CN109733211A - 氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，包括氢燃料电池、锂离子电池、永磁同步电机及电机控制器，氢燃料电池、锂离子电池分别通过氢燃料电池管理模块、锂离子电池管理模块与CAN总线连接，进而与整车控制器连接。采用上述技术方案，在满足电机系统需求的情况下可以给锂离子电池充电，达不到电机系统需求时，锂离子电池可以协同工作，保证了整车动力性能；能及时收集氢燃料电池充放电反应所放出的热量，有效避免了因温度过高导致的零部件不能正常工作，且可以确保两者可独立驱动车辆；实现了燃料电池内部动态响应特性和各个系统间的功率匹配；可以在没有氢气的情况下正常运行。
Description
技术领域
本发明属于混合动力汽车动力的技术领域。更具体地，本发明涉及一种氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统。另外，本发明还涉及该动力系统的控制方法。
背景技术
电动汽车是主要以车载电源为动力的汽车，由于其不产生排气污染，对环境几乎是“零污染”，具有广阔的发展前景。目前，人们对电动汽车的认可程度有赖于与现有燃油汽车的对比，主要集中在以下几个方面：1、驾驶性能，包括起步速度、超车性能等：2、充电速度，电动汽车充电时间在20分钟以内认为是可以接受：3、续航里程：4、偏远地区是否方便。
上述与燃油汽车相比较的各项指标，也正是电动汽车的短板，这主要取决于电动汽车所用的电池无法突破。电池的比功率决定了电动汽车不可能无限制的加装电池。电池的充放电速度决定了电动汽车的充放电速度不可能缩短至20分钟。充电站的大量建设需要投入巨额资金，并且充电时间的缩短，短时间内大电流放电，造成对小区内电网的冲击，也制约了电动汽车的发展。
为了解决电池短板的问题，人们开发了油电混合动力汽车，但其本质仍然是以燃油消耗为主，不能彻底解决燃油污染的问题。随着近年来氢燃料电池技术的发展，氢燃料电池再次出现在人们的视野中，氢燃料电池具有无污染产物、续航里程长等特点。
发明内容
本发明提供一种氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其目的是提高整车的动力性能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，包括氢燃料电池、锂离子电池、永磁同步电机及电机控制器；所述的氢燃料电池、锂离子电池分别通过氢燃料电池管理模块、锂离子电池管理模块与CAN总线连接，进而与整车控制器连接。
所述的氢燃料电池和锂离子电池各自设有独立的冷却系统。
所述的氢燃料电池的输出端与DCDC转换模块的输入端相连接；所述的DCDC转换模块的输出端、锂离子电池的输出端，通过两个绝缘端子并联接入电机控制器的输入端。
两个绝缘端子通过放电电阻连接。
所述的DCDC转换模块中设置超级电容单元。
所述的DCDC转换模块通过氢燃料电池管理模块与CAN总线连接，进而与整车控制器相连接。
所述的电机控制器通过CAN总线与整车控制器相连接。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统的控制方法，其技术方案是该动力系统工作模式如下：
1、仅锂离子电池工作模式：
车辆正常行驶时，锂离子电池管理模块控制锂离子电池上电工作，输出电能给电机系统驱动车辆行驶；
2、氢燃料电池和锂离子电池同时工作模式：
车辆正常行驶，氢燃料电池输出电能足以使电机系统驱动车辆时，锂离子电池作为储存氢燃料电池多余电能的装置；
氢燃料电池输出电能不满足电机系统需求时，锂离子电池补充电机系统缺少的电能，使得电机系统可以正常驱动车辆行驶。
本发明采用上述技术方案，在满足电机系统需求的情况下可以给锂离子电池充电，达不到电机系统需求时，锂离子电池可以协同工作，保证了整车动力性能；能及时收集氢燃料电池充放电反应所放出的热量，有效避免了因温度过高导致的零部件不能正常工作，且可以确保两者可独立驱动车辆；实现了燃料电池内部动态响应特性和各个系统间的功率匹配；可以在没有氢气的情况下正常运行。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明如下：
图1为本发明的结构示意图。
图中标记为：
1、氢燃料电池，2、氢燃料电池管理模块，3、DCDC转换模块，4、绝缘端子，5、放电电阻，6、电机控制器，7、永磁同步电机，8、锂离子电池，9、锂离子电池管理模块，10、整车控制器，11、CAN总线。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示本发明的结构，为一种氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，包括氢燃料电池1、锂离子电池8、永磁同步电机7及电机控制器6；可实时反应氢燃料电池的的动态情况，实现了氢燃料电池内部动态响应特性和各个系统间的功率分配问题。
氢燃料电池1和锂离子电池8可以同时作为整车动力源，也可以独立工作，为永磁同步电机7提供电能。
为了解决现有技术存在的问题，实现提高整车的动力性能的发明目的，本发明采取的技术方案为：
如图1所示，本发明的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其中，氢燃料电池1、锂离子电池8分别通过氢燃料电池管理模块2、锂离子电池管理模块9与CAN总线11连接，进而与整车控制器10连接。
采用上述技术方案，在满足电机系统需求的情况下可以给锂离子电池充电，达不到电机系统需求时，锂离子电池可以协同工作，保证了整车动力性能；能及时收集氢燃料电池充放电反应所放出的热量，有效避免了因温度过高导致的零部件不能正常工作，且可以确保两者可独立驱动车辆；实现了燃料电池内部动态响应特性和各个系统间的功率匹配；可以在没有氢气的情况下正常运行。
锂离子电池通过CAN总线与锂离子电池管理模块的采样信号输入端相连，氢燃料电池管理模块、锂离子电池管理模和电机控制器通过CAN总线与整车控制器相连。
所述的氢燃料电池1和锂离子电池8各自设有独立的冷却系统。
所述的氢燃料电池1的输出端与DCDC转换模块3的输入端相连接，使氢燃料电池输出的低压电转换为高压电输出。
所述的DCDC转换模块3的输出端、锂离子电池8的输出端，通过两个绝缘端子4并联接入电机控制器6的输入端。
所述绝缘端子4为高压绝缘柱；高压绝缘柱和电机控制器输入端正负极相连。
两个绝缘端子4通过放电电阻5连接。所述高压绝缘柱之间安装有放电电阻，使得整车下电后，DCDC转换模块中的超级电容储存的电能可以快速释放掉，以保证停车、检修时的安全性。
DCDC转换模块和氢燃料电池分别通过CAN总线与氢燃料电池管理模块的采样信号输入端相连，DCDC转换模块和氢燃料电池分别通过CAN总线与氢燃料电池管理模块的采样信号输入端相连。
所述DCDC转换模块输出端和锂离子电池输出端并联在高压绝缘柱上，使氢燃料电池既可以给锂离子电池充电，两个电池系统也可以分别独立工作给电机系统提供电能。
所述的DCDC转换模块3中含二极管和超级电容单元。
所述的DCDC转换模块3通过氢燃料电池管理模块2与CAN总线11连接，进而与整车控制器10相连接。
所述的电机控制器6通过CAN总线11与整车控制器10相连接。
为了实现与上述技术方案相同的发明目的，本发明还提供了以上所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统的控制方法，其技术方案是该动力系统工作模式如下：
1、仅锂离子电池工作模式：仅锂离子电池给电机提供电能，驱动车辆行驶；
车辆正常行驶时，锂离子电池管理模块9控制锂离子电池8上电工作，输出电能给电机系统驱动车辆行驶；
2、氢燃料电池和锂离子电池同时工作模式：锂离子电池的作用是储存和补充电能，主要由氢燃料电池发出的电能带动电机驱动车辆行驶。，
车辆正常行驶，氢燃料电池1输出电能足以使电机系统驱动车辆时，锂离子电池8作为储存氢燃料电池1多余电能的装置；
氢燃料电池1输出电能不满足电机系统需求时，锂离子电池8补充电机系统缺少的电能，使得电机系统可以正常驱动车辆行驶。
本发明的有益效果是：
1、本发明的氢燃料，锂离子电池组合式电动汽车动力系统，氢燃料电池随车辆运行持续发电，在满足电机系统需求的情况下可以给锂离子电池充电，达不到电机系统需求时，锂离子电池可以协同工作，保证了整车动力性能；
2、氢燃料电池和锂离子电池独立的冷却系统，分别由氢燃料电池管理模块和锂离子电池管理模块控制，能及时收集氢燃料电池充放电反应所放出的热量，有效避免了因温度过高导致的零部件不能正常工作，且可以确保两者可独立驱动车辆；
3、氢燃料电池管理模块通过CAN总线读取氢燃料电池和DCDC转换模块的工作信息，锂离子电池管理模块通过CAN总线读取锂离子电池的工作信息，整车控制器通过CAN总线和氢燃料电池管理模块和锂离子电池管理模块模块、电机控制器相连，从而实现了燃料电池内部动态响应特性和各个系统间的功率分配问题；
4、目前加氢站建设系统不完善，加氢难的问题依旧存在，而此动力系统可以在没有氢气的情况下正常运行。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，包括氢燃料电池(1)、锂离子电池(8)、永磁同步电机(7)及电机控制器(6)，其特征在于：所述的氢燃料电池(1)、锂离子电池(8)分别通过氢燃料电池管理模块(2)、锂离子电池管理模块(9)与CAN总线(11)连接，进而与整车控制器(10)连接。
2.按照权利要求1所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其特征在于：所述的氢燃料电池(1)和锂离子电池(8)各自设有独立的冷却系统。
3.按照权利要求1所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其特征在于：所述的氢燃料电池(1)的输出端与DCDC转换模块(3)的输入端相连接；所述的DCDC转换模块(3)的输出端、锂离子电池(8)的输出端，通过两个绝缘端子(4)并联接入电机控制器(6)的输入端。
4.按照权利要求3所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其特征在于：两个绝缘端子(4)通过放电电阻(5)连接。
5.按照权利要求3所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力统，其特征在于：所述的DCDC转换模块(3)中设置超级电容单元。
6.按照权利要求3所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其特征在于：所述的DCDC转换模块(3)通过氢燃料电池管理模块(2)与CAN总线(11)连接，进而与整车控制器(10)相连接。
7.按照权利要求1所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统，其特征在于：所述的电机控制器(6)通过CAN总线(11)与整车控制器(10)相连接。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的氢燃料与锂离子电池组合式电动汽车动力系统的控制方法，其特征在于：该动力系统工作模式如下：
1)、仅锂离子电池工作模式：
车辆正常行驶时，锂离子电池管理模块(9)控制锂离子电池(8)上电工作，输出电能给电机系统驱动车辆行驶；
2)、氢燃料电池和锂离子电池同时工作模式：
车辆正常行驶，氢燃料电池(1)输出电能足以使电机系统驱动车辆时，锂离子电池(8)作为储存氢燃料电池(1)多余电能的装置；
氢燃料电池(1)输出电能不满足电机系统需求时，锂离子电池(8)补充电机系统缺少的电能，使得电机系统可以正常驱动车辆行驶。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190510 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |