CN111823954A - 一种用于氢燃料电池客车的动力设备 - Google Patents

一种用于氢燃料电池客车的动力设备 Download PDF

Info

Publication number
CN111823954A
CN111823954A CN202010838402.4A CN202010838402A CN111823954A CN 111823954 A CN111823954 A CN 111823954A CN 202010838402 A CN202010838402 A CN 202010838402A CN 111823954 A CN111823954 A CN 111823954A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
power
hydrogen fuel
vehicle
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010838402.4A
Other languages
English (en)
Inventor
江涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chery and Wanda Guizhou Bus Co Ltd
Original Assignee
Chery and Wanda Guizhou Bus Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chery and Wanda Guizhou Bus Co Ltd filed Critical Chery and Wanda Guizhou Bus Co Ltd
Priority to CN202010838402.4A priority Critical patent/CN111823954A/zh
Publication of CN111823954A publication Critical patent/CN111823954A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0053—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于氢燃料电池客车的动力设备，它包括整车控制器、驱动桥、储氢系统、和驱动电机，其特征在于：所述驱动电机通过驱动桥与汽车轮胎连接，储氢系统连接到氢燃料电池堆上，氢燃料电池堆通过DCDC升压器与电机控制器连接，电机控制器控制驱动电机旋转，电机控制器还连接有动力电池组，所述动力电池组通过BMS和整车控制器与氢燃料电池堆连接。氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。

Description

一种用于氢燃料电池客车的动力设备
技术领域
本发明涉及一种氢燃料电池客车，尤其涉及一种用于氢燃料电池客车的动力设备，属于新能源汽车技术领域。
背景技术
新能源汽车对于解决环境污染、能源危机具有重大的意义，引起了越来越多人的关注。而氢燃料电池汽车因其无污染、零排放成为电动汽车研究的一个热点，它克服了纯电动汽车续驶里程短的缺陷。同时氢燃料电池汽车具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点，而且仍然保持传统内燃机汽车的加速性能、高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能。
目前，氢燃料电池汽车技术还处于研究、开发和示范运行阶段，在车辆系统技术、加氢设施、车辆储氢、制造成本、运行经验、标准和法规等方面，还有大量问题需要系统地考虑和解决，这就需要政府、企业、研究机构和各国政府之间的紧密合作。因此，开展氢燃料电池汽车技术方案研究已显得十分必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于氢燃料电池客车的动力设备，是以质子交换膜燃料电池作为氢燃料电池客车的主动力源，锂离子动力电池作为车辆的辅助动力源，异步交流电机作为车辆的驱动电机，并确定其能量管理策略。
本发明的技术方案为：一种用于氢燃料电池客车的动力设备，它包括整车控制器、驱动桥、储氢系统、和驱动电机，其特征在于：所述驱动电机通过驱动桥与汽车轮胎连接，储氢系统连接到氢燃料电池堆上，氢燃料电池堆通过DCDC升压器与电机控制器连接，电机控制器控制驱动电机旋转，电机控制器还连接有动力电池组，所述动力电池组通过BMS和整车控制器与氢燃料电池堆连接。
所述氢燃料电池堆上还连接有供氢系统和附件系统。
所述整车控制器是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池、驱动电机、动力转向系统、再生制动系统和辅助系统进行检测和管理。
所述整车控制器通过CAN网络连接氢燃料电池、驱动电机、操纵控制系统和动力系统部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明的技术方案，以质子交换膜燃料电池作为氢燃料电池客车的主动力源，锂离子动力电池作为车辆的辅助动力源，异步交流电机作为车辆的驱动电机，并确定其能量管理策略。氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。具体能量分配时，VCU根据当前动力电池的SOC、电机需求功率、辅助功率以及车速作为输入，计算当前氢燃料电池系统的输出功率，以保证动力电池SOC在某区间范围内平衡，最优地满足整车动力性指标及经济性指标，取得了很好的使用效果。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明控制系统原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本发明作进一步的详细描述。
实施例1：如附图1-2所示，一种用于氢燃料电池客车的动力设备，它包括整车控制器、驱动桥、储氢系统、和驱动电机，其特征在于：所述驱动电机通过驱动桥与汽车轮胎连接，储氢系统连接到氢燃料电池堆上，氢燃料电池堆通过DCDC升压器与电机控制器连接，电机控制器控制驱动电机旋转，电机控制器还连接有动力电池组，所述动力电池组通过BMS和整车控制器与氢燃料电池堆连接。
进一步的，氢燃料电池堆上还连接有供氢系统和附件系统。
进一步的，整车控制器是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池、驱动电机、动力转向系统、再生制动系统和辅助系统进行检测和管理。
进一步的，整车控制器通过CAN网络连接氢燃料电池、驱动电机、操纵控制系统和动力系统部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。
整车控制系统是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池系统、驱动电机系统、动力转向系统、再生制动系统和其它辅助系统进行检测和管理。整车控制器通过CAN网络连接氢燃料电池系统、驱动电机系统、操纵控制系统等动力系统主要零部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。
本发明动力结构由于动力电池组的存在，减轻了氢燃料电池系统的压力。动力电池组的功能是回收汽车制动能量，在汽车启动、加速、爬坡的过程中提供补充能量。
本发明动力结构主要优点在于：1）相对减少对氢燃料电池的功率需求；2）氢燃料电池系统相对容易；3）万一氢燃料电池出现故障，动力电池组仍可工作，系统的可靠性高；4）可以回收制动能量。
本发明中氢燃料电池动力系统使用常电和ON挡电信号的供电方式。常电为氢燃料电池系统提供低压电源，ON挡信号作为唤醒和停止工作信号。当整车上ON挡电，氢燃料系统接收到ON挡信号，氢燃料电池系统则从休眠状态启动，系统低压上电，IGN（唤醒信号）达到ON状态，氢燃料系统完成上电状态。氢燃料电池系统的控制系统升压器（DCDC）直接与整车高压电相连，当整车动力电池总正总负连通后，DCDC系统会进行预充电处理，在自诊断整车无故障的条
件下，氢燃料系统进入就绪状态。当整车控制器发出启动信号后，氢燃料系统开始启动、运行，整个过程不能出现二级以上故障。当整车控制器发出停止或者出现重大故障时，氢燃料系统会自行关闭。
本发明中氢燃料电池系统能量控制：
纯电动模式下，氢燃料电池系统不参与工作，整车动力由动力电池提供，动力电池能量通过驱动电机及控制器到主减速器和差速器分配到车轮，实现车辆的驱动。能量从驱动电机返回动力电池，实现能量回收；
混动模式下，氢燃料电池系统产生的电能与动力电池的电能共同输送到驱动电机，驱动电机产生的驱动力再传递到车轮，实现车辆的驱动。能量分别从氢燃料电池系统和驱动电机共同返回动力电池实现能量回收；
怠速模式下，能量由驱动燃料电池系统发电通过DCDC流入动力电池，实现动力电池的充电；行车充电模式下，能量由氢燃料电池系统分别流向动力电池和驱动电机及控制器，从而实现动力电池的充电和整车驱动。
本发明氢燃料电池客车控制系统主要由整车控制系统、储氢系统、氢燃料电池系统、辅助控制系统、动力电池系统、驱动电机系统等组成，各元件通过CAN总线组成一个分布式控制系统，采用的是并联式双能源形式。氢燃料电池作为主能源，提供车辆行驶的主要动力；动力电池组是辅助能量源，在汽车行驶中提供瞬时大扭矩。
本发明中，氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。
具体能量分配时，VCU根据当前动力电池的SOC、电机需求功率、辅助功率以及车速作为输入，计算当前氢燃料电池系统的输出功率，以保证动力电池SOC在某区间范围内平衡，最优地满足整车动力性指标及经济性指标。
本发明中，氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。
以质子交换膜燃料电池作为氢燃料电池客车的主动力源，锂离子动力电池作为车辆的辅助动力源，异步交流电机作为车辆的驱动电机，并确定其能量管理策略。氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。具体能量分配时，VCU根据当前动力电池的SOC、电机需求功率、辅助功率以及车速作为输入，计算当前氢燃料电池系统的输出功率，以保证动力电池SOC在某区间范围内平衡，最优地满足整车动力性指标及经济性指标，取得了很好的使用效果。
本发明优点在于：1）相对减少对氢燃料电池的功率需求；2）氢燃料电池系统相对容易；3）万一氢燃料电池出现故障，动力电池组仍可工作，系统的可靠性高；4）可以回收制动能量。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种用于氢燃料电池客车的动力设备，它包括整车控制器、驱动桥、储氢系统、和驱动电机，其特征在于：所述驱动电机通过驱动桥与汽车轮胎连接，储氢系统连接到氢燃料电池堆上，氢燃料电池堆通过DCDC升压器与电机控制器连接，电机控制器控制驱动电机旋转，电机控制器还连接有动力电池组，所述动力电池组通过BMS和整车控制器与氢燃料电池堆连接。
2.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池客车的动力设备，其特征在于：所述氢燃料电池堆上还连接有供氢系统和附件系统。
3.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池客车的动力设备，其特征在于：所述整车控制器是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池、驱动电机、动力转向系统、再生制动系统和辅助系统进行检测和管理。
4.根据权利要求1所述的用于氢燃料电池客车的动力设备，其特征在于：所述整车控制器通过CAN网络连接氢燃料电池、驱动电机、操纵控制系统和动力系统部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。
CN202010838402.4A 2020-08-19 2020-08-19 一种用于氢燃料电池客车的动力设备 Pending CN111823954A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010838402.4A CN111823954A (zh) 2020-08-19 2020-08-19 一种用于氢燃料电池客车的动力设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010838402.4A CN111823954A (zh) 2020-08-19 2020-08-19 一种用于氢燃料电池客车的动力设备

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111823954A true CN111823954A (zh) 2020-10-27

Family

ID=72918885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010838402.4A Pending CN111823954A (zh) 2020-08-19 2020-08-19 一种用于氢燃料电池客车的动力设备

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111823954A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112820907A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 佛山仙湖实验室 一种氢燃料电池系统上电及启动的控制方法
CN113696791A (zh) * 2021-07-29 2021-11-26 无锡精科汽车配件有限公司 一种客车用大功率燃料电池控制方法
CN115257411A (zh) * 2022-06-24 2022-11-01 安徽普思标准技术有限公司 一种氢燃料电池混联式混合动力系统及卡车

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112820907A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 佛山仙湖实验室 一种氢燃料电池系统上电及启动的控制方法
CN113696791A (zh) * 2021-07-29 2021-11-26 无锡精科汽车配件有限公司 一种客车用大功率燃料电池控制方法
CN115257411A (zh) * 2022-06-24 2022-11-01 安徽普思标准技术有限公司 一种氢燃料电池混联式混合动力系统及卡车

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102358201B (zh) 基于燃料电池的增程式电动汽车动力系统及控制方法
EP3736153A1 (en) Series-parallel hybrid power system and vehicle operating mode decision-making method
CN110576750A (zh) 一种氢燃料电池汽车制动能量回收系统
CN101207331B (zh) 一种混合动力汽车dc-dc控制方法
CN111823954A (zh) 一种用于氢燃料电池客车的动力设备
CN204895107U (zh) 一种插电式适时四驱混合动力汽车系统
CN201511806U (zh) 同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘
CN110576749A (zh) 一种氢能汽车的燃料电池制动能量回收系统
CN107310372A (zh) 一种插电式电‑电混合燃料电池增程式四驱动力系统
CN108248365B (zh) 混联式气电混合动力车动力系统及控制方法
CN101380887A (zh) 含有驱动电机工作模式切换装置的混合动力轿车驱动系统
CN203567571U (zh) 一种电电混合铝空气电池电动汽车
CN201109375Y (zh) 一种自带发电充电装置的纯电动汽车
CN105459801A (zh) 基于氢能源的车用混合动力装置及方法
CN104943526A (zh) 一种插电式适时四驱混合动力汽车系统
Zhang et al. Powertrain design and energy management of a novel coaxial series-parallel plug-in hybrid electric vehicle
CN202130554U (zh) 混合动力摩托车
CN203974582U (zh) 一种混联式气电混合动力客车
CN115610212A (zh) 动力电池可模块化配置的纯电矿用交流自卸车驱动系统
CN201604532U (zh) 一种带有发电充电装置的纯电动汽车
CN212500005U (zh) 一种用于氢燃料电池客车的动力装置
CN208069460U (zh) 一种氢燃料系统客车的控制系统
CN110816309A (zh) 一种增程式电动汽车和驱动控制方法
CN117984813A (zh) 一种车辆柴氢复合动力装置及其布置方法
CN202283872U (zh) 混合动力汽车多电机混联系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination