CN111094052B - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动车辆，根据本发明的一个方面，提供了一种电动车辆，其包括：第一电机至第四电机，安装为分别独立地旋转车辆的前部和后部的右车轮和左车轮；第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块，独立地连接到各个电机，以便分别一对一地向第一电机至第四电机供应电力；电池组，用于向第一电机至第四电机供应电力；主控制部，用于控制第一电机至第四电机、第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块以及电池组；以及储罐，用于向第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块供应氢气。

Description

电动车辆
技术领域
本发明涉及一种电动车辆，更具体地，涉及一种安装有燃料电池堆的电动车辆。
本申请要求2017年9月25日提交的韩国专利申请No.10-2017-0123186的优先权权益，其公开的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
近年来，由于全球环境法规加强和能源成本降低的趋势，对环保型电动车辆(EV)的需求不断增加。
特别地，轮毂电机(in-wheel motor)系统作为下一代电动车辆的核心技术正引起人们的关注，在轮毂电机系统中，电动车辆的电机与车轮集成以直接旋转轮胎。
此外，安装电池组和/或燃料电池堆以向电动车辆的电机和各种电力装置供应电力。
一般而言，燃料电池是通过燃料和氧化剂之间的电化学反应产生电能的能量转换装置，其优点在于，只要连续供应燃料就可以持续地产生电力。
例如，聚合物电解质燃料电池包括膜-电极组件(MEA)，膜-电极组件(MEA)配备有通过在由聚合物材料构成的电解质膜周围涂布阳极和阴极而形成的电极层。此外，燃料电池包括气体扩散层(GDL)和双极板，气体扩散层(GDL)用于将反应气体均匀地分布到整个反应区域中并用于将阳极的氧化反应产生的电子转移到阴极，双极板用于向气体扩散层供应反应气体并将电化学反应产生的水排到外部。
另一方面，在轮毂电机系统的情况下，存在以下优点：由于每个车轮的单独电机是独立驱动的，所以可以减少电力损失，然而电池组或燃料电池堆作为单个装置占据很大的空间，这会影响车辆的内部结构设计，并且会导致空间利用效率下降的问题。
发明内容
技术问题
本发明要解决的一个问题是提供一种电动车辆，该电动车辆能够独立地向轮毂电机系统的安装在每个车轮中的驱动电机供应电力，并且能够独立地控制驱动电机。
此外，本发明要解决的一个问题是提供一种电动车辆，该电动车辆装配有具有并联或分布式连接结构并且能够独立地操作并独立地控制的燃料电池堆模块。
技术方案
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电动车辆，其包括：第一电机至第四电机，所述第一电机至所述第四电机被配置为分别独立地旋转所述车辆的前部和后部的右车轮和左车轮；第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块，所述第一燃料电池堆模块至所述第四燃料电池堆模块独立地连接到各个电机，以便分别一对一地向所述第一电机至所述第四电机供应电力；电池组，所述电池组用于向所述第一电机至所述第四电机供应电力；主控制部，所述主控制部用于控制所述第一电机至所述第四电机、所述第一燃料电池堆模块至所述第四燃料电池堆模块以及所述电池组；以及储罐，所述储罐用于向所述第一燃料电池堆模块至所述第四燃料电池堆模块供应氢气。
此时，在所述电动车辆中，可以为每个车轮独立地设置逆变器、电机控制部和燃料电池堆模块控制部。
此外，所述主控制部可以设置为整体地控制所述电机控制部和所述燃料电池堆模块控制部中的每一个。也就是说，所述主控制部可以在控制各个电机控制部的同时控制所述燃料电池堆模块。此外，所述主控制部还可以根据各种道路环境和驾驶情况来控制所述电机控制部和所述燃料电池堆模块中的每一个。
此外，所述电机控制部和所述燃料电池堆模块控制部中的每一个可以设置为与所述主控制部同步。
此外，每个电机可以由所述燃料电池堆模块供应主电力，并且可以选择性地由所述电池组供应电力。也就是说，所述主控制部可以控制供应到各个电机的电力，其可以控制使得由所述燃料电池堆模块的电力作为主电源供应，并且所述电池组的电力作为辅助电源供应。
此外，所述主控制部可以设置为在需要快速负载响应或在需要供应峰值电力时通过所述电池组向每个电机供应电力。
此外，所述电池组可以包括用于驱动所述电机的高压电池和用于向外围装置供应电力的低压电池。
此外，所述主控制部可以设置为在所述电池组的电量下降到预定值以下时通过所述燃料电池堆模块执行所述电池组的充电。
此外，所述主控制部可以设置为在所述电池组的电量下降到预定值以下时通过每个电机的再生制动执行所述电池组的充电。
此外，所述主控制部可以设置为独立地调节所述第一电机至所述第四电机的输出功率。
此时，所述主控制部可以设置为根据驾驶情况和道路环境独立地调节所述第一电机至所述第四电机的输出功率。具体地，所述主控制部可以设置为独立地调节所述第一电机至所述第四电机的输出功率，以便最大化所述燃料电池堆模块的效率并且最小化燃料消耗。
有益效果
如上所述，与本发明的一个示例相关的电动车辆具有以下效果。
可以在不改变电动车辆车身形状(设计)的情况下应用本发明。
此外，与单个燃料电池堆结构相比，提高了车身空间利用效率。
此外，由于可以最小化电源(燃料电池堆模块)和电机(电动机)之间的距离，所以可以最小化电力损失。
此外，通过多个燃料电池堆模块，可以向燃料电池堆模块附近的低功耗外围装置供应电力。
此外，由于燃料电池堆模块的小型化而提高了控制特性和响应特性。
此外，其比单个大电容燃料电池堆模块具有更高的能效。
附图说明
图1是与本发明的一个示例相关的电动车辆的配置图；
图2和图3是与本发明的一个示例相关的电动车辆的部分配置图；
图4是示出了与本发明的一个示例相关的电动车辆的控制系统的配置图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的一个示例的电动车辆。
此外，无论何种附图标记，相同或相应的部件赋予相同或相似的附图标记，并且将省略多余的说明。为了便于说明，所示的每个构成部件的尺寸和形状可能会被夸大或缩小。
图1是与本发明的一个示例相关的电动车辆的配置图，图2和图3是与本发明的一个示例相关的电动车辆的部分配置图，图4是示出了与本发明的一个示例相关的电动车辆的控制系统的配置图。
与本发明的一个示例相关的电动车辆100包括车体101。此外，电动车辆100包括车辆的前部和后部的右车轮和左车轮，例如，四个车轮(111、112、113、114)。
电动车辆100包括用于驱动的多个车轮、集成地安装在车轮上以独立地驱动车轮的多个电机、以及独立地连接到电机以分别向电机供应电力的多个燃料电池堆模块。例如，如果各个车轮均具有内置电机，则车轮、电机和燃料电池堆模块可以具有相同的数量。或者，当车辆为前轮驱动或后轮驱动时，电机和燃料电池堆模块的数量可以小于车轮的数量。
在一个示例中，电动车辆100包括第一电机至第四电机(121、122、123、124)，第一电机至第四电机(121、122、123、124)安装为分别独立地旋转车辆的前部和后部的右车轮和左车轮(111、112、113、114)。电机(121、122、123、124)中的每一个集成到相应的车轮中并且独立驱动各个车轮。
此外，电动车辆100包括第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块(131、132、133、134)，第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块(131、132、133、134)独立地连接到各个电机(121、122、123、124)，以便分别一对一地向第一电机至第四电机(121、122、123、124)供应电力。燃料电池堆模块(131、132、133、134)中的每一个可以具有相同的输出功率和尺寸。此外，根据本发明的电动车辆具有小尺寸和小电容的燃料电池堆独立地连接到各个车轮侧以供应电力的结构，而不使用单个燃料电池堆向所有车轮侧供应电力。此外，各个燃料电池堆模块(131、132、133、134)并联连接。
此外，电动车辆100包括用于控制第一电机至第四电机(121、122、123、124)以及第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块(131、132、133、134)的主控制部140。
此外，电动车辆100包括用于向第一电机至第四电机供应电力的电池组160，以及用于向第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块(131、132、133、134)供应氢气的储罐170。
此外，在电动车辆100中，可以为车轮(111、112、113、114)中的每一个独立地设置逆变器、电机控制部和燃料电池堆模块控制部。也就是说，除了主控制部140之外，为第一车轮侧至第四车轮侧中的每一者独立地设置逆变器(例如，DC/AC逆变器)、电机控制部和燃料电池堆模块控制部。
例如，参考图2和图3，与第一电机121电连接的第一逆变器、用于独立地控制第一电机121的第一电机控制部141和用于独立地控制第一燃料电池堆模块131的第一燃料电池堆模块控制部(未示出)可以设置在第一电机121侧。
