CN106740182A - 氢能燃料电池汽车的动力系统及其控制方法 - Google Patents

氢能燃料电池汽车的动力系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种氢能燃料电池汽车的动力系统，包括储氢介质罐、氢气析出反应釜、储氢介质传送泵、气液分离装置、氢气储存罐、氢能燃料电池、车载蓄电池和控制器，所述氢气储存罐设有用来感测其内氢气压力的压力传感器，所述控制器连接到所述压力传感器，所述控制器在所述压力传感器感测到的压力值不大于一预设压力值时控制所述储氢介质传送泵以一第一功率运行，所述控制器在所述压力传感器感测到的压力值大于所述预设压力值时控制所述储氢介质传送泵以一第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率，本发明还包括上述动力系统的控制方法。

Description

氢能燃料电池汽车的动力系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车动力技术领域，尤其涉及一种氢能燃料电池汽车的动力系统及其控制方法。
背景技术
随着世界全球气候恶化、石油危机加剧和人口剧增带来的影响不断加重，实行可持续能源发展战略迫在眉睫。氢是一种优质的能源载体，氢能燃料电池能够保证陆用、水用、航天及铁路交通工具足够的行驶里程，且比传统汽油、柴油内燃机车更环保。
氢能燃料电池汽车是新能源汽车的一种，氢能燃料电池通过电化学反应在不燃烧的情况下将氢的化学能直接转换为电能，氢能燃料电池的化学反应不会产生有害产物，因此氢能燃料电池汽车是无污染汽车，并且氢能燃料电池的能量转换效率比传统的内燃机要高，能量密度大，能量利用率高，氢能燃料来源广泛，因此氢能燃料电池汽车是新能源汽车发展的重要方向。
一般的氢能燃料电池汽车的动力系统包括氢能提供装置和氢能燃料电池，氢能提供装置中存储了液态氢源材料，工作时，这些液态氢能材料被预热后传送到填充有脱氢催化剂的脱氢反应器中，液态氢能材料在脱氢反应器里进行脱氢反应从而生成氢气，生成的氢气被输送到氢能燃料电池中与氧气进行电化学反应而产生电能，通过产生的电能驱动汽车运行，但由于脱氢反应难以进行有效控制，有时产生的氢气较多，有时产生的氢气较少，不利于氢能燃料电池汽车的稳定运行。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种可保证氢能燃料电池汽车稳定运行的动力系统。
本发明的实施例提供一种氢能燃料电池汽车的动力系统，包括储氢介质罐、氢气析出反应釜、储氢介质传送泵、气液分离装置、氢气储存罐、氢能燃料电池、车载蓄电池和控制器，所述氢气储存罐设有用来感测其内氢气压力的压力传感器，所述控制器连接到所述压力传感器，所述控制器在所述压力传感器感测到的压力值不大于一预设压力值时控制所述储氢介质传送泵以一第一功率运行，所述控制器在所述压力传感器感测到的压力值大于所述预设压力值时控制所述储氢介质传送泵以一第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率。
进一步地，所述控制器包括泵控制单元，所述泵控制单元连接到所述储氢介质传送泵并对其运行功率进行控制。
进一步地，所述控制器包括控制处理单元，所述控制处理单元连接到所述氢气储气罐的压力传感器，并接收所述压力传感器感测到的氢气压力信号。
进一步地，所述控制器包括蓄电池电量监测单元，所述控制处理单元查看所述蓄电池电量监测单元监测到的电池电量小于一第一预设值时开启所述储氢介质传送泵以一第一功率运行。
进一步地，所述控制器包括蓄电池电量监测单元，所述控制处理单元查看所述蓄电池电量监测单元监测到的电池电量大于一第二预设值时关闭所述储氢介质传送泵，所述第二预设值大于所述第一预设值。
一种氢能燃料电池汽车动力系统的控制方法，包括如下步骤：
