CN110450651A - 一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，包括储氢罐、氢燃料电池、储能电池、配电器、发电电动机、刹车信号开关和控制器，所述储氢罐通过管路与氢燃料电池的输入端相连接，氢燃料电池的输出端通过电路与配电器的输入端相连接，储能电池通过电路与配电器的输入端相连接，配电器的输出端通过电路与发电电动机相连接；所述控制器通过电路分别与氢燃料电池、配电器、储能电池、发电电动机和刹车信号开关相连接，发电电动机与商用车的车轮连接，在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。
Description
技术领域
本发明属于新能源综合利用技术领域，涉及一种氢燃料电池商用车，尤其是一种用于长途行驶大载荷的为降低燃料电池超负荷而设置的一种均衡负载传动系统的氢燃料电池商用车。
背景技术
汽车行业是市场很大、技术含量和管理精细化程度很高的行业，发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路。发展新能源汽车的目标主要是在优化能源结构、防治大气污染、应对气候变化方面合作创新，重点聚焦节能与新能源汽车关键技术领域，积极应对汽车产业技术“低碳化、信息化、智能化”变革，以电动化、智能化和共享化引领汽车产业的转型升级和高质量发展。
目前，新能源汽车主要是在乘用车方面取得了快速发展，2018年新能源乘用车市场实现了高增长。但在商用车方面，由于其工作的特殊性负载重、动力大、行驶距离远等而使得目前广泛使用在乘用车上的电池驱动技术不能很好的应用在商用车上。
氢燃料电池技术是以氢气作为“燃料”的能源转换技术，氢能源是一个永恒的能源，因为它可以有太阳能、风力、电热等各类一次性自然能源来生产。基于氢燃料电池技术在车辆上的应用，综合零部件成本、氢气站密集度等问题，当前氢燃料电池技术更适合商用车领域。
商用车具有载重重量大、负载变化幅度大、动力变化大的工况特点，氢燃料电池技术在商用车上的应用就要根据商用车具有的工况特点解决好氢燃料电池动力与整车性能匹配问题。
随着我国氢燃料电池产业的逐步完善和成熟，将氢燃料电池应用在商用汽车上也更将广泛，在未来的时间里，中国氢燃料电池商用汽车的发展将达到一个新的水平。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种解决氢燃料电池在商用车载重重量大、负载变化幅度大、动力变化大的特殊工况下的匹配应用技术，解决氢燃料电池在商用车上的应用问题。
解决上述技术问题的技术方案是：一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，商用车采用均衡负载动力传动系统装置，通过均衡负载动力传动系统装置防止车辆在启动和加速时燃料电池超负荷、在车辆行驶过程中降低燃料电池负荷变化幅度、在车辆减速或刹车时将车辆动能转化为电能储存；均衡负载动力传动系统装置包括储氢罐、氢燃料电池、储能电池、配电器、发电电动机、刹车信号开关和控制器，所述储氢罐通过管路与氢燃料电池的输入端相连接，氢燃料电池的输出端通过电路与配电器的输入端相连接，储能电池通过电路与配电器的输入端相连接，配电器的输出端通过电路与发电电动机相连接；所述控制器通过电路分别与氢燃料电池、配电器、储能电池、发电电动机和刹车信号开关相连接，发电电动机与商用车的车轮连接，在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。
本发明的进一步技术方案是：均衡负载动力传动系统装置还变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、车桥和终传动，所述发电电动机输出端与变矩器连接，变矩器与动力换挡变速箱连接，变速箱与传动轴连接，传动轴与车桥连接，车桥与终传动连接，终传动与车轮连接，在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能并通过变矩器、变速箱、传动轴、车桥和终传动传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。
在控制器控制下,当车辆在平坦路面匀速行驶、氢燃料电池产生的电能大于发电电动机消耗的电能时，氢燃料电池除给发电电动机供能外还经配电器将多余的电能输送给储能电池存储；当车辆起步或上坡、氢燃料电池产生的电能小于发电电动机所需的电能时，氢燃料电池与储能电池分别经配电器共同给发电电动机供能。
发电电动机具有驱动模式和发电模式两种工作模式，在控制器控制下，发电电动机可在驱动模式和发电模式之间转换。
当车辆需要减速或刹车而踩动刹车踏板时，装在刹车踏板上的刹车信号开关将刹车信号传送给控制器，在控制器控制下，发电电动机由驱动模式转换为发电模式，发电电动机产生电阻尼将车辆减速同时还将车辆的动能转化为电能通过配电器输送给储能电池存储，将刹车能量回收利用。
所述储氢罐安装在车辆车架大梁上，所述氢燃料电池、配电器、储能电池与发电电动机安装在车辆前端动力舱内。
所述控制器安装在车辆前端动力舱内，控制器信号输入端通过电路分别与驾驶室内加速踏板和刹车信号开关相连接。
由于采用上述技术方案，本发明之一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，具有以下有益效果：