此时，主控制部140可以设置为整体地控制电机控制部例如，141和燃料电池堆模块控制部中的每一个。具体地，电机控制部和燃料电池堆模块控制部中的每一个可以设置为与主控制部140同步。
由于为每个燃料电池堆模块设置了独立的控制部，所以有助于控制每个燃料电池堆模块的工作温度、气体流速等，并且构成燃料电池的外围装置的小型化成为可能。
另一方面，逆变器141执行通过来自电机控制器的信号调节从燃料电池堆模块131或电池组160传输的DC电力的功能并将DC电力传输到电机。
电机(120：121、122、123、124)中的每一个可以设置为由燃料电池堆模块(130：131、132、133、134)供应主电力，并且选择性地由电池组160供应电力。
也就是说，与本发明的一个示例相关的电动车辆100可以由燃料电池堆模块(130：131、132、133、134)和电池组160的混合电力供应系统驱动。例如，电池组160可以设置为在需要快速负载响应时或在需要供应峰值电力时向每个电机供应电力。
具体地，燃料电池堆模块130用作向每个车轮供应电力的主电源，仅在需要诸如峰值电力或启动的快速负载响应特性时使用电池组160，从而可以提高总体电力供应的效率。
参考图4，主控制部140可以确定燃料电池堆模块130和电池组160的混合使用程度，并且可以控制传输到逆变器161的信号，主控制部140可以确定用于控制电机的转矩并传输控制信号。
此外，电池组160可以包括用于驱动电机的高压电池和用于向外围装置供应电力的低压电池。
此外，当电池组160的电量下降到预定值以下时，可以通过燃料电池堆模块130对电池组160进行充电。
此外，当电池组160的电量下降到预定值以下时，可以根据动载荷L通过每个电机120的再生制动对电池组160进行充电。
上文描述的本发明的优选示例是为了说明目的而公开的，本领域技术人员可以在本发明的思想和范围内对其进行修改、改变和添加，并且将认为这种修改、改变和添加落入以下权利要求的范围内。
工业适用性
根据与本发明的一个示例相关的电动车辆，与单个燃料电池堆结构相比，提高了车身空间利用效率，并且通过多个燃料电池堆模块，可以向燃料电池堆模块附近的低功耗外围装置供应电力。

Claims (8)

1.一种电动车辆，包括：
第一电机至第四电机，所述第一电机至所述第四电机安装为分别独立地旋转所述车辆的前部和后部的右车轮和左车轮；
第一燃料电池堆模块至第四燃料电池堆模块，所述第一燃料电池堆模块至所述第四燃料电池堆模块独立地连接到各个电机，以分别一对一地向所述第一电机至所述第四电机供应电力；
电池组，所述电池组用于向所述第一电机至所述第四电机供应电力；
主控制部，所述主控制部用于控制所述第一电机至所述第四电机、所述第一燃料电池堆模块至所述第四燃料电池堆模块以及所述电池组；以及
储罐，所述储罐用于向所述第一燃料电池堆模块至所述第四燃料电池堆模块供应氢气，
其中，每个电机由所述燃料电池堆模块供应主电力，并且选择性地由所述电池组供应电力，
其中，所述主控制部设置为在需要快速负载响应或在需要供应峰值电力时通过所述电池组向每个电机供应电力，
其中，为每个车轮独立地设置逆变器、电机控制部和燃料电池堆模块控制部，
其中，所述主控制部设置为整体地控制所述电机控制部和所述燃料电池堆模块控制部中的每一个，并且，
其中，所述主控制部确定所述燃料电池堆模块和所述电池组的混合使用程度，并且所述主控制部确定用于控制所述电机的转矩并传输控制信号。
2.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，电机控制部和燃料电池堆模块控制部中的每一个设置为与所述主控制部同步。
3.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述电池组包括用于驱动所述电机的高压电池和用于向外围装置供应电力的低压电池。
4.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述主控制部设置为在所述电池组的电量下降到预定值以下时通过所述燃料电池堆模块执行所述电池组的充电。
5.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述主控制部设置为在所述电池组的电量下降到预定值以下时通过每个电机的再生制动执行所述电池组的充电。
6.根据权利要求1所述的电动车辆，其中，所述主控制部设置为独立地调节所述第一电机至所述第四电机的输出功率。
7.根据权利要求6所述的电动车辆，其中，所述主控制部设置为根据驾驶情况和道路环境独立地调节所述第一电机至所述第四电机的输出功率。
8.根据权利要求6所述的电动车辆，其中，所述主控制部设置为独立地调节所述第一电机至所述第四电机的输出功率，以便最大化所述燃料电池堆模块的效率并且最小化燃料消耗。
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