CN111332157A - 一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，包括：第一动力分配单元、第二动力分配单元、电动机、氢燃料电池系统、超级电容、动力电池，所述电动机连接电机控制单元后连接所述第二动力分配单元，所述氢燃料电池系统连接氢燃料电池DC/DC转换模块后连接所述第一动力分配单元，所述超级电容连接超级电容DC/DC转换模块后连接所述第二动力分配单元，所述动力电池与所述第二动力分配单元连接，所述第一动力分配单元通过与第二动力分配单元并联。本发明降低了氢燃料电池的功率特性要求，通过双动力分配单元的间接式连接，对不同类型的动力电池的容忍度显著提高。

Description

一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统
技术领域
本发明涉及燃料电池乘用车技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统。
背景技术
我们国家提倡新能源汽车，意在改善能源结构，同时降低污染物排放。电动化能够减少汽车对于化石燃料的依赖，且在使用过程中无污染，显然很好地满足了上述两点。站在消费者角度来说，纯电动汽车之所以还不能得到大规模认可，主要原因还是在于使用局限性太大，在续航里程和充电频次、充电时间上都不合消费者的心意。与纯电车型相比，氢燃料电池汽车也能做到使用过程无污染，且不会影响到现有的电网系统。而氢燃料电池车的加氢流程与燃油车加油相似，仅需3-5分钟即可完成，续航里程也可以接近并超过燃油车，更加符合消费者的用车需求和习惯。另外氢气来源广泛，目前工业伴生氢、化石燃料制氢都能够以较低成本的获取氢气，同时生物制氢、光催化剂制氢技术也在不断发展，未来或许能够做到无污染制备氢气。
然而，从燃料电池的发电核心——电堆分析，电堆的主进气歧管流道、分配流道、反应流道等等，还没有条件做到多工况可变，只能通过空压机和比例阀来相应调整气体输入量来控制功率，但同时也对冷却系统也提出了应变要求，所以当前技术条件下，氢燃料电池动力堆还无法像燃油机一样快速精密地完成输出控制，不能满足频繁的输出功率变化。因此，当前氢燃料电池车辆均需要搭配动力电池使用。就匹配方式来说，存在氢燃料电池为主、动力电池为辅(全功率式系统)，或氢燃料电池为辅、动力电池为主(增程式系统)，或二者相当(混合式系统)。此三种方式适用于不同的工作场景，甚至因为氢燃料电池的效率和动力电池的能效管控效率不同，会产生不同的技术结果。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明设计出的双动力分配单元系统，可以适用氢燃料电池和动力电池的不同搭配模式，提高整车能源使用效率，使得车辆总体布置、能源模型的逻辑构建可以更加灵活。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，包括：第一动力分配单元、第二动力分配单元、电动机、氢燃料电池系统、超级电容、动力电池和整车控制单元，所述电动机连接电机控制单元后连接所述第二动力分配单元，所述氢燃料电池系统连接氢燃料电池DC/DC转换模块后连接所述第一动力分配单元，所述超级电容连接超级电容DC/DC转换模块后连接所述第二动力分配单元，所述动力电池与所述第二动力分配单元连接，所述第一动力分配单元通过与第二动力分配单元并联，实现氢燃料电池系统和动力电池之间的动力调配，所述整车控制单元通过CAN总线分别连接所述第一动力分配单元、第二动力分配单元、电动机、氢燃料电池系统、超级电容，实现对各系统的控制管理。
进一步的，所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，还包括：氢燃料电池供给系统、氢燃料电池管理单元，所述氢燃料电池供给系统与所述第一动力分配单元连接，所述氢燃料电池管理单元通过CAN总线依次连接所述氢燃料电池系统、氢燃料电池DC/DC转换模块、氢燃料电池供给系统和整车控制单元。
进一步的，所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，还包括：动力电池管理单元，所述动力电池管理单元通过CAN总线连接所述动力电池，实现对动力电池的控制管理，所述动力电池管理单元的另一端通过CAN总线与所述整车控制单元连接。
进一步的，所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，还包括：车身控制模块和热管理模块，所述车身控制模块用于时刻监控车身异常，所述热管理模块用于监控所述动力系统的温度，所述车身控制模块和热管理模块分别通过CAN总线与所述整车控制单元连接。
进一步的，所述第一动力分配单元与第二动力分配单元之间以及第一动力分配单元、第二动力分配单元和各单元之间均通过高压线连接。
进一步的，所述超级电容为超级锂电子电容。
本发明的技术效果：本发明采用上述技术方案，满足搭载全功率式系统、增程式系统、混合式系统的平台化要求，确保有效能源分配管理，简化了氢燃料电池反应堆的控制子系统和动力直接支持系统，降低了氢燃料电池的功率特性要求，通过双动力分配单元的间接式连接，对不同类型的动力电池的容忍度显著提高。
附图说明
图1是本发明一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统示意图；
附图标记：101-第一动力分配单元、102-第二动力分配单元、2-氢燃料电池DC/DC转换模块、3-氢燃料电池系统、4-氢燃料电池供给系统、5-氢燃料电池管理单元、6-超级电容DC/DC转换模块、7-超级电容、8-动力电池、9-动力电池管理单元、10-电机控制单元、11-电动机、12-整车控制单元、13-车身控制模块、14-热管理模块、15-高压线、16-CAN总线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请参考图1，本发明实施例提供一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，包括：第一动力分配单元101、第二动力分配单元102、电动机11、氢燃料电池系统3、超级电容7、动力电池8和整车控制单元12，电动机11连接电机控制单元10后连接第二动力分配单元102，氢燃料电池系统3连接氢燃料电池DC/DC转换模块2后连接第一动力分配单元101，超级电容7连接超级电容DC/DC转换模块6后连接第二动力分配单元102，动力电池8与第二动力分配单元102连接，第一动力分配单元101与第二动力分配单元102并联，可以实现氢燃料电池系统3和动力电池8之间的动力调配，整车控制单元12通过CAN总线16分别连接第一动力分配单元101、第二动力分配单元102、电动机11、氢燃料电池系统3、超级电容7，实现对各系统的控制管理。
在本实施例中，还设有氢燃料电池供给系统4、氢燃料电池管理单元5，氢燃料电池供给系统4与第一动力分配单元101连接，从而判断氢燃料电池系统3中的氢燃料是否充足，氢燃料电池管理单元5通过CAN总线16依次连接氢燃料电池系统3、氢燃料电池DC/DC转换模块2、氢燃料电池供给系统4和整车控制单元12，用于管理和控制氢燃料电池系统3，确保氢燃料电池正常工作。
在本实施例中，还设有动力电池管理单元9，动力电池管理单元9通过CAN总线16连接动力电池8，实现对动力电池8的控制管理，进一步判断动力电池8电量是否充足以及能否正常工作，动力电池管理单元9的另一端通过CAN总线16与整车控制单元12连接。
在本实施例中，还设有车身控制模块13和热管理模块14，车身控制模块13用于时刻监控车身异常，热管理模块14用于监控动力系统的温度，当温度出现异常时，可进行温度异常报警，车身控制模块13和热管理模块14分别通过CAN总线16与整车控制单元12连接。
在本实施例中，第一动力分配单元101与第二动力分配单元102之间以及第一动力分配单元101、第二动力分配单元102和各单元之间均通过高压线15连接，超级电容7为超级锂电子电容，更加节能环保。
本发明提供的一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其原理是：
氢燃料电池系统3和动力电池8分别通过高压线15接入两个动力分配单元，两个动力分配单元通过高压线15相互连通，实现能源传递；整车控制单元12完成对车辆动力及其他系统的能源需求管理，以及对氢燃料电池系统3和动力电池8状态的监控，第一动力分配单元101、第二动力分配单元102完成氢燃料电池系统3和动力电池8之间的动力调配，满足整车所有系统的能源需求；第一动力分配单元101和第二动力分配单元102负责动力能源负荷报警，并且第一动力分配单元101和第二动力分配单元102的接口数目可以扩展；氢燃料电池系统3和动力电池8可以同时工作，也可以独立工作，为整车提供动力能源，氢燃料电池系统3在满足整车动力能源需求的前提下，可以为动力电池8充电。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其特征在于，包括：第一动力分配单元、第二动力分配单元、电动机、氢燃料电池系统、超级电容、动力电池和整车控制单元，所述电动机连接电机控制单元后连接所述第二动力分配单元，所述氢燃料电池系统连接氢燃料电池DC/DC转换模块后连接所述第一动力分配单元，所述超级电容连接超级电容DC/DC转换模块后连接所述第二动力分配单元，所述动力电池与所述第二动力分配单元连接，所述第一动力分配单元通过与第二动力分配单元并联，实现氢燃料电池系统和动力电池之间的动力调配，所述整车控制单元通过CAN总线分别连接所述第一动力分配单元、第二动力分配单元、电动机、氢燃料电池系统、超级电容，实现对各系统的控制管理。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其特征在于，还包括：氢燃料电池供给系统、氢燃料电池管理单元，所述氢燃料电池供给系统与所述第一动力分配单元连接，所述氢燃料电池管理单元通过CAN总线依次连接所述氢燃料电池系统、氢燃料电池DC/DC转换模块、氢燃料电池供给系统和整车控制单元。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其特征在于，还包括：动力电池管理单元，所述动力电池管理单元通过CAN总线连接所述动力电池，实现对动力电池的控制管理，所述动力电池管理单元的另一端通过CAN总线与所述整车控制单元连接。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其特征在于，还包括车身控制模块和热管理模块，所述车身控制模块用于时刻监控车身异常，所述热管理模块用于监控所述动力系统的温度，所述车身控制模块和热管理模块分别通过CAN总线与所述整车控制单元连接。
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其特征在于，所述第一动力分配单元与第二动力分配单元之间以及第一动力分配单元、第二动力分配单元和各单元之间均通过高压线连接。
6.根据权利要求1所述的氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，其特征在于，所述超级电容为超级锂电子电容。
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