查看连通到一氢能燃料电池的氢气储存罐中的氢气压力是否大于一预设压力值；
若不大于所述预设压力值，控制用来传输储氢介质的一储氢介质传送泵一第一功率运行；及
若大于所述预设压力值，控制所述储氢介质传送泵一第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率。
进一步地，在所述车载蓄电池的电池电量小于一第一预设值时启动所述储氢介质传送泵，在所述车载蓄电池的电池电量大于一第二预设值时关闭所述储氢介质传送泵，所述第二预设值大于所述第一预设值。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明的氢能燃料电池汽车的动力系统可根据氢气储存罐中的氢气压力，调节储氢介质的传送流速，从而有利于动力系统的平稳运行。
附图说明
图1是本发明氢能燃料电池汽车的动力系统的一组成图。
图2是图1的氢能燃料电池汽车的一控制器的一组成图。
图3是本发明氢能燃料电池汽车的动力系统的控制方法的一流程图。
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氢能燃料电池汽车的动力系统，该动力系统包括储氢介质罐10、氢气析出反应釜20、储氢介质传送泵30、气液分离装置40、氢气储存罐50、氢能燃料电池60、直流转换器61、车载蓄电池62、电机63和控制器70。
储氢介质罐10包括相互隔离的储氢介质存放室11和储氢介质回收室12，储氢介质存放室11中存有吸收了氢气的介质，这种介质作为氢的载体一般以液态的形式存在，从而方便储存、运输和传送；储氢介质存放室11通过传输管道连接到反应釜20的一加热装置21中，储氢介质传送泵30设置在储氢介质存放室11和加热装置21之间的管道上。
氢气析出反应釜20中存放有催化剂，储氢介质被储氢介质传送泵30从储氢介质存放室11中传送到反应釜20的加热装置21中后，加热装置21对储氢介质加热到一定的温度，如200~300℃，储氢介质在催化剂的作用下将氢气析出。
氢气析出反应釜20通过管道连接到气液分离装置40，气液分离装置40通过管道连接到氢气储存罐50和储氢介质罐10的储氢介质回收室12，析出的氢气和析出了氢气的储氢介质从氢气析出反应釜20中传送到气液分离装置40中，并在气液分离装置40中进行气液分离，气态的氢气被传送到氢气储存罐50中，液态的储氢介质回流到储氢介质回收室12中并可被循环使用。
氢气储存罐50设有一压力传感器51，所述压力传感器51用来感测氢气储存罐50中的气压大小，所述氢气储存罐50通过管道将氢气输送给所述氢能燃料电池60，所述氢能燃料电池60通过电化学反应在不燃烧的情况下将氢的化学能直接转换为电能，所述电能被输送到所述直流转换器61，所述直流转换器61将电能转化为符合充电要求的直流电压，从而对车载蓄电池62充电；氢能燃料电池汽车运行时，车载蓄电池62对电机63供电，从而驱动氢能燃料电池汽车运行；所述氢能燃料电池60设有一冷却系统69用来冷却该氢能燃料电池60，从而保证氢能燃料电池60稳定运行。
请一并参阅图1和图2，所述控制器70连接到储氢介质传送泵30、压力传感器51和车载蓄电池62，所述控制器70包括一泵控制单元71、一蓄电池电量监测单元73和一控制处理单元74，所述泵控制单元71连接到储氢介质传送泵30，用来控制储氢介质传送泵30传送储氢介质的流速；所述蓄电池电量监测单元73用来监测所述车载蓄电池的电量，所述控制处理单元74分别连接到所述泵控制单元71和蓄电池电量监测单元73，所述控制处理单元74还连接到所述氢气储气罐50的压力传感器51，并接收压力传感器51感测到的氢气压力信号。
请参阅图3，其为控制处理单元74根据氢气压力信号和蓄电池的电量情况对动力系统进行控制的流程图。
步骤301，控制处理单元74查看蓄电池电量监测单元73监测到的电池电量是否小于车载蓄电池62容量的一第一预设值，例如小于车载蓄电池62容量的40%；若是，到步骤303；若不是，到步骤302。
步骤302，控制处理单元74查看蓄电池电量监测单元73监测到的电池电量是否大于车载蓄电池62容量的一第二预设值，例如大于车载蓄电池62容量的95%；若是，到步骤308；若不是，到步骤303。
步骤303，泵控制单元71控制储氢介质传送泵30启动，并让储氢介质传送泵30以第一功率运行，则储氢介质传送泵30将储氢介质存放室11中的储氢介质传送到氢气析出反应釜20中。
步骤304，氢气析出反应釜20的加热装置21对储氢介质加热到一定的温度，而后储氢介质在催化剂的作用下将氢气析出，析出的氢气流经气流分离装置40和氢气储存罐50后被输送给氢能燃料电池。
步骤305，控制处理单元74查看压力传感器51感测到的氢气压力是否大于一预设压力值，例如8个标准大气压，若是，到步骤306；若不是，到步骤307。
步骤306，控制处理单元74控制储氢介质传送泵30以一第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率，从而减少氢气析出反应釜20的氢气产出量，而后回到步骤301。
步骤307，控制处理单元74控制储氢介质传送泵30继续以第一功率运行，而后回到步骤301。
步骤308，泵控制单元71关闭储氢介质传送泵30，而后回到步骤301。
上述氢能燃料电池汽车的动力系统可根据氢气储存罐50中的氢气压力，调节储氢介质的传送流速，从而有利于动力系统的平稳运行。
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 (7)

1.一种氢能燃料电池汽车的动力系统，包括储氢介质罐、氢气析出反应釜、储氢介质传送泵、气液分离装置、氢气储存罐、氢能燃料电池和车载蓄电池，其特征在于：所述氢能燃料电池汽车的动力系统还包括控制器，所述氢气储存罐设有用来感测其内氢气压力的压力传感器，所述控制器连接到所述压力传感器，所述控制器在所述压力传感器感测到的压力值不大于一预设压力值时控制所述储氢介质传送泵以一第一功率运行，所述控制器在所述压力传感器感测到的压力值大于所述预设压力值时控制所述储氢介质传送泵以一第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率。
2.如权利要求1所述的氢能电池汽车的动力系统，其特征在于：所述控制器包括泵控制单元，所述泵控制单元连接到所述储氢介质传送泵并对其运行功率进行控制。
3.如权利要求1所述的氢能电池汽车的动力系统，其特征在于：所述控制器包括控制处理单元，所述控制处理单元连接到所述氢气储气罐的压力传感器，并接收所述压力传感器感测到的氢气压力信号。
4.如权利要求3所述的氢能电池汽车的动力系统，其特征在于：所述控制器包括蓄电池电量监测单元，所述控制处理单元查看所述蓄电池电量监测单元监测到的电池电量小于一第一预设值时开启所述储氢介质传送泵以一第一功率运行。
5.如权利要求4所述的氢能电池汽车的动力系统，其特征在于：所述控制器包括蓄电池电量监测单元，所述控制处理单元查看所述蓄电池电量监测单元监测到的电池电量大于一第二预设值时关闭所述储氢介质传送泵，所述第二预设值大于所述第一预设值。
6.一种氢能燃料电池汽车动力系统的控制方法，包括如下步骤：
查看连通到一氢能燃料电池的氢气储存罐中的氢气压力是否大于一预设压力值；
若不大于所述预设压力值，控制用来传输储氢介质的一储氢介质传送泵一第一功率运行；及
若大于所述预设压力值，控制所述储氢介质传送泵一第二功率运行，所述第二功率小于所述第一功率。
7.如权利要求6所述的氢能燃料电池汽车动力的控制方法，其特征在于：还包括如下步骤：在所述车载蓄电池的电池电量小于一第一预设值时启动所述储氢介质传送泵，在所述车载蓄电池的电池电量大于一第二预设值时关闭所述储氢介质传送泵，所述第二预设值大于所述第一预设值。
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