CN110126623A - 一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拖挂车的燃料电池‑蓄电池动力系统，所述燃料电池‑蓄电池动力系统设置在拖挂车上，所述拖挂车包括牵引车、挂车、电机、传动系统，所述传动系统、电机均设置在牵引车上；所述电机与传动系统连接；所述牵引车、挂车均设有前轮、后轮；所述燃料电池‑蓄电池动力系统包括燃料电池系统、蓄电池系统、能量管理控制器；所述燃料电池系统设置在牵引车上，所述蓄电池设置在挂车上；所述燃料电池系统的输出端与电机的输入端连接；所述蓄电池系统的输出端与电机的输入端设置可拆卸连接；所述能量管理控制器分别与燃料电池系统、蓄电池系统连接；通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机工作。
Description
技术领域
本发明涉及新能源汽车技术领域，更具体的，涉及一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统。
背景技术
随着传统车辆的急剧增长，化石燃料引起的环境污染日渐严重，使新能源汽车的研发逐渐成为研究热点。普通柴油机拖挂车普遍存在燃油经济性差、排放污染严重等缺点。
随着新能源燃料电池、蓄电池技术的日趋成熟，新能源燃料电池、蓄电池作为汽车动力源在汽车上得到了成功和发展。若将普通柴油机拖挂车改为普通纯电动拖挂车，虽然可以达到节能、低排放、低污染的效果，但是纯电动拖挂车存在充电时间长、续航里程短等缺点会降低运输的效率，降低行业经济性。
如何实现纯电动拖挂车在节能减排的基础上解决充电时间长、续航里程短而导致降低运输效率，降低运输行业经济性的问题成为电动牵挂车领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有柴油机牵挂车燃油经济性差、排放差的缺点以及纯电动牵挂车充电时间长、运输效率低的问题，提供了一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其提高续航里程、解决了由于蓄电池充电时间长，导致运输效率低下。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，所述燃料电池-蓄电池动力系统设置在拖挂车上，所述拖挂车包括牵引车、挂车、电机、传动系统，所述传动系统、电机均设置在牵引车上；所述电机的输出轴与传动系统的输入端连接；所述牵引车、挂车均设有前轮、后轮；所述传动系统与牵引车的后轮传动连接；所述燃料电池-蓄电池动力系统包括燃料电池系统、蓄电池系统、能量管理控制器；所述燃料电池系统设置在牵引车上，所述蓄电池系统设置在挂车上；所述燃料电池系统的输出端与电机的输入端连接；所述蓄电池系统的输出端与电机的输入端可拆卸连接；所述能量管理控制器分别与燃料电池系统、蓄电池系统连接；通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机工作。
本发明所述能量管理控制器用于对蓄电池系统、燃料电池系统的电流、电压、温度、SOC、SOH进行检测，同时还具有绝缘耐压检测、漏电检测，并控制蓄电池系统、燃料电池系统充放电。
本发明通过在拖挂车的牵引车上设置燃料电池系统，在挂车上设置蓄电池系统，利用牵引车与挂车可拆卸连接工作方式，将蓄电池系统设置可拆卸的与电机连接，通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合电机工作。当拖挂车在运输过程中，即挂车挂接着牵引车时，能量管理控制器控制燃料电池系统与蓄电池系统配合作为动力源驱动电机工作，使拖挂车能达到所需的功率。当拖挂车运输达到目的地时，无需对蓄电池系统进行充电，只需更换挂车即可实现更换蓄电池系统，从而减少牵引车返程的空载率，并最大限度地节约等候装载的时间。将更换的蓄电池系统与电机、能量管理控制器连接好即可，并可实现快速运输货物。将更换下来的蓄电池系统进行单独充电处理。当拖挂车脱挂工作时(仅所述牵引车工作)，能量管理控制器控制所述燃料电池系统单独工作，燃料电池系统作为牵引车的动力源可以满足牵引车各种工况行驶时的功率需求。
优选地，所述燃料电池系统包括燃料储存罐、燃料电池、单向DC/DC转换器；所述燃料电池的输入端与所述燃料储存罐连接，燃料电池的输出端通过所述单向DC/DC转换器连接到所述电机的输入端；所述燃料电池与能量管理控制器连接。所述能量管理控制器用于对燃料电池的电流、电压、温度、SOC、SOH检测，并控制燃料电池充放电。
进一步地，所述燃料电池系统还包括超级电容、双向DC/DC转换器；所述超级电容通过所述双向DC/DC转换器连接到电机的输入端，所述超级电容通过双向DC/DC转换器吸收电机富余的能量，避免能量浪费；所述超级电容与能量管理控制器连接；所述能量管理控制器用于控制超级电容的充放电。
进一步地，所述蓄电池系统包括蓄电池，所述蓄电池的输出端与电机的输入端连接；所述蓄电池与能量管理控制器连接，本发明所述的蓄电池包括蓄电池单体，所述的能量管理控制器用于检测蓄电池单体的电压、温度，蓄电池的电流，SOC，SOH，并控制蓄电池充放电。
再进一步地，所述蓄电池系统还包括第二制动能量回收装置；所述第二制动能量回收装置设置在挂车的前轮或后轮上；所述第二制动能量回收装置的输出端与蓄电池的输入端连接，将挂车制动产生的能量储存回蓄电池中，避免能量损耗与浪费。
再进一步地，所述燃料电池系统还包括第一制动能量回收装置；所述第一制动能量回收装置设置在牵引车的前轮上，第一制动能量回收装置的输出端与所述超级电容的输入端连接，将牵引车因制动产生的能量储存在超级电容上，实现重新利用，避免能量损耗与浪费。
再进一步地，所述蓄电池包括钴酸锂电池、锰酸电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池。
再进一步地，所述燃料电池包括氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池。
再进一步地，所述能量管理控制器包括主控模块、第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元，所述主控模块分别与第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元通信连接；所述第一从控单元与燃料电池连接；第二从控单元与超级电容连接；所述第三控制单元与蓄电池连接。所述第三控制单元在实际应用中与蓄电池设置模块化，第三控制单元可拆卸的与主控模块通信连接。
进一步地，所述拖挂车还包括设置在挂车上的第二电机、第二传动系统，所述蓄电池的输出端与第二电机的输入端连接，所述第二电机与第二传动系统连接；所述第二传动系统与第二制动能量回收装置连接，所述第二传动系统与挂车的前轮或后轮连接。在挂车上设置第二电机、第二传动系统，实现挂车也能主动驱动，降低牵引车的各种机械损耗。
本发明的有益效果如下：
1.本发明采用燃料电池和蓄电池作为拖挂车的动力源，不仅可以消除普通拖挂车柴油机的污染大耗油严重的问题，达到节能环保的效果。
2.本发明通过在牵引车上设置燃料电池系统，在挂车上设置蓄电池系统，通过能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机工作。从而实现在脱挂后可直接更换一个充满电的蓄电池的挂车，并对更换下去的挂车上的蓄电池进行充电，解决了由于蓄电池充电时间长，不能及时工作的问题，大大提高拖挂车的运输的效率，此外蓄电池交替使用还可以增加蓄电池的使用寿命。
3.本发明在挂车上设置第二电机、第二传动系统，实现在有挂车模式下的加速与爬坡工况中将拖挂车变为具有全轮驱动特性的拖挂车，不仅拖挂车的行进效率、牵引力控制和行驶稳定性得到增强，而且还可以降低牵引车的各种机械损耗。
附图说明
图1是实施例1中燃料电池-蓄电池动力系统的拓扑结构图。
图2是实施例1中蓄电池和第二制动能量回收装置在挂车上的布置简图。
图3是牵引车动力系统的布置简图。
图4是实施例2中燃料电池-蓄电池动力系统的拓扑结构图。
图5是实施例2中挂车动力系统的布置简图。
图中，1-燃料储存罐，2-燃料电池，3-单向DC/DC转换器，4-双向DC/DC装换器，5-超级电容，6-第一制动能量回收装置，7-电机，8-传动系统，9-蓄电池，10-第二制动能量回收装置，11-第二电机，12-第二传动系统，附图中箭头方向为能量传递方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图1，图2，图3所示，一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，所述燃料电池-蓄电池动力系统设置在拖挂车上，所述拖挂车包括牵引车、挂车、电机7、传动系统8，所述传动系统8、电机7均设置在牵引车上；所述电机7的输出轴与传动系统8的输入端连接；所述牵引车、挂车均设有前轮、后轮；所述传动系统8与牵引车的后轮设置连接；还包括燃料电池系统、蓄电池系统、能量管理控制器；所述燃料电池系统设置在牵引车上，所述蓄电池系统设置在挂车上；所述燃料电池系统的输出端与电机7的输入端连接；所述蓄电池系统的输出端与电机7的输入端设置可拆卸连接；所述能量管理控制器分别与燃料电池系统、蓄电池系统连接；通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机7工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机7工作。