1.本发明中的均衡负载动力传动系统装置包括储氢罐、氢燃料电池、储能电池、配电器、发电电动机、刹车信号开关和控制器，通过均衡负载动力传动系统装置防止车辆在启动和加速时燃料电池超负荷、在车辆行驶过程中降低燃料电池负荷变化幅度、在车辆减速或刹车时将车辆动能转化为电能储存。解决氢燃料电池在商用车上的应用问题，防止氢燃料电池超负荷和降低燃料电池负荷变化，使氢燃料电池在高效范围内工作，提高车辆的能效比。
2. 本发明中在控制器控制下,当车辆在平坦路面匀速行驶、氢燃料电池产生的电能大于发电电动机消耗的电能时，氢燃料电池除给发电电动机供能外还经配电器将多余的电能输送给储能电池存储；当车辆起步或上坡、氢燃料电池产生的电能小于发电电动机所需的电能时，氢燃料电池与储能电池分别经配电器共同给发电电动机供能。当车辆需要减速或刹车而踩动刹车踏板时，装在刹车踏板上的刹车信号开关将刹车信号传送给控制器，在控制器控制下，发电电动机由驱动模式转换为发电模式，发电电动机产生电阻尼将车辆减速同时还将车辆的动能转化为电能通过配电器输送给储能电池存储，将刹车能量回收利用。
3.本发明由于采用氢燃料电池作为动力源，该商用车实现了零排放；由于采用变矩器与动力换挡变速箱及其他部件所组成的均衡负载液力机械传动系统装置，提高了氢燃料电池的工作效率，使氢燃料电池在高效范围工作，降低了氢燃料电池瞬时功率，减少了氢燃料电池的用量从而降低了成本；由于采用了将刹车动能转化为电能储存的能量回收技术，减少了能源的浪费。
下面，结合说明书附图和具体实施例对本发明之一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车的技术特征作进一步的说明。
附图说明
图1：本发明之一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车的原理流程框图。
具体实施方式
一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，商用车采用均衡负载动力传动系统装置，通过均衡负载动力传动系统装置防止车辆在启动和加速时燃料电池超负荷、在车辆行驶过程中降低燃料电池负荷变化幅度、在车辆减速或刹车时将车辆动能转化为电能储存；均衡负载动力传动系统装置包括储氢罐、氢燃料电池、储能电池、配电器、发电电动机、变矩器、动力换挡的变速箱、传动轴、车桥和终传动、刹车信号开关和控制器，所述储氢罐通过管路与氢燃料电池的输入端相连接，氢燃料电池的输出端通过电路与配电器的输入端相连接，储能电池通过电路与配电器的输入端相连接，配电器的输出端通过电路与发电电动机相连接；所述控制器通过电路分别与氢燃料电池、配电器、储能电池、发电电动机和刹车信号开关相连接，发电电动机与商用车的车轮连接，在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。所述发电电动机输出端与变矩器连接，变矩器与动力换挡变速箱连接，变速箱与传动轴连接，传动轴与车桥连接，车桥与终传动连接，终传动与车轮连接，即发电电动机输出端依次与变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、车桥、终传动和车轮通过机械连接并依次串联在一起。在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能（即转速和扭矩）并通过变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、车桥和终传动将转速和扭矩传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。在控制器控制下,当车辆在平坦路面匀速行驶、氢燃料电池产生的电能大于发电电动机消耗的电能时，氢燃料电池除给发电电动机供能外还经配电器将多余的电能输送给储能电池存储；当车辆起步或上坡、氢燃料电池产生的电能小于发电电动机所需的电能时，氢燃料电池与储能电池分别经配电器共同给发电电动机供能。发电电动机具有驱动模式和发电模式两种工作模式，在控制器控制下，发电电动机可在驱动模式和发电模式之间转换。当车辆需要减速或刹车而踩动刹车踏板时，装在刹车踏板上的刹车信号开关将刹车信号传送给控制器，在控制器控制下，发电电动机由驱动模式转换为发电模式，发电电动机产生电阻尼将车辆减速同时还将车辆的动能转化为电能通过配电器输送给储能电池存储，将刹车能量回收利用。
具体实施例：一种氢燃料电池商用车，该车辆采用氢燃料电池及其相应元器件组成的均衡负载动力传动系统作为动力传动装置。其动力传动装置包括储氢罐、氢燃料电池、配电器、储能电池、控制器、发电电动机、变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、车桥、终传动、刹车信号开关和车轮。所述储氢罐安装在车辆车架大梁上，所述氢燃料电池、配电器、储能电池与发电电动机安装在车辆前端动力舱内。所述储氢罐通过管路与氢燃料电池输入端相连接，储氢罐将氢气燃料通过管路输送给氢燃料电池燃烧后产生电能；所述氢燃料电池输出端通过电路与配电器输入端相连接；所述储能电池通过电路也与配电器另一输入端相连接；所述配电器输出端通过电路与发电电动机相连接；所述控制器安装在车辆前端动力舱内，控制器信号输入端通过电路分别与驾驶室内加速踏板和刹车信号开关相连接，控制器信号输出端通过电路分别与氢燃料电池、配电器、储能电池和发电电动机控制端相连接；在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能即转速和扭矩，从而驱动车子行走。
