CN110293857A - 能量回收系统、车辆、电解水装置、回收方法和介质 - Google Patents

能量回收系统、车辆、电解水装置、回收方法和介质 Download PDF

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Abstract

本申请提出了一种车辆制动能量回收系统和具有其的车辆以及电解水装置、车辆制动能量回收方法和计算机可读存储介质。其中，车辆包括燃料电池堆、供氧系统和供氢系统，车辆制动能量回收系统包括电池管理器和电机控制器、电解水装置、第一控制阀和第二控制阀、能量控制器，能量控制器用于，响应于制动信号，命令电机控制器控制电机以PMmax运行，根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对第一控制阀和第二控制阀进行控制。本申请可以提高制动能量回收率，减少资源浪费和环境污染，不会增加车辆负重和占用空间。

Description

能量回收系统、车辆、电解水装置、回收方法和介质
技术领域
本申请涉及车辆技术领域，尤其是涉及一种车辆制动能量回收系统，以及包含该系统的车辆、电解水装置、车辆制动能量回收方法和计算机可读存储介质。
背景技术
在相关技术中，对于具有氢燃料电池的车辆，使用过程中会产生排放物，该排放物为水，对于排放物的处理，一种方式是，随时地将排放物直接排放到外界环境，或者，先存储到车载水箱中，再集中排放到外界环境，这两种情况都会造成资源浪费，甚至影响道路和环境安全，并且对于后一种情况，随着单次加氢续驶里程的增加，将需要更大的水箱，导致占用车辆空间增大且加重车辆重量，降低能量效率。另一种方式是，进行制动能量回收，例如采用动力电池能量回收系统，但是，在能量回收过程中，只有一小部分制动能量可以通过机械能转化为电能的方式回收至动力电池系统，其余的制动能量只能以机械能或者热能的形式消耗，能量利用率低。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本申请第一方面实施例提出了一种车辆制动能量回收系统，该系统可以二次利用氢燃料电池的排放物，节省资源，降低排放物对外界环境的影响，提高对回收制动能量的利用率。
本申请第二方面实施例提出了一种车辆。
本申请第三方面实施例提出了一种电解水装置。
本申请第四方面实施例提出了一种车辆制动能量回收方法。
本申请第五方面实施例提出了一种计算机可读存储介质。
为了解决上述问题，本申请第一方面实施例提出了一种车辆制动能量回收系统，其中车辆包括燃料电池堆、供氧系统和供氢系统，所述车辆制动能量回收系统包括：电池管理器和电机控制器；电解水装置，包括箱体、电解正电极和电解负电极，所述箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，所述电解正电极和所述电解负电极均设置在所述箱体内，其中，所述进水口与所述燃料电池堆的排水口连接，所述氧气出口与所述供氧系统连接，所述氢气出口与所述供氢系统连接，所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极连接，所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极连接；第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设置在所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极之间，所述第二控制阀设置在所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极之间；能量控制器，所述能量控制器分别与所述电池管理器、所述电机控制器、所述第一控制阀和所述第二控制阀连接；所述能量控制器用于，获取电机最大允许发电功率PMmax和动力电池最大允许充电功率Pbmax，响应于制动信号，命令所述电机控制器控制电机以所述PMmax运行，根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制。
根据本申请实施例的车辆制动能量回收系统，结合动力电池系统和电解水装置，可以根据电机允许的最大发电功率和动力电池允许的最大充电功率，通过能量控制器实时调整动力电池的实际充电功率，即综合考虑动力电池的充电和排放水的电解，来实现对制动能量的回收利用，不仅仅依赖动力电池的充电需求，提高制动能量的回收率，以及，利用制动能量转换的电能对排放物进行电解，产生的氧气和氢气也可以为车辆的燃料电池堆提供原料，实现制动能量回收和排放物的再利用，减少能源浪费和减少对外界环境的影响，同时不会因为排水过多需要更大的水箱而增加车辆负重或影响能量利用率。
在一些实施例中，所述能量控制器在根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制时用于，在PMmax≤Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀处于断开状态，并命令所述电池管理器控制动力电池以所述PMmax进行充电。
在一些实施例中，所述车辆制动能量回收系统还包括：第一水位检测器，所述第一水位检测器设置在所述箱体的对应理想水位的位置上；所述能量控制器在根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制时用于，在PMmax>Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀接通，并进一步根据所述第一水位检测器的第一水位检测值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率。
在一些实施例中，所述能量控制器在根据所述第一水位检测值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率时用于，在所述第一水位检测值小于或等于理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以所述Pbmax充电，并将PMmax-Pbmax的差值发电功率作为所述电解水功率，或者，在所述第一水位检测值大于所述理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以(k×Pbmax)的功率充电，并将PMmax-(k×Pbmax)的差值发电功率作为所述电解水功率，其中，k＝理想水位值/第一水位检测值。
在一些实施例中，所述箱体内还设置有隔板，所述隔板设置在所述电解正电极和所述电解负电极之间，其中，所述隔板的端部、所述电解正电极的端部、所述电解负电极的端部均平齐；所述氧气出口设置在所述箱体的靠近所述电解正电极的箱壁上，所述氢气出口设置在所述箱体的靠近所述电解负电极的箱壁上。
在一些实施例中，所述车辆制动能量回收系统还包括：第二水位检测器，设置在所述箱体上，所述第二水位检测器的位置与所述隔板的端部或者所述电解正电极的端部或者所述电解负电极的端部平齐；所述能量控制器与所述第二水位检测器连接，还用于在所述第二水位检测器的第二水位检测值小于电解水位阈值时发送提示信号。
在一些实施例中，所述箱体的底部设置有出水口，在所述出水口处设置出水控制阀。
为了解决上述问题，本申请第二方面实施例提出了一种车辆，所述车辆包括：制动系统、燃料电池堆、供氧系统、供氢系统以及所述的车辆制动能量回收系统。
根据本申请实施例的车辆，通过采用上面实施例的车辆制动能量回收系统，可以提高制动能量的回收率，以及，通过电解水的方式可以将排放物进行二次利用，减少能源浪费和减少对外界环境的影响，同时不会因为排水过多需要更大的水箱而增加车辆负重或影响能量利用率。
为了解决上述问题，本申请第三方面实施例提出了一种电解水装置，所述电解水装置用在车辆中，所述车辆包括：电机控制器、燃料电池堆、供氧系统和供氢系统，所述电解水装置包括：箱体，所述箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，其中，所述进水口与所述燃料电池堆的排水口连接，所述氧气出口与所述供氧系统连接，所述氢气出口与所述供氢系统连接；电解正电极和电解负电极，设置在所述箱体内，所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极连接，所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极连接。
根据本申请实施例的电解水装置，将电解水装置分别与燃料电池堆、供氧系统、供氢系统连接，将燃料电池堆排放的废水进行电解后，分别给供氧系统和供氢系统提供能量，解决了因存储过多废水需要更大的水箱造成的增加车辆负重的问题，同时因为排放的废水被二次利用，解决了浪费资环和污染环境的问题，从整体上提高了能量的利用率。
在一些实施例中，所述箱体内还设置有隔板，所述隔板设置在所述电解正电极和所述电解负电极之间，其中，所述隔板的端部、所述电解正电极的端部、所述电解负电极的端部均平齐；所述氧气出口设置在所述箱体的靠近所述电解正电极的箱壁上，所述氢气出口设置在所述箱体的靠近所述电解负电极的箱壁上。
在一些实施例中，所述箱体的底部设置有出水口，在所述出水口处设置出水控制阀。
为了解决上述问题，本申请第四方面实施例提出了一种车辆制动能量回收方法，所述车辆包括：燃料电池堆、供氧系统和供氢系统、电池管理器、电机控制器、电解水装置、第一控制阀、第二控制阀和能量控制器，其中，电解水装置包括箱体、电解正电极和电解负电极，所述箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，其中，所述进水口与所述燃料电池堆的排水口连接，所述氧气出口与所述供氧系统连接，所述氢气出口与所述供氢系统连接，所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极连接，所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极连接，所述第一控制阀设置在所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极之间，所述第二控制阀设置在所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极之间；所述车辆制动能量回收方法包括：获取电机最大允许发电功率PMmax和动力电池最大允许充电功率Pbmax；响应于制动信号，命令所述电机控制器控制电机以所述PMmax运行；根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制。
根据本申请实施例的车辆制动能量回收方法，可以根据电机允许的最大发电功率和动力电池允许的最大充电功率，通过能量控制器实时调整动力电池的实际充电功率，以保证更高效的利用能量，以及，通过电解水的方式可以将排放的水进行电解，产生的氧气和氢气也可以为车辆燃料电池堆提供原料，解决了资源浪费和污染环境等问题，同时不会因为排水过多需要更大的水箱而增加车辆负重，影响能量利用率。
在一些实施例中，所述根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制，包括：当PMmax≤Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀处于断开状态，并命令所述电池管理器控制动力电池以所述PMmax进行充电。
在一些实施例中，所述根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制，还包括：当PMmax>Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀接通；获取所述箱体内水的实际水位值；根据所述箱体内水的水位值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率。
在一些实施例中，所述根据所述箱体内水的水位值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率，包括：当所述实际水位值小于或等于理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以所述Pbmax充电，并将PMmax-Pbmax的差值发电功率作为所述电解水功率；或者，当所述实际水位值大于所述理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以(k×Pbmax)的功率充电，并将PMmax-(k×Pbmax)的差值发电功率作为所述电解水功率，其中，k＝理想水位值/实际水位值。
在一些实施例中，所述车辆制动能量回收方法还包括：当所述箱体内水的实际水位值小于电解水位阈值时发送提示信号。
为了解决上述问题，本申请第五方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行所述的车辆制动能量回收方法。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请一个实施例车辆制动能量回收系统的框图；
图2为根据本申请一个实施例车辆制动能量回收系统的结构示意图；
图3为根据本申请一个实施例电解水装置的结构示意图；
图4为根据本申请一个实施例车辆的框图；
图5为根据本申请另一个实施例车辆的框图；
图6为根据本申请一个实施例的车辆制动能量回收方法的流程图；
图7为根据本申请另一个实施例的车辆制动能量回收方法的流程图；
图8为根据本申请又一个实施例车辆制动能量回收方法的流程图。
附图标记：
车辆10000；
燃料电池堆1000、供氧系统2000、供氢系统3000、车辆制动能量回收系统4000、制动系统5000；
排水口1100、氧气循环泵2100、氢气循环泵3100、电池管理器4100、电机控制器4200、电解水装置4300、第一控制阀4400、第二控制阀4500、能量控制器4600；
发电输出正极4210、发电输出负极4220、箱体4310；
进水口4311、氧气出口4312、氢气出口4313、电解正电极4314、电解负电极4315、第一水位检测器4316、隔板4317、第二水位检测器4318、出水口4319。
具体实施方式
为了能够更加详尽地了解本申请实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本申请实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，一个或多个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
下面参考附图描述本申请第一方面实施例的车辆制动能量回收系统，其中，车辆包括燃料电池堆、供氧系统、供氢系统，其中，供氧系统和供氢系统分别为燃料电池堆提供氧气和氢气，在燃料电池堆中进行化学反应，将化学能转换为电能以驱动电机转动，进而电机将电能转换为机械能，并通过传动系统将机械能传输至车轮，实现对车辆的驱动。即本申请实施例的车辆制动能量回收系统用于具有氢燃料电池的车辆。
图1是根据本申请一个实施例的车辆制动能量回收系统的框图，如图1所示，
本申请实施例的车辆制动能量回收系统4000包括：电池管理器4100、电机控制器4200、电解水装置4300、第一控制阀4400、第二控制器4500和能量控制器4600。
其中，车辆的燃料电池堆1000设置有排水口1100，以排放运行中产生的排放物即水。在能量回收时，车辆的传动系统将制动产生的机械能传输给电机，电机作为发电机将机械能转换为电能，电机控制器4200包括发电输出正极4210和发电输出负极4220。
电解水装置4300用于存放车辆使用时燃料电池堆1000排放的水，包括箱体4310；箱体4310上设置有进水口4311、氧气出口4312、氢气出口4313、电解正电极4314和电解负电极4315。具体连接方式如图2所示，电解水装置4300细节如图3所示，其中，进水口4311与燃料电池堆1000的排水口1100连接，氧气出口4312与车辆的供氧系统2000连接，氢气出口4313与车辆的供氢系统3000连接，电解正电极4314与发电输出正极4210连接，电解负电极4315与发电输出负极4220连接。
第一控制阀4400设置在电解正电极4314与发电输出正极4210之间，第二控制阀4500设置在电解负电极4315与发电输出负极4220之间，可以控制电解水装置4300接通或者断开供电，即可以实现对电解水进行控制。
能量控制器4600分别与电池管理器4100、电机控制器4200、第一控制阀4400和第二控制阀4500连接，用于获取电机最大允许发电功率PMmax和动力电池最大允许充电功率Pbmax，响应于制动信号，命令电机控制器4200控制电机以PMmax运行，根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对第一控制阀4400和第二控制阀4500进行控制。
本申请实施例的车辆制动能量回收系统4000，利用水分解反应产生氧气和氢气，以及，气体密度小，氢气和氧气极难溶于水的特性，通过上面连接方式，将在车辆使用过程中燃料电池堆1000产生的排放物纯净水排放到电解水装置4300中，以及，可以通过能量控制器4600对第一控制阀4400和第二控制阀4500进行控制，基于水解反应式2H2O→2H2↑+O2↑，实现对电解水装置4300中水的电解控制。
具体地，车辆行驶时，燃料电池堆1000化学反应产生的排放物即水通过燃料电池堆1000的排水口1100排放至电解水装置4300中。能量控制器4600实时接收来自电池管理器4100和电机控制器4200的最大发电功率Pbmax和PMmax，当检测到制动系统5000发送的制动信号时，能量控制器4600将PMmax作为当前发电功率的信号传递给电机控制器4200，再由电机控制器4200控制电机以PMmax的功率发电即将制动产生的机械能转换为电能，并给动力电池充电，实现能量回收。以及，能量控制器4600还可以根据电机的发电能力以及动力电池的实际可接受的充电能量调整实际动力电池充电功率，例如，在动力电池可接受电机的全部发电电能时，通过为动力电池充电即可实现对制动能量的回收，如果动力电池的充电能力低于电机的发电能力时，除了动力电池充电的能量外还有多余的回收能量，则可以控制第一控制阀4400和第二控制阀4500接通，此时电解水装置4300对其中存储的水进行电解，从而多余的制动回收能量不会浪费，因而不会因为动力电池的及时充电能力影响而使得制动能量回收率低，提高制动能量回收率。并且随提供的电解水功率增大，相应地电解正电极和电解负电极之间的电压、电流会增大，电解水产生氢气和氧气的速度也随之加快，不需要通过机械能和热能消耗制动能量，大大提升资源和能量的利用率，降低每次制动所产生的成本。以及，电解水装置4300对其存储的水进行电解生成氧气和氢气，并经电解水装置4300的氧气出口4312和氢气出口4313回收到燃料电池堆1000的供氧系统2000和供氢系统3000，进而可以在车辆运行时可以回流至燃料电池堆1000中进行化学反应，为车辆驱动提供能量，实现了制动能量的进一步回收和再利用，以及相较于排放至外界环境，可以避免资源浪费以及减少对外界环境的影响，同时，通过电解水装置4300对其存储的排放水进行电解，不仅可以使得能量得到二次利用，还可以调整电解水装置4300中存储的水量，因而即使单次加氢续驶里程增加，也无需更大的水箱，可以避免占用更大的车内空间或增加车辆重量。
根据本申请实施例的车辆制动能量回收系统4000，结合动力电池系统和电解水装置4300，可以根据电机允许的最大发电功率和动力电池允许的最大充电功率，调整实际动力电池充电功率以及对第一控制阀和第二控制阀进行控制，即综合考虑动力电池的充电和排放水的电解，来实现对制动能量的回收利用，不仅仅依赖动力电池的充电需求，提高制动能量的回收率，并且通过电机系统将制动能量转换的电能为电解水装置4300供电，以对排放物进行电解以及可以再回收到燃料电池堆1000的供料系统以二次利用，减少能源浪费和减少对外界环境的影响，以及排放水通过电解循环利用，无需更大体积的水箱，不会增加车辆的占用空间和重量。
进一步地，在一些实施例中，在PMmax≤Pbmax时，能量控制器4600控制第一控制阀4400和第二控制阀4500处于断开状态，并命令电池管理器4100控制动力电池以PMmax进行充，即当电机最大发电功率PMmax在动力电池允许的最大充电功率Pbmax之内时，可以直接将全部能量给动力电池充电，没有多余能量可用于电解水，因此控制第一控制阀4400和第二控制阀4500断开，即可实现对制动能量的回收利用。
在另一些实施例中，在PMmax>Pbmax时，能量控制器4600控制第一控制阀4400和第二控制阀4500接通，并命令电池管理器控制动力电池以PMmax进行充电。即当电机最大发电功率PMmax超出动力电池允许的最大充电功率Pbmax的范围时，除了可以满足给动力电池以最大充电功率充电外，还有多余的能量，则可以将多余能量用于电解水，因此控制第一控制阀4400和第二控制阀4500接通，电解水装置4300对存储的排放水进行电解，进而产生的氧气和氢气分别回流至燃料电池堆1000的供氧系统和供氢系统，从而既可以提高对制动能量的回收率，也可以实现排放物的二次利用，减少能源浪费以及减少对外界环境的影响。
进一步地，在一些实施例中，如图3所示，车辆制动能量回收系统4000还包括第一水位检测器4316，第一水位检测器4316设置在箱体4310的对应理想水位的位置上，能量控制器4600可根据第一水位检测器4316的第一水位检测值调整实际动力电池充电功率和电解水功率，例如先满足动力电池的充电需求再提供能量进行水电解，或者，考虑电解水装置4300中水位的高低，调整对动力电池的充电和水电解的控制，使得水位保持在理想水位附近，以避免水溢出而影响外界环境。
具体地，在车辆行驶过程中，会由于制动频率和效率的原因造成电解水装置4300中的水位升高或降低，可以设定理想水位值，以避免水位过高或过低。在第一水位检测值≤理想水位值时，命令电池管理器4100控制动力电池以最大充电功率Pbmax充电，并将PMmax-Pbmax的差值发电功率作为电解水功率。即当箱体4310中的实际水位低于理想水位时，降低电解水功率，提高动力电池充电功率，以此保证箱体4310中水位不会过低。
或者，在第一水位检测值>理想水位值时，命令电池管理器4100控制动力电池以(k×Pbmax)的功率充电，并将PMmax-(k×Pbmax)的差值发电功率作为电解水功率，其中，k＝理想水位值/第一水位检测值。即当箱体4310中的实际水位高于理想水位时，提高电解水功率，降低动力电池充电功率，以此保证箱体4310中水位不会过高。
在实施例中，如图3所示，在箱体4310内还设置有隔板4317，隔板4317设置在电解正电极4314和电解负电极4315之间，其中，如图4所示，隔板4317的端部、电解正电极4314的端部、电解负电极4315的端部均平齐且与箱体4310的底部相距预设距离；氧气出口4312设置在箱体4310的靠近电解正电极4314的箱壁上，氢气出口4313设置在箱体4310的靠近电解负电极4315的箱壁上，可以更好地使得产生的氧气和氢气自然分离，降低两者相混合造成安全隐患。
在一些实施例中，如图3所示，车辆制动能量回收系统4000还包括第二水位检测器4318，如图4所示，第二水位检测器4318设置在箱体4310上，位置与隔板4317的端部或者电解正电极4314的端部或者电解负电极4315的端部平齐；能量控制器4600与第二水位检测器4318连接，在第二水位检测器4318的第二水位检测值小于电解水位阈值时发送提示信号，例如进行语音提示或者文字提示或者灯光提示，以使得用户及时发现，避免水太少进行电解使得电解电极之间产生火花，减少安全隐患。
在一些实施例中，如图3所示箱体4310的底部设置有出水口4319，在出水口4319处设置出水控制阀，用于将多余的废水排出，例如在车辆长期不使用时，可以通过出水口4319排掉箱体4310内的水，以避免水变质而污染电解水装置4300。
下面参考附图描述本申请第二方面实施例的一种车辆。
图4是根据本申请实施例一种车辆的框图，如图4所示，车辆10000包括燃料电池堆1000、供氧系统2000、供氢系统3000、车辆制动能量回收系统4000和制动系统5000，其中，制动系统5000可以包括例如EBS或ABS，车辆制动能量回收系统4000的具体结构和能量回收过程可以参照上面实施例的说明。
本申请实施例的车辆10000，通过采用上面实施例的制动能量回收系统4000，可以提高制动能量的回收率，以及，通过电解水的方式可以将燃料电池堆1000的排放物再次利用，减少能源浪费和减少对外界环境的影响，同时不会因为排水过多需要更大的水箱而增加车辆负重或影响能量利用率。。
下面参考附图描述本申请第三方面实施例的电解水装置。
图5是根据本申请的一个实施例的电解水装置的框图，电解水装置4300设置在车辆10000中，其中车辆10000包括燃料电池堆1000、供氧系统2000、供氢系统3000、电机控制器4200和电解水装置4300。如图5所示，本申请实施例的电解水装置4300包括箱体4310，在箱体4310上设置有进水口4311、氧气出口4312和氢气出口4313。如图2所示，其中进水口4311与燃料电池堆1000中的排水口1100连接，氧气出口4312与供氧系统2000连接，氢气出口4313与供氢系统3000连接。如图3所示，箱体4310内设置有电解正电极4314和电解负电极4315，电解正电极4314与电机控制器4200中的发电输出正极4210连接，电解负电极4315与电机控制器4200中的发电输出负极4220连接。
本申请实施例的电解水装置4300，利用氢气和氧气极难溶于水的特性，通过上面的连接方式，将燃料电池堆1000在使用过程中产生的排放物即水排放到电解水装置4300中用于电解，如图2所示，通过电解水生成的氧气经氧气出口4312进入氧气管路到氧气循环泵2100中，电解水生成的氢气经氢气出口4313进入氢气管路到氢气循环泵3100中，提供至供氧系统2000和供氢系统3000进行储存，进而可以在车辆运行时回流至燃料电池堆1000中进行化学反应，为车俩提供能量，实现了能量的回收和再利用，解决了资源浪费和污染环境等问题。同时，通过电解废水解决了因单次加氢续驶里程增加时需要更大水箱而占用更多空间的问题，并且减轻了车辆重量，提高了能量利用率。
在实施例中，如图3所示，箱体4310还设置有隔板4317，隔板4317设置在电解正电极4314和电解负电极4315之间，其中，隔板4317的端部、电解正电极4314的端部、电解负电极4315的端部均平齐；氧气出口4312设置在箱体4310的靠近电解正电极4314的箱壁上，氢气出口4313设置在箱体4310的靠近电解负电极4315的箱壁上。
利用氢气和氧气自然分离且极难溶于水的特性，通过隔板4317将电解产生的氧气和氢气分开，并分别将氧气和氢气通过氧气出口4312和氢气出口4313将气体分别输送到氧气循环泵2100和氢气循环泵3100中，提供至供氧系统2000和供氢系统3000储存，实现能量的转化和再利用，节省能源，避免环境污染。另外，随制动功率的增大，相应的电压、电流会增大，电解水产生氢气和氧气的速度也随之加快，不需要通过机械能和热能消耗制动能量，大大提升资源和能量的利用率，降低每次制动所产生的成本。
在一些实施例中，如图4所示箱体4310的底部设置有出水口4319，在出水口4319处设置出水控制阀，用于将多余的废水排出，例如在车辆长期不使用时，可以通过出水口4319排掉箱体4310内的水，以避免水变质而污染电解水装置4300。
下面参考附图描述本申请第四方面实施例的车辆制动能量回收方法。
本申请实施例的方法用于车辆制动能量回收系统，车辆包括：燃料电池堆、供氧系统和供氢系统、电池管理器、电机控制器、电解水装置、第一控制阀、第二控制阀和能量控制器，其中，电解水装置包括箱体、电解正电极和电解负电极，箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，其中，进水口与燃料电池堆的排水口连接，氧气出口与供氧系统连接，氢气出口与供氢系统连接，电解正电极与电机控制器的发电输出正极连接，电解负电极与电机控制器的发电输出负极连接，第一控制阀设置在电解正电极与电机控制器的发电输出正极之间，第二控制阀设置在电解负电极与电机控制器的发电输出负极之间。
图6是根据本申请实施例一种车辆制动能量回收方法的流程图，如图6所示，车辆制动能量回收方法包括步骤S1-步骤S3。
步骤S1-获取电机最大允许发电功率PMmax和动力电池最大允许充电功率Pbmax。
步骤S2-响应于制动信号，命令电机控制器控制电机以PMmax运行。
在实施例中，能量控制器实时接收来自电机控制器和电池管理器的最大发电功率PMmax和Pbmax，当制动系统向能量控制器发送制动信号时，由能量控制器将PMmax作为当前发电功率的信号传递给电机控制器，再由电机控制器控制电机以PMmax的功率发电并给动力电池充电，实现能量回收。
步骤S3-根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对第一控制阀和第二控制阀进行控制。
进一步地，在一些实施例中，如图7所示，根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对第一控制阀和第二控制阀进行控制即步骤S3包括步骤S31-S33。
步骤S31-判断PMmax≤Pbmax是否成立。
当PMmax≤Pbmax时，执行步骤S32-控制第一控制阀和第二控制阀处于断开状态，并命令电池管理器控制动力电池以PMmax进行充电。
即当电机最大发电功率PMmax在动力电池允许的最大充电功率Pbmax之内时，可以直接将全部能量给动力电池充电，没有多余能量可用于电解水，因此控制第一控制阀和第二控制阀断开。
当PMmax>Pbmax时，执行步骤S33-控制第一控制阀和第二控制阀接通。
即当电机最大发电功率PMmax超出动力电池允许的最大充电功率Pbmax的范围时，除了可以满足给动力电池以最大充电功率充电外，多余能量可用于电解水，因此控制第一控制阀和第二控制阀接通，实现排放物的二次回收利用。当PMmax>Pbmax时，进一步执行步骤S4和步骤S5。
步骤S4-获取箱体内水的实际水位值。
步骤S5-根据箱体内水的水位值调整实际动力电池充电功率和电解水功率。
进一步地，在一些实施例中，如图8所示，根据箱体内水的水位值调整实际动力电池充电功率和电解水功率即步骤S5可以包括步骤S51-步骤S53。
步骤S51-当判断实际水位值≤理想水位值是否成立。
当实际水位值≤理想水位值时，执行步骤S52-命令电池管理器控制动力电池以Pbmax充电，并将PMmax-Pbmax的差值发电功率作为电解水功率。
即当电解水箱中的实际水位低于理想水位时，需降低电解水功率，提高动力电池充电功率，以此保证电解水箱中水位不会过低。
当实际水位值>理想水位值时，执行步骤S53-命令电池管理器控制动力电池以(k×Pbmax)的功率充电，并将PMmax-(k×Pbmax)的差值发电功率作为电解水功率，其中，k＝理想水位值/实际水位值。
即当电解水箱中的实际水位高于理想水位时，需提高电解水功率，降低动力电池充电功率，以此保证电解水箱中水位不会过高。
在一些实施例中，当箱体内水的实际水位值小于电解水位阈值时可以发送提示信号，例如进行语音提示或者文字提示或者灯光提示，以使得用户及时发现，避免水太少进行电解使得电解电极之间产生火花，减少安全隐患。
本申请第五方面实施例为法一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令设置为执行上面实施例的车辆制动能量回收方法。该计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。
本申请实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括一个或多个指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
当用于本申请中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本申请中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样第，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。
本申请中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”(a)、“一个”(an)和“所述”(the)旨在同样包括复数形式。类似地，如在本申请中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本申请中时，术语“包括”(comprise)及其变型“包括”(comprises)和/或包括(comprising)等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。
所描述的实施例中的各方面、实施方式、实现或特征能够单独使用或以任意组合的方式使用。所描述的实施例中的各方面可由软件、硬件或软硬件的结合实现。所描述的实施例也可以由存储有计算机可读代码的计算机可读介质体现，该计算机可读代码包括可由至少一个计算装置执行的指令。所述计算机可读介质可与任何能够存储数据的数据存储装置相关联，该数据可由计算机系统读取。用于举例的计算机可读介质可以包括只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、HDD、DVD、磁带以及光数据存储装置等。所述计算机可读介质还可以分布于通过网络联接的计算机系统中，这样计算机可读代码就可以分布式存储并执行。
上述技术描述可参照附图，这些附图形成了本申请的一部分，并且通过描述在附图中示出了依照所描述的实施例的实施方式。虽然这些实施例描述的足够详细以使本领域技术人员能够实现这些实施例，但这些实施例是非限制性的；这样就可以使用其它的实施例，并且在不脱离所描述的实施例的范围的情况下还可以做出变化。比如，流程图中所描述的操作顺序是非限制性的，因此在流程图中阐释并且根据流程图描述的两个或两个以上操作的顺序可以根据若干实施例进行改变。作为另一个例子，在若干实施例中，在流程图中阐释并且根据流程图描述的一个或一个以上操作是可选的，或是可删除的。另外，某些步骤或功能可以添加到所公开的实施例中，或两个以上的步骤顺序被置换。所有这些变化被认为包含在所公开的实施例以及权利要求中。
另外，上述技术描述中使用术语以提供所描述的实施例的透彻理解。然而，并不需要过于详细的细节以实现所描述的实施例。因此，实施例的上述描述是为了阐释和描述而呈现的。上述描述中所呈现的实施例以及根据这些实施例所公开的例子是单独提供的，以添加上下文并有助于理解所描述的实施例。上述说明书不用于做到无遗漏或将所描述的实施例限制到本公开的精确形式。根据上述教导，若干修改、选择适用以及变化是可行的。在某些情况下，没有详细描述为人所熟知的处理步骤以避免不必要地影响所描述的实施例。

Claims (17)

1.一种车辆制动能量回收系统，车辆包括燃料电池堆、供氧系统和供氢系统，其特征在于，所述车辆制动能量回收系统包括：
电池管理器和电机控制器；
电解水装置，包括箱体、电解正电极和电解负电极，所述箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，所述电解正电极和所述电解负电极均设置在所述箱体内，其中，所述进水口与所述燃料电池堆的排水口连接，所述氧气出口与所述供氧系统连接，所述氢气出口与所述供氢系统连接，所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极连接，所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极连接；
第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设置在所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极之间，所述第二控制阀设置在所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极之间；
能量控制器，所述能量控制器分别与所述电池管理器、所述电机控制器、所述第一控制阀和所述第二控制阀连接；
所述能量控制器用于，获取电机最大允许发电功率PMmax和动力电池最大允许充电功率Pbmax，响应于制动信号，命令所述电机控制器控制电机以所述PMmax运行，根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制。
2.根据权利要求1所述的车辆制动能量回收系统，其特征在于，所述能量控制器在根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制时用于，在PMmax≤Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀处于断开状态，并命令所述电池管理器控制动力电池以所述PMmax进行充电。
3.根据权利要求2所述的车辆制动能量回收系统，其特征在于，
所述车辆制动能量回收系统还包括第一水位检测器，所述第一水位检测器设置在所述箱体的对应理想水位的位置上；
所述能量控制器在根据PMmax和Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制时用于，在PMmax>Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀接通，并进一步根据所述第一水位检测器的第一水位检测值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率。
4.根据权利要求3所述的车辆制动能量回收系统，其特征在于，所述能量控制器在根据所述第一水位检测值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率时用于，
在所述第一水位检测值小于或等于理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以所述Pbmax充电，并将PMmax-Pbmax的差值发电功率作为所述电解水功率；
或者，在所述第一水位检测值大于所述理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以(k×Pbmax)的功率充电，并将PMmax-(k×Pbmax)的差值发电功率作为所述电解水功率，其中，k＝理想水位值/第一水位检测值。
5.根据权利要求1-4任一项所述的车辆制动能量回收系统，其特征在于，
在所述箱体内还设置有隔板，所述隔板设置在所述电解正电极和所述电解负电极之间，其中，所述隔板的端部、所述电解正电极的端部、所述电解负电极的端部均平齐；
所述氧气出口设置在所述箱体的靠近所述电解正电极的箱壁上，所述氢气出口设置在所述箱体的靠近所述电解负电极的箱壁上。
6.根据权利要求5所述的车辆制动能量回收系统，其特征在于，所述车辆制动能量回收系统还包括：
第二水位检测器，设置在所述箱体上，所述第二水位检测器的位置与所述隔板的端部或者所述电解正电极的端部或者所述电解负电极的端部平齐；
所述能量控制器，与所述第二水位检测器连接，还用于在所述第二水位检测器的第二水位检测值小于电解水位阈值时发送提示信号。
7.根据权利要求1所述的车辆制动能量回收系统，其特征在于，所述箱体的底部设置有出水口，在所述出水口处设置出水控制阀。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括制动系统、燃料电池堆、供氧系统、供氢系统以及如权利要求1-7任一项所述的车辆制动能量回收系统。
9.一种电解水装置，其特征在于，用在车辆中，所述车辆包括电机控制器、燃料电池堆、供氧系统和供氢系统，所述电解水装置包括：
箱体，所述箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，其中，所述进水口与所述燃料电池堆的排水口连接，所述氧气出口与所述供氧系统连接，所述氢气出口与所述供氢系统连接；
电解正电极和电解负电极，设置在所述箱体内，所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极连接，所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极连接。
10.根据权利要求9所述的电解水装置，其特征在于，
在所述箱体内还设置有隔板，所述隔板设置在所述电解正电极和所述电解负电极之间，其中，所述隔板的端部、所述电解正电极的端部、所述电解负电极的端部均平齐；
所述氧气出口设置在所述箱体的靠近所述电解正电极的箱壁上，所述氢气出口设置在所述箱体的靠近所述电解负电极的箱壁上。
11.根据权利要求9或10所述的电解水装置，其特征在于，所述箱体的底部设置有出水口，在所述出水口处设置出水控制阀。
12.一种车辆制动能量回收方法，其特征在于，车辆包括燃料电池堆、供氧系统和供氢系统、电池管理器、电机控制器、电解水装置、第一控制阀、第二控制阀和能量控制器，其中，电解水装置包括箱体、电解正电极和电解负电极，所述箱体上设置有进水口、氧气出口、氢气出口，其中，所述进水口与所述燃料电池堆的排水口连接，所述氧气出口与所述供氧系统连接，所述氢气出口与所述供氢系统连接，所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极连接，所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极连接，所述第一控制阀设置在所述电解正电极与所述电机控制器的发电输出正极之间，所述第二控制阀设置在所述电解负电极与所述电机控制器的发电输出负极之间；
所述车辆制动能量回收方法包括：
获取电机最大允许发电功率PMmax和动力电池最大允许充电功率Pbmax；
响应于制动信号，命令所述电机控制器控制电机以所述PMmax运行；
根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制。
13.根据权利要求12所述的车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制，包括：
当PMmax≤Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀处于断开状态，并命令所述电池管理器控制动力电池以所述PMmax进行充电。
14.根据权利要求13所述的车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述根据所述PMmax和所述Pbmax调整实际动力电池充电功率以及对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行控制，还包括：
当PMmax>Pbmax时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀接通；
获取所述箱体内水的实际水位值；
根据所述箱体内水的水位值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率。
15.根据权利要求14所述的车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述根据所述箱体内水的水位值调整所述实际动力电池充电功率和电解水功率，包括：
当所述实际水位值小于或等于理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以所述Pbmax充电，并将PMmax-Pbmax的差值发电功率作为所述电解水功率；
或者，当所述实际水位值大于所述理想水位值时，命令所述电池管理器控制所述动力电池以(k×Pbmax)的功率充电，并将PMmax-(k×Pbmax)的差值发电功率作为所述电解水功率，其中，k＝理想水位值/实际水位值。
16.根据权利要求12-15任一项所述的车辆制动能量回收方法，其特征在于，所述车辆制动能量回收方法还包括：当所述箱体内水的实际水位值小于电解水位阈值时发送提示信号。
17.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为执行如权利要求12-16任一项所述的车辆制动能量回收方法。
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