本实施例所述能量管理控制器用于对蓄电池系统、燃料电池系统的电流、电压、温度、SOC、SOH进行检测，同时还具有绝缘耐压检测、漏电检测，并控制蓄电池系统、燃料电池系统充放电。
本实施例通过在拖挂车的牵引车上设置燃料电池系统，在挂车上设置蓄电池系统，利用牵引车与挂车可拆卸连接工作方式，将蓄电池系统设置可拆卸的与电机7连接，通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机7工作。当拖挂车在运输过程中，即挂车挂接牵引车时，能量管理控制器控制燃料电池系统与蓄电池系统配合作为动力源驱动电机7工作，使拖挂车能达到所需的功率。当拖挂车运输达到目的地时，无需对蓄电池系统进行充电，只需更换挂车即可实现更换蓄电池，从而减少牵引车返程的空载率，并最大限度地节约等候装载的时间。将更换的蓄电池系统与电机7、能量管理控制器连接好即可，并可实现快速运输货物。将更换下来的蓄电池系统进行单独充电处理。拖挂车脱挂工作时(仅所述牵引车工作)，能量管理控制器控制所述燃料电池系统单独工作，燃料电池系统作为牵引车的动力源可以满足牵引车各种工况行驶时的功率需求。
如图3所示，所述燃料电池系统包括燃料储存罐1、燃料电池2、单向DC/DC转换器3；所述燃料电池2的输入端与所述燃料储存罐1连接，燃料电池2的输出端通过所述单向DC/DC转换器3连接到所述电机7的输入端；所述燃料电池2与能量管理控制器连接。所述能量管理控制器用于对燃料电池2的电流、电压、温度、SOC、SOH检测，并控制燃料电池充放电。
如图3所示，所述燃料电池系统还包括超级电容5、双向DC/DC转换器4；所述超级电容5通过所述双向DC/DC转换器4连接到电机7的输入端，所述超级电容5通过双向DC/DC转换器4吸收电机7富余的能量，避免能量浪费；所述超级电容5与能量管理控制器连接；所述能量管理控制器用于控制超级电容5的充放电。
如图2所示，所述蓄电池系统包括蓄电池9，所述蓄电池9的输出端与电机7的输入端连接；所述蓄电池9与能量管理控制器连接，本发明所述的蓄电池包括蓄电池单体，所述的能量管理控制器用于检测蓄电池单体的电压、温度，蓄电池9的电流，SOC，SOH，并控制蓄电池充放电。
如图2所示，所述蓄电池系统还包括第二制动能量回收装置10；所述第二制动能量回收装置10设置在挂车的前轮或后轮上；所述第二制动能量回收装置10的输出端与蓄电池9的输入端连接，将挂车制动产生的能量储存回蓄电池9中，避免能量损耗与浪费。
如图3所示，所述燃料电池系统还包括第一制动能量回收装置6；所述第一制动能量回收装置6设置在牵引车的前轮上，第一制动能量回收装置6的输出端与所述超级电容5的输入端连接，将牵引车因制动产生的能量储存在超级电容5上，实现重新利用，避免能量损耗与浪费。
所述蓄电池9包括钴酸锂电池、锰酸电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池。
所述燃料电池2包括氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池。
所述能量管理控制器包括主控模块、第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元，所述主控模块分别与第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元通信连接；所述第一从控单元与燃料电池2连接；第二从控单元与超级电容5连接；所述第三控制单元与蓄电池9连接。所述第三控制单元在实际应用中与蓄电池9设置模块化，第三控制单元可拆卸的与主控模块通信连接。
本实施例在蓄电池的正极或负极端串联继电器，或在蓄电池单体组成的模组之间串联继电器，所述能量管理控制器控制继电器的通断，实现对蓄电池的充放电。同理在超级电容的正极或负极，在燃料电池的正极或负极均串联继电器，所述能量管理控制器控制继电器的通断，实现对超级电容、燃料电池的充放电。
根据拖挂车工作状况，本实施例有以下工作模式：
一、有挂车模式
所述蓄电池9安装在所述挂车上，当所述挂车与所述牵引车接合同时可将蓄电池动力源接入到含燃料电池2和超级电容5的牵引车动力系统中共同组成拖挂车燃料电池-蓄电池动力系统，且当蓄电池9接入后，所述能量管理控制器可同时控制所述燃料电池2、所述超级电容5和所述蓄电池9的能量输出分配。而且此时蓄电池9成为拖挂车动力系统的主要动力源，而安装在牵引车上的燃料电池2和超级电容5组成的牵引车动力系统成为动力辅助系统，此外，安装在挂车上的第二制动能量回收装置10在制动时可以将制动能量回收并储存在蓄电池9中，而安装在牵引车上的第一制动能量回收装置6在制动时可以将制动能量回收并存储于超级电容5里，且所述超级电容5可通过双向DC/DC转换器4吸收电机7富余的能量。
在正常行驶时，所述能量管理控制器控制和分配蓄电池9和燃料电池2的输出功率，装在挂车上的蓄电池9输出功率为主要动力源，燃料电池2通过单向DC/DC转换器3输出功率进行辅助；在减速制动时，挂车上的第二制动能量回收装置10回收制动能量并为蓄电池9充电，牵引车的第一制动能量回收装置6回收制动能量存储于超级电容5中为加速工况做准备；在加速或爬坡行驶时，在能量管理控制器的控制下，蓄电池9、燃料电池2和超级电容5同时工作以满足加速时的功率需求。
二、脱挂模式
在脱挂时(即仅有牵引车)，此时拖挂车的动力源系统如图3所示，燃料电池系统作为牵引车的动力源。由于脱挂后仅有牵引车，牵引车的负载减少很多，所以此时牵引车行驶所需功率较低，由燃料电池2和超级电容5组成的牵引车动力系统提供能量已满足需求。
正常行驶时，能量管理控制器控制燃料电池2通过单向DC/DC转换器3输出功率保证牵引车正常行驶需求；减速制动时，牵引车前轮安装的第一制动能量回收装置6回收制动能量存储于超级电容5中为加速工况做准备；加速或爬坡行驶时，能量管理控制器同时控制燃料电池2和超级电容5工作以满足牵引车加速时的功率需求。
在本实施例中，所述拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，不仅可以消除普通牵挂车柴油机的污染大耗油严重的问题，达到节能环保的效果。此外，在脱挂后可直接接上另外一个含有充满电的蓄电池9的挂车，解决蓄电池9充电而拖挂车不能工作的问题，大大提高甩挂运输的效率，此外蓄电池9交替使用还可以增加蓄电池的使用寿命。
实施例2
如图3，图4，图5所示，一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，所述燃料电池-蓄电池动力系统设置在拖挂车上，所述拖挂车包括牵引车、挂车、电机7、传动系统8，所述传动系统8、电机7均设置在牵引车上；所述电机7的输出端与传动系统8的输入端连接；所述牵引车、挂车均设有前轮、后轮；所述传动系统8与牵引车的后轮设置连接；还包括燃料电池系统、蓄电池系统、能量管理控制器；所述燃料电池系统设置在牵引车上，所述蓄电池系统设置在挂车上；所述燃料电池系统的输出端与电机7的输入端连接；所述蓄电池系统的输出端与电机7的输入端设置可拆卸连接；所述能量管理控制器分别与燃料电池系统、蓄电池系统连接；通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机7工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机7工作，如图5所示，所述拖挂车还包括设置在挂车上的第二电机11、第二传动系统12，所述蓄电池系统的输出端与第二电机11的输入端连接，所述第二电机11与第二传动系统12连接；所述第二传动系统12与第二制动能量回收装置10连接，所述第二传动系统12与挂车的前轮连接或第二传动系统12与挂车的后轮连接。
本实施例所述能量管理控制器用于对蓄电池系统、燃料电池系统的电流、电压、温度、SOC、SOH进行检测，同时还具有绝缘耐压检测、漏电检测，并控制蓄电池系统、燃料电池系统充放电。
本实施例通过在拖挂车的牵引车上设置燃料电池系统，在挂车上设置蓄电池系统，利用牵引车与挂车可拆卸连接工作方式，将蓄电池系统设置可拆卸的与电机7连接，通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机7工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机7工作，同时蓄电池系统也为挂车上的第二电机11提供所需动力源，拖挂车在运输过程中，即挂车挂接着牵引车时，能量管理控制器控制控制燃料电池系统与蓄电池系统配合作为动力源驱动电机7工作，使拖挂车能达到所需的功率，所述挂车也驱动第二电机11带动第二传动系统12，分担电机的负担以及使拖挂车具有全轮驱动特性，提高运输速度，减少牵引车各种机械损耗。当拖挂车运输达到目的地时，无需对蓄电池系统进行充电，只需更换挂车即可实现更换蓄电池系统，从而减少牵引车返程的空载率，并最大限度地节约等候装载的时间。将更换的蓄电池系统与电机7、能量管理控制器连接好即可，并可实现快速运输货物。将更换下来的蓄电池系统进行单独充电处理。拖挂车脱挂工作时(仅所述牵引车工作)，能量管理控制器控制所述燃料电池系统单独工作，燃料电池系统作为牵引车的动力源可以满足牵引车各种工况行驶时的功率需求。
