CN104859479B - 氢电混合动力轿车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢电混合动力轿车，包括氢电动力源，所述氢电动力源是燃料电池和二次电池两种动力源混合的混合动力源；燃料电池和铅酸电池或镍氢电池两种动力源混合的混合动力源的混合度范围为0.4‑0.7；燃料电池和锂电池两种动力源混合的混合动力源的混合度范围为0.5‑0.8。在满足车辆动力性要求（最高车速≥90km/h，百公里加速时间≤13.6s，爬坡度≥25%）的前提下，氢燃料经济性和电池寿命最佳。
Description
本申请是申请号：201210528622.2、申请日:2012.12.11、名称“性能优异的氢电混合动力车”的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种氢电混合动力车。
背景技术
随着科学技术的发展，人们的生活水平得到很大提高，但是由于人们过度利用现代交通工具而造成化石能源危机和环境逐步恶化，进而威胁到汽车工业的发展。基于此种情形，寻求一种既能利用可再生能源而又不污染环境的新能源车受到国际社会的极大关注。氢电混合动力车是一种新能源车，而且是一种环保车，它具有能量转化效率高、环境污染小等优点，从而成为汽车工业研发的热点。
目前纯电动车的缺点是续驶里程短、充电时间长；燃料电池车的缺点是低温启动性能差、燃料电池寿命短、不能回收制动能量等；油电混合动力车的缺点是仍消耗石油能源这种不可再生资源、排放有害气体，还不是真正意义上的环保车；燃料电池车示范运行时存在的问题说明，采用一种新的混合动力车，解决目前一些新能源车存在的问题，是非常必要的；而且燃料电池用在分布电站和基站上寿命较长，但是用在汽车上的寿命却远远小于在分布电站上使用，充分说明其工作条件对燃料电池影响较大。目前燃料电池车虽然也有电池，但电池功率较小，只是为了启动时给仪表供电，带动风扇供氧、供氢等需要，所以功率较小。此外，燃料电池车和其他车辆一样，也经常启停、加减速频繁等，不仅造成燃料电池寿命大大缩短，而且也使氢气用量增加。所以，为了提高燃料电池混合动力车（FCHV）动力系统的燃料电池、蓄电池和电机之间工作的协调性，解决整车的动力性、寿命和燃料经济性问题成为关键。
它在正常速度行驶状态由燃料电池系统供应电能，在加速时由充电电池补充电能，而在减速或怠速状态时这可由燃料电池系统给充电电池充电，其优点是：让燃料电池系统始终保持在恒定输出功率状态下运行，即较佳的工作状态下运行，避免负载响应过度，可提高其运行寿命和获得小的燃料消耗；同时，充电电池可以确保加速所需要的高功率放电要求，如附加超级电容，还可以回收刹车时的能量；更重要的是有充电电池动力，这样不仅可在氢气耗尽且无法马上加氢时提供动力，大大提高了燃料电池整车的可靠性和方便性。根据目前燃料电池车、纯电动车和油电（即内燃机-动力电池）混合动力车运行存在的上述问题，氢电混合动力车是目前一个很好的发展方向。同时，氢电混合动力系统也将是目前燃料电池车发展的一个方向，而且氢电混合动力车继承了传统汽车的许多优良性能，如高速度、加速性能、长距离行驶以及安全舒适等，同时克服了纯电动汽车以及油电混合动力车的上述缺点，适应了当今社会可持续发展的要求。然而，如何解决混合度问题将成为氢电混合动力车的一个关键技术问题，即燃料电池和充电电池两种动力源的功率如何匹配，才能实现最佳的氢燃料经济性。
目前，燃料电池车是以燃料电池为唯一动力，就像目前大多数汽车以燃油发动机为唯一动力一样。与目前汽车为了提高节油和降低排放，而出现了油电混合动力车（即内燃机-充电电池）类似，为了解决目前燃料电池车燃料电池寿命短，启动时功率低，加速慢，反复启动时耗氢量大等不足，我们提出了一种燃料电池-充电电池混合动力车，我们将其简称为氢电混合动力车。该充电电池具有较大的功率，能在车辆刚启动且速度较低时为主带动车辆行驶，而且在氢燃料耗尽时，还可单独提供动力，供车辆行驶到加氢站。能很好解决目前燃料电池车存在的不足，是未来燃料电池车一个很好的发展方向，将大大促进燃料电池车的发展。
目前，供氢电混合动力车用的燃料电池已不是问题，用的充电电池和超级电容也不是问题，关键是燃料电池和二次（充电）电池的匹配及混合问题。所谓混合度是指多动力源系统共同驱动车辆时，涉及到动力源功率匹配的问题，即混合度的问题，具体到氢电混合动力车，也就是说根据电机功率，选择多大功率的燃料电池和多大功率的电池问题。在满足车辆动力性指标的前提下，考虑到满足车辆行驶时的各种工况和路况等因素，实现最低的燃料消耗和最长电池寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料经济性好，性能好的性能优异的氢电混合动力车。
本发明的技术解决方案是：
一种性能优异的氢电混合动力车，包括氢电动力源，其特征是：所述氢电动力源是燃料电池和二次电池两种动力源混合的混合动力源；所述二次电池是铅酸蓄电池、镍氢电池或锂电池；燃料电池和铅酸蓄电池或镍氢电池两种动力源混合时的混合动力源的混合度范围为0.4-0.7；燃料电池和锂电池两种动力源混合的混合动力源的混合度范围为0.5-0.8。在满足车辆动力性要求（最高车速≥90km/h，百公里加速时间≤13.6s，爬坡度≥25%）的前提下，氢燃料经济性最佳。
说明：二次电池即充电池，也叫蓄电池等。
燃料电池和铅酸（或镍氢）蓄电池两种动力源混合的混合动力源的混合度为0.597。在满足车辆动力性要求（最高车速≥90km/h，百公里加速时间≤13.6s，以16.1km/h爬坡时的爬坡度≥25%）的前提下，氢燃料经济性最佳。
燃料电池和锂电池两种动力源混合的混合动力源的混合度为0.694。在满足车辆动力性要求（最高车速≥90km/h，百公里加速时间≤13.6s，以32.2km/h爬坡时的爬坡度≥25%）的前提下，氢燃料经济性最佳。
混合度等于燃料电池功率除以电机峰值功率，电机峰值功率等于燃料电池功率与充电电池功率之和。
混合度控制通过软件编写和车载电脑系统根据车辆行驶状态来控制执行单元实行动力混合。
本发明氢燃料经济性好，性能好，电池寿命长。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1：燃料电池和铅酸电池两种动力源混合
一种氢电混合动力轿车，采用燃料电池和铅酸蓄电池两种动力源混合的混合动力源，燃料电池和铅酸蓄电池的功率分别为37kW和25kW，此时混合度为0.597，在FTP（美国工况）和ECE_EUDC（欧洲工况）两种工况下百公里氢消耗最少，达到64.8L和65.9L，此时最高车速≥90km/h，百公里加速时间为13.5s，以16.1km/h爬坡时的爬坡度为28.1%，满足车辆动力性要求。
实施例2：燃料电池和锂电池两种动力源混合
一种氢电混合动力轿车，采用燃料电池和锂电池两种动力源混合的混合动力源；燃料电池和锂电池的功率分别为43kW和19kW，此时混合度为0.694，在FTP（美国工况）和ECE_EUDC（欧洲工况）两种工况下百公里氢消耗最少，分别达到42.8L和43.6L，此时最高车速≥90km/h，百公里加速时间为13.3s，以32.2km/h爬坡时的爬坡度为34.7%，满足车辆动力性要求。
Claims (1)
1.一种氢电混合动力轿车，包括氢电动力源，其特征是：采用燃料电池和锂电池两种动力源混合的混合动力源；燃料电池和锂电池的功率分别为43kW和19kW，此时混合度为0.694，在FTP和ECE_EUDC两种工况下百公里氢消耗最少，分别达到42.8L和43.6L，此时最高车速≥90km/h，百公里加速时间为13.3s，以32.2km/h爬坡时的爬坡度为34.7％，满足车辆动力性要求。
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