、所述燃料电池控制器8、所述超级电容管理器10、所述镍氢电池管理器11和所述电机控制器12，分别为它们供电，所述燃料电池控制器8通过所述高压供氢控制器19控制所述高压供氢***的供氢流量。所述整车控制器13控制所述燃料电池发动机1和超级电容2为所述驱动电机7供电，且在所述超级电容2电量低于预设值时，控制所述燃料电池发动机1和所述镍氢电池3为所述驱动电机7供电，动力控制***合理匹配动力，合理分配电力资源，增加续航里程，，控制逻辑精确，保证了整车的安全性和提升了整车的舒适性。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：包括燃料电池发动机、超级电容、镍氢电池和动力控制***，所述燃料电池发动机依次连接FCS DC调节器和电源分配单元，所述超级电容和所述镍氢电池分别连接DC调节器后连接所述电源分配单元，所述电源分配单元连接用于驱动所述乘用车运动的驱动电机，所述燃料电池发动机设有燃料电池控制器，所述超级电容设有超级电容管理器，所述镍氢电池设有镍氢电池管理器，所述驱动电机设有电机控制器，所述动力控制***包括依次通过CAN总线连接的整车控制器、所述燃料电池控制器、所述超级电容管理器、所述镍氢电池管理器和所述电机控制器，所述整车控制器控制所述燃料电池发动机和超级电容为所述驱动电机供电，且在所述超级电容电量低于预设值时，控制所述燃料电池发动机和所述镍氢电池为所述驱动电机供电。
2.如权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：所述燃料电池发动机、所述超级电容和所述镍氢电池并联后连接低压配电箱，所述低压配电箱分别通过低压供电线连接所述整车控制器、所述燃料电池控制器、所述超级电容管理器、所述镍氢电池管理器和所述电机控制器。
3.如权利要求2所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：还包括蓄电池组，所述蓄电池组连接所述低压配电箱，所述燃料电池发动机对所述蓄电池组充电，所述蓄电池组通过DC/DC变换器连接所述电源分配单元，所述蓄电池组在所述燃料电池发动机燃料耗尽时为所述驱动电机供电。
4.如权利要求3所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：所述蓄电池组连接所述低压配电箱，用于为所述动力控制***供电。
5.如权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：包括高压供氢***，所述高压供氢***包括受气模块、供氢管道和高压供氢控制器，所述燃料电池发动机设有燃料电池电堆，所述供氢管道一端连接所述受气模块，另一端连接所述燃料电池电堆，所述供氢管道上设有所述高压供氢控制器，所述高压供氢控制器CAN总线连接所述燃料电池控制器，所述燃料电池控制器通过所述高压供氢控制器控制所述高压供氢***的供氢流量。
6.如权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：所述超级电容设有第一充电线路，所述第一充电线路一端连接所述燃料电池发动机，另一端通过所述电源分配单元连接所述超级电容，所述燃料电池发动机为所述超级电容充电。
7.如权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：所述超级电容设有充电接口和第二充电线路，所述充电接口连接所述电源分配单元，所述电源分配单元通过所述第二充电线路连接所述超级电容。
8.如权利要求1所述的乘用车燃料电池发动机集成动力***，其特征在于：所述超级电容为超级锂离子电容。
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