如图4所示，所述燃料电池系统包括燃料储存罐1、燃料电池2、单向DC/DC转换器3；所述燃料电池2的输入端与所述燃料储存罐1连接，燃料电池2的输出端通过所述单向DC/DC转换器3连接到所述电机7的输入端；所述燃料电池2与能量管理控制器连接。所述能量管理控制器用于对燃料电池2的电流、电压、温度、SOC、SOH检测，并控制燃料电池2充放电。
如图4所示，所述燃料电池系统还包括超级电容5、双向DC/DC转换器4；所述超级电容5通过所述双向DC/DC转换器4连接到电机7的输入端，所述超级电容5通过双向DC/DC转换器4吸收电机7富余的能量，避免能量浪费；所述超级电容5与能量管理控制器连接；所述能量管理控制器用于控制超级电容5的充放电。
如图5所示，所述蓄电池系统包括蓄电池9，所述蓄电池9的输出端与电机7的输入端连接；所述蓄电池9与能量管理控制器连接，本发明所述的蓄电池9包括蓄电池单体，所述的能量管理控制器用于检测蓄电池单体的电压、温度，蓄电池的电流，SOC，SOH，并控制蓄电池充放电。
如图5所示，所述蓄电池系统还包括第二制动能量回收装置10；所述第二制动能量回收装置10设置在挂车的前轮或后轮上；所述第二制动能量回收装置10的输出端与蓄电池9的输入端连接，将挂车制动产生的能量储存回蓄电池9中，避免能量损耗与浪费。
如图4所示，所述燃料电池系统还包括第一制动能量回收装置6；所述第一制动能量回收装置6设置在牵引车的前轮上，第一制动能量回收装置6的输出端与所述超级电容5的输入端连接，将牵引车因制动产生的能量储存在超级电容5上，实现重新利用，避免能量损耗与浪费。
所述蓄电池9包括钴酸锂电池、锰酸电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池。
所述燃料电池2包括氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池。
所述能量管理控制器包括主控模块、第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元，所述主控模块分别与第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元通信连接；所述第一从控单元与燃料电池2连接；第二从控单元与超级电容5连接；所述第三控制单元与蓄电池9连接。所述第三控制单元在实际应用中与蓄电池9设置模块化，第三控制单元可拆卸的与主控模块通信连接。
蓄电池系统作为挂车动力系统，挂车可依据牵引车运动状态，在能量管理控制器的控制下控制蓄电池9输出功率来控制挂车驱动第二电机11工作从而驱动挂车，由于挂车可受第二电机11驱动，拖挂车具有全轮驱动汽车的特性，不仅保证了效率和安全也可以减少牵引车的各种机械损耗。
本实施例在蓄电池的正极或负极端串联继电器，或在在蓄电池单体组成的模组之间串联继电器，所述能量管理控制器控制继电器的通断，实现对蓄电池的充放电。同理在超级电容的正极或负极，在燃料电池的正极或负极均串联继电器，所述能量管理控制器控制继电器的通断，实现对超级电容、燃料电池的充放电。
根据拖挂车工作状况，本实施例有以下两种工作模式：
一、有挂车模式
所述蓄电池9安装在所述挂车上，当所述挂车与所述牵引车接合同时可将含有蓄电池9的挂车动力系统接入到含燃料电池2和超级电容5的牵引车动力系统中共同组成拖挂车燃料电池-蓄电池动力系统，且当牵引车与挂车结合后，所述能量管理控制器可同时控制所述燃料电池2、所述超级电容5和所述蓄电池9的能量输出分配。而且此时蓄电池9成为拖挂车动力系统的主要动力源，而安装在牵引车上的燃料电池2和超级电容5组成的牵引车动力系统成为动力辅助系统，此外，安装在挂车轮上的第二制动能量回收装置10在制动时可以将制动能量回收给蓄电池9进行充电，而安装在牵引车上的第一制动能量回收装置6在制动时可以将制动能量回收并存储于超级电容5里，且超级电容5可以通过双向DC/DC转换器4吸收电机7富余的能量。
在正常行驶时，所述能量管理控制器控制和分配蓄电池9和燃料电池2的输出功率，装在挂车上的蓄电池9输出功率为主要动力源，燃料电池2通过单向DC/DC转换器3输出功率进行辅助；在减速制动时，挂车上的第二制动能量回收装置10回收制动能量并为蓄电池9充电，牵引车的第一制动能量回收装置6回收制动能量存储于超级电容5中为加速工况做准备；在加速或爬坡行驶时，在能量管理控制器的控制下，蓄电池9、燃料电池2和超级电容5同时工作以满足加速时的功率需求，蓄电池既将功率输出到牵引车上驱动电机，也将一部分功率分配到挂车上第二电机11上，挂车的第二传动系统12工作时拖挂车具有全轮驱动车的特性，在牵引控制力和行驶稳定性都有一定程度地增强，而且可以减轻牵引车分担的负载，减少牵引车的各种机械损耗。
二、脱挂模式
此时拖挂车的动力源系统如图3所示，燃料电池系统作为牵引车的动力源。由于脱挂后仅有牵引车，牵引车的负载减少很多，所以此时牵引车行驶所需功率较低，由燃料电池2和超级电容5组成的牵引车动力系统提供能量已满足需求。
正常行驶时，能量管理控制器控制燃料电池2通过单向DC/DC转换器3输出功率保证牵引车正常行驶需求；减速制动时，牵引车前轮安装的第一制动能量回收装置6回收制动能量存储于超级电容5中为加速工况做准备；加速或爬坡行驶时，能量管理控制器同时控制燃料电池2和超级电容5工作以满足牵引车加速时的功率需求。
本实施例所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，不仅可以达到实施例1所述的效果外，还可以在有挂车模式下的加速与爬坡工况中将拖挂车变为具有全轮驱动特性的拖挂车，不仅在实施例1的基础上是拖挂车的行进效率、牵引力控制和行驶稳定性得到增强，而且还可以降低牵引车的各种机械损耗。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，所述燃料电池-蓄电池动力系统设置在拖挂车上，所述拖挂车包括牵引车、挂车、电机、传动系统，所述传动系统、电机均设置在牵引车上；所述电机的输出轴与传动系统的输入端连接；所述牵引车、挂车均设有前轮、后轮；所述传动系统与牵引车的后轮传动连接；其特征在于：所述燃料电池-蓄电池动力系统包括燃料电池系统、蓄电池系统、能量管理控制器；所述燃料电池系统设置在牵引车上，所述蓄电池系统设置在挂车上；所述燃料电池系统的输出端与电机的输入端连接；所述蓄电池系统的输出端与电机的输入端可拆卸连接；所述能量管理控制器分别与燃料电池系统、蓄电池系统连接；通过所述能量管理控制器控制燃料电池系统单独驱动电机工作，或控制燃料电池系统与蓄电池系统配合驱动电机工作。
2.根据权利要求1所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述燃料电池系统包括燃料储存罐、燃料电池、单向DC/DC转换器；所述燃料电池的输入端与所述燃料储存罐连接，燃料电池的输出端通过所述单向DC/DC转换器连接到所述电机的输入端；所述燃料电池与能量管理控制器连接。
3.根据权利要求2所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述燃料电池系统还包括超级电容、双向DC/DC转换器；所述超级电容通过所述双向DC/DC转换器连接到电机的输入端，所述超级电容通过双向DC/DC转换器吸收电机富余的能量，所述超级电容与能量管理系统连接。
4.根据权利要求3所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述蓄电池系统包括蓄电池，所述蓄电池的输出端与电机的输入端连接；所述蓄电池与能量管理控制器连接。
5.根据权利要求4所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述蓄电池系统还包括第二制动能量回收装置；所述第二制动能量回收装置设置在挂车的前轮或后轮上；所述第二制动能量回收装置的输出端与蓄电池的输入端连接。
6.根据权利要求5所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述燃料电池系统还包括第一制动能量回收装置；所述第一制动能量回收装置设置在牵引车的前轮上，第一制动能量回收装置的输出端与所述超级电容的输入端连接。
7.根据权利要求5所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述蓄电池包括钴酸锂电池、锰酸电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元锂电池。
8.根据权利要求6所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述燃料电池包括氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池。
9.根据权利要求8所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述能量管理控制器包括主控模块、第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元，所述主控模块分别与第一从控单元、第二从控单元、第三从控单元通信连接；所述第一从控单元与燃料电池连接；第二从控单元与超级电容连接；所述第三控制单元与蓄电池连接。