所述变矩器、动力换挡的变速箱、传动轴、车桥、终传动和车轮通过机械连接依次串联在一起安装在车架大梁下面；所述动力换挡变速箱前端通过机械连接发电电动机，将由发电电动机转换的动能（即转速和扭矩）传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。由发电电动机与变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、车桥和终传动串联所组成的电驱动液力机械传动系统具有自动变速能力，车辆能在规定范围内根据外界阻力的变化自动进行无级变速，不仅降低发电电动机的负荷变化使其在均衡负载下工作。
所述储能电池为储备电能而设置，在控制器控制下，当车辆在平坦路面匀速行驶，氢燃料电池产生的电能大于发电电动机消耗的电能时，储能电池将氢燃料电池供给发电电动机之外还多余的电能存储起来；当车辆起步或上坡，氢燃料电池产生的电能小于发电电动机所需的电能时，氢燃料电池与储能电池共同给发电电动机供能。
所述发电电动机是该车辆特殊的能量转换装置，具有转换电能为动能的驱动模式和转换动能为电能的发电模式两种功能，在控制器控制下，发电电动机根据需要在驱动模式与发电模式之间进行转换，以满足不同工况的需要。
所述刹车信号开关安装在驾驶室刹车踏板之上，输出端用电路与控制器相连接；当车辆需要减速或刹车而踩动刹车踏板时，装在刹车踏板上的刹车信号开关将刹车信号传送给控制器，在控制器控制下，发电电动机将由驱动模式转换为发电模式，发电电动机除产生电阻尼将车辆减速外还将车辆的动能转化为电能通过配电器输送给储能电池存储，提高了能量的利用，即减少了浪费，同时也减少了刹车片的磨损，提高了整车的刹车性能。
Claims (7)
1.一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：商用车采用均衡负载动力传动系统装置，通过均衡负载动力传动系统装置防止车辆在启动和加速时燃料电池超负荷、降低车辆在行驶过程中燃料电池负荷变化幅度、在车辆减速或刹车时将车辆动能转化为电能储存；均衡负载动力传动系统装置包括储氢罐、氢燃料电池、储能电池、配电器、发电电动机、刹车信号开关和控制器，所述储氢罐通过管路与氢燃料电池的输入端相连接，氢燃料电池的输出端通过电路与配电器的输入端相连接，储能电池通过电路与配电器的输入端相连接，配电器的输出端通过电路与发电电动机相连接；所述控制器通过电路分别与氢燃料电池、配电器、储能电池、发电电动机和刹车信号开关相连接，发电电动机与商用车的车轮连接，在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：均衡负载动力传动系统装置还变矩器、动力换挡变速箱、传动轴、车桥和终传动，所述发电电动机输出端与变矩器连接，变矩器与动力换挡变速箱连接，变速箱与传动轴连接，传动轴与车桥连接，车桥与终传动连接，终传动与车轮连接，在控制器控制下，氢燃料电池通过燃烧氢气将产生的电能输送给配电器，配电器将电能分配输送给储能电池和发电电动机，发电电动机将电能转换为动能并通过变矩器、变速箱、传动轴、车桥和终传动传动到车轮，车轮转动产生驱动力使车辆行驶。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：在控制器控制下,当车辆在平坦路面匀速行驶、氢燃料电池产生的电能大于发电电动机消耗的电能时，氢燃料电池除给发电电动机供能外还经配电器将多余的电能输送给储能电池存储；当车辆起步或上坡、氢燃料电池产生的电能小于发电电动机所需的电能时，氢燃料电池与储能电池分别经配电器共同给发电电动机供能。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：发电电动机具有驱动模式和发电模式两种工作模式，在控制器控制下，发电电动机可在驱动模式和发电模式之间转换。
5.根据权利要求4所述的一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：当车辆需要减速或刹车而踩动刹车踏板时，装在刹车踏板上的刹车信号开关将刹车信号传送给控制器，在控制器控制下，发电电动机由驱动模式转换为发电模式，发电电动机产生电阻尼将车辆减速同时还将车辆的动能转化为电能通过配电器输送给储能电池存储，将刹车能量回收利用。
6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：所述储氢罐安装在车辆车架大梁上，所述氢燃料电池、配电器、储能电池与发电电动机安装在车辆前端动力舱内。
7.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池均衡负载传动系统商用车，其特征在于：所述控制器安装在车辆前端动力舱内，控制器信号输入端通过电路分别与驾驶室内加速踏板和刹车信号开关相连接。
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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 | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20191115 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |