CN215662984U - 一种氢燃料电池客车混合动力驱动*** - Google Patents

一种氢燃料电池客车混合动力驱动*** Download PDF

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李洪达
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Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池客车混合动力驱动***及方法，驱动***包括氢燃料电池单元、动力电池包、电子接口设备、电机控制器、驱动电机、传动装置、车轮和整车控制器，氢燃料电池单元通过与动力电池包串联，动力电池包通过电子接口设备与电机控制器电连接，电机控制器连接驱动电机，驱动电机连接传动装置，传动装置连接车轮，车轮、电机控制器、电子接口设备、动力电池包和氢燃料电池单元分别电连接整车控制器，整车控制器电连接制动踏板和加速踏板。本实用新型利用动力电池包可以回收汽车制动时的部分动能，增加整车的能量效率，提高氢燃料电池单元的效率，且大大降低了整车成本。

Description

一种氢燃料电池客车混合动力驱动***
技术领域
本实用新型属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种氢燃料电池客车混合动力驱动***。
背景技术
传统的内燃机汽车对于环境的污染已经不容小觑，雾霾、空气质量变差，还有温室效应等问题都与传统内燃机汽车有着很大的关系，因此加快新型汽车的发展已经迫在眉睫了。面对日益突出的环境问题和能源危机，世界各国都在大力发展新型汽车，而燃料电池汽车以其自身的优势成为了发展的重点领域之一。
燃料电池汽车是把燃料电池***作为汽车的动力的一类新能源汽车，燃料电池可以把化学能转换为电能。但是纯燃料电池汽车只有一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担，纯燃料电池***将氢气与氧气反应产生的电能通过总线传给驱动电机，驱动电机将电能转化成机械能再传给传动系，从而驱动汽车前进。该种电驱***结构简单、部件少、便于实现***控制、整体布置和整车轻量化，能量的传递效率与整车的燃料经济性高，但是其有着致命的缺点：1）对燃料电池***的功率要求较大，从而造成整车成本较高；2）不能对制动能量进行回收，存在能源浪费。
实用新型内容
基于上述问题，本实用新型提出一种氢燃料电池客车混合动力驱动***，利用氢燃料电池单元+动力电池包联合驱动的方式，降低整车成本，回收制动能量，提高整车能量利用率。
本实用新型采用的技术方案是，一种氢燃料电池客车混合动力驱动***，包括氢燃料电池单元、动力电池包、电子接口设备、电机控制器、驱动电机、传动装置、车轮和整车控制器，电子接口设备连接到氢燃料电池单元、动力电池包、电机控制器和整车控制器，整车控制器连接氢燃料电池单元、动力电池包、电机控制器、车轮测速传感器、制动踏板和加速踏板，电机控制器连接驱动电机，驱动电机通过传动装置连接车轮，车轮上安装车轮测速传感器。
优选地，氢燃料电池单元和动力电池包之间通过电子接口设备中的DC/DC变换器连接，动力电池包和电机控制器之间通过电子接口设备中的DC/AC变换器和DC/AC逆变器连接。
相较现有技术，本实用新型的有益效果是：
1）氢燃料电池单元和动力电池包一起为汽车提供动力，在汽车制动时，驱动电机变成发电机，动力电池包将储存回馈的能量，提高整车能量利用率，在氢燃料电池单元和动力电池包联合供能时，氢燃料电池单元的能量输出变化较为缓慢，随时间变化波动较小，能量需求变化高频部分由动力电池包担当，整车对氢燃料电池单元的功率要求较纯燃料电池***结构形式有很大的降低，从而大大降低了整车成本；
2）工作时氢燃料电池单元的效率较高，氢燃料电池单元受外界以及车辆行驶速度影响小，适合于车辆需要频繁启停、加速、低速运行的城市道路工况。
附图说明
图1为本实用新型的控制原理示意图；
图2为本实用新型氢燃料电池单元和动力电池包连接示意图；
图中标记：1、氢燃料电池单元，2、动力电池包，3、电子接口设备，31、DC/DC变换器，32、DC/AC变换器，33、DC/AC逆变器，4、电机控制器，5、驱动电机，6、传动装置，7、车轮，71、车轮测速传感器，8、整车控制器，9、制动踏板，10、加速踏板。
具体实施方式
以下将结合说明书附图对本实用新型进一步解释说明，以便于本领域专业技术人员理解。
实施例1：
如图1-2所示，一种氢燃料电池客车混合动力驱动***，包括氢燃料电池单元1、动力电池包2、电子接口设备3、电机控制器4、驱动电机5、传动装置6、车轮7和整车控制器8，车轮7上安装有车轮测速传感器71。电子接口设备3连接到氢燃料电池单元1、动力电池包2、电机控制器4和整车控制器8，整车控制器8连接氢燃料电池单元1、动力电池包2、电机控制器4、车轮测速传感器71、制动踏板9和加速踏板10，电机控制器4连接驱动电机5，驱动电机5通过传动装置6连接车轮7，所述传动装置为车桥。
具体地，氢燃料电池单元1和动力电池包2之间通过电子接口设备3中的DC/DC变换器31连接，动力电池包2和电机控制器4之间通过电子接口设备3中的DC/AC变换器32和DC/AC逆变器33连接。
如图2所示，氢燃料电池单元1和动力电池包2产生的电力通过变换器和逆变器传给驱动电机5用来驱动车轮7或者给动力电池包2进行充电。当驱动电机5需求功率大时，氢燃料电池单元1跟动力电池包2共同驱动，动力电池包2在氢燃料电池单元1的输出和驱动电机5的需求上面起调节中作用，而且动力电池包2作为辅助动力可以起到增加续驶里程的作用。
实施例2：
一种氢燃料电池客车混合动力驱动***的控制方法，该方法为：整车控制器8根据来自制动踏板9或加速踏板10的指令信号（制动指令信号或牵引指令信号），向电子接口设备3和电机控制器4发出指令信号，根据驱动电机5输入功率控制以氢燃料电池单元1供电或氢燃料电池单元1+动力电池包2的方式共同供电。具体而言，在急剧极速状态下，对应于峰值功率信号，氢燃料电池单元1与动力电池包2两者都向驱动电机5提供功率引擎；在制动状态下，驱动电机5运行于发电机状态，将部分制动能量转化为电能，并储存于动力电池包2中；当负载功率小于氢燃料电池单元1的额定功率时，动力电池包2中也能从氢燃料电池单元1得到能量，恢复其能量，因此动力电池包2不需要由车辆外部给予充电。
上述方法包括以下模式：
1）停顿模式：氢燃料电池单元1和动力电池包2都不向驱动电机5供给功率，氢燃料电池单元1可运行在空载状态下；
2）制动模式：氢燃料电池单元1运行于空载状态下，而动力电池包2依靠制动***运行特性吸收再生制动能量（通过制动时减速产生的热能转换成机械能、电能，并将其转换的电能储存于动力电池包中）；
3）牵引模式：
a、若受指令控制的驱动电机5输入功率大于氢燃料电池单元1的额定功率，则应用混合牵引模式，此时氢燃料电池单元1运行在其额定功率状态下，而剩余的功率需求由动力电池包2供应，氢燃料电池单元1的额定功率设置在氢燃料电池单元1最佳运行区的顶线处；
b、若受指令控制的驱动电机5输入功率小于氢燃料电池单元1预设的最小功率，且动力电池包2的储电量SOC小于20%时（需要充电），则氢燃料电池单元1以空载状态下运行，其一部分功率向驱动电机5供电，而另一部分功率对动力电池包2充电；若动力电池包2的储电量SOC大于90%时（不需要充电），则氢燃料电池单元1处于空载状态，且由动力电池包2单独驱动车辆，在后一情况下，动力电池包2提供的功率需大于受指令控制驱动电机5的输入功率；
c、若驱动电机5输入功率大于或等于氢燃料电池单元1所预设的最小功率，且小于氢燃料电池单元1的额定功率，同时动力电池包2的储电量SOC大于90%，则由氢燃料电池单元1单独驱动车辆；若动力电池包2需要充电，则氢燃料电池单元1以额定功率运行，其一部分功率用于驱动电机5，另一部分的功率向动力电池包2充电；
d、若驱动电机5输入功率等于氢燃料电池单元1的额定功率，则此时氢燃料电池单元1运行在其额定功率状态下，由氢燃料电池单元1单独驱动车辆待其消耗完，剩余的功率需求由动力电池包2供应。
本实用新型采用混合动力驱动***，主要由氢燃料电池单元1和动力电池包2组成，氢燃料电池单元1和动力电池包2连接，它们产生的电力通过变换器和逆变器传给驱动电机5用来驱动车轮7或者给动力电池包2进行电。在汽车制动时，驱动电机5变成发电机，动力电池包2将储存回馈的能量，提高整车能量利用率，作为辅助动力可以起到增加续驶里程的作用；在氢燃料电池单元1和动力电池包2联合供能时，氢燃料电池单元1的能量输出变化较为缓慢，随时间变化波动较小，能量需求变化高频部分由动力电池包2担当，整车对氢燃料电池单元1的功率要求较纯燃料电池***结构形式有很大的降低，从而大大降低了整车成本；并且氢燃料电池单元1的效率提高，受外界以及车辆行驶速度影响小，适合于车辆需要频繁启停、加速、低速运行的城市道路工况。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种氢燃料电池客车混合动力驱动***，其特征在于，包括氢燃料电池单元（1）、动力电池包（2）、电子接口设备（3）、电机控制器（4）、驱动电机（5）、传动装置（6）、车轮（7）和整车控制器（8），电子接口设备（3）连接到氢燃料电池单元（1）、动力电池包（2）、电机控制器（4）和整车控制器（8），整车控制器（8）连接氢燃料电池单元（1）、动力电池包（2）、电机控制器（4）、车轮测速传感器（71）、制动踏板（9）和加速踏板（10），电机控制器（4）连接驱动电机（5），驱动电机（5）通过传动装置（6）连接车轮（7），车轮上安装车轮测速传感器（71）。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池客车混合动力驱动***，其特征在于，所述氢燃料电池单元（1）和动力电池包（2）之间通过电子接口设备中的DC/DC变换器（31）连接，动力电池包（2）和电机控制器（4）之间通过电子接口设备中的DC/AC变换器（32）和DC/AC逆变器（33）连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113415179A (zh) * 2021-08-02 2021-09-21 奇瑞万达贵州客车股份有限公司 一种氢燃料电池客车混合动力驱动***及控制方法

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