10.根据权利要求2～9所述的拖挂车的燃料电池-蓄电池动力系统，其特征在于：所述拖挂车还包括设置在挂车上的第二电机、第二传动系统，所述蓄电池的输出端与第二电机的输入端连接，所述第二电机与第二传动系统连接；所述第二传动系统与第二制动能量回收装置连接，所述第二传动系统与挂车的前轮或后轮连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112937316A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-11 | 广东工业大学 | 一种基于双电压平台的双电机驱动动力传动系统 |
| CN112977030A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 白利权 | 一种新能源电动挂车 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110320078A1 (en) * | 2008-06-03 | 2011-12-29 | Mcgill James C | Systems and methods for retrofitting combustible fuel vehicles to a plug-in electric hybrid |
| CN104071033A (zh) * | 2013-12-07 | 2014-10-01 | 西南交通大学 | 燃料电池超级电容混合动力机车参数匹配优化方法 |
| CN203883080U (zh) * | 2014-03-26 | 2014-10-15 | 李然 | 一种移动式氢燃料电源车 |
| CN206797506U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-12-26 | 李文丰 | 一电动牵引车搭配多组自带电池或发电机的拖挂车的装置 |
| CN207697858U (zh) * | 2017-12-01 | 2018-08-07 | 李晓天 | 电动货运汽车 |
| CN109532566A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-03-29 | 青岛理工大学 | 燃料电池动力系统及动力电池荷电状态控制方法 |
-
2019
- 2019-04-30 CN CN201910363535.8A patent/CN110126623A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110320078A1 (en) * | 2008-06-03 | 2011-12-29 | Mcgill James C | Systems and methods for retrofitting combustible fuel vehicles to a plug-in electric hybrid |
| CN104071033A (zh) * | 2013-12-07 | 2014-10-01 | 西南交通大学 | 燃料电池超级电容混合动力机车参数匹配优化方法 |
| CN203883080U (zh) * | 2014-03-26 | 2014-10-15 | 李然 | 一种移动式氢燃料电源车 |
| CN206797506U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-12-26 | 李文丰 | 一电动牵引车搭配多组自带电池或发电机的拖挂车的装置 |
| CN207697858U (zh) * | 2017-12-01 | 2018-08-07 | 李晓天 | 电动货运汽车 |
| CN109532566A (zh) * | 2018-12-24 | 2019-03-29 | 青岛理工大学 | 燃料电池动力系统及动力电池荷电状态控制方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112977030A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-06-18 | 白利权 | 一种新能源电动挂车 |
| CN112937316A (zh) * | 2021-02-19 | 2021-06-11 | 广东工业大学 | 一种基于双电压平台的双电机驱动动力传动系统 |
| CN112937316B (zh) * | 2021-02-19 | 2024-01-12 | 广东工业大学 | 一种基于双电压平台的双电机驱动动力传动系统 |
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