CN112793431A - 基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池汽车动力总成技术领域，尤其是一种基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，包括燃料电池系统、燃料电池控制器、主驱动电机、主驱动电机控制器、DC/DC转换器、飞轮动力系统及辅助储能组件，其从动力总成系统输出端优化匹配车辆在各种复杂工况下的动力需求，大大简化并降低了燃料电池系统输出特性的要求，从而使动力总成系统的成本大幅度降低，飞轮动力系统和辅助储能组件的配合可适应车辆动态和负载功率的变化，做到功率输出的快速响应，不但解决了降低动力总成系统的电功率和辅助储能组件的容量，同时增加了该动力总成系统的动态响应速度和性能，让燃料电池系统动态响应速度慢、系统成本高、控制复杂的问题大大改善。

Description

基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统

技术领域

本发明涉及燃料电池汽车动力总成技术领域，尤其是一种基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统。

背景技术

能源与环境是各国政府密切关注的可持续发展战略问题。全球变暖和能源危机迫使人们重新考虑未来汽车的动力问题。燃料电池汽车以其清洁、高效的特性逐渐成为公认的未来最有前途的新能源汽车。纯燃料电池汽车存在以下弊端：燃料电池发动机存在输出特性较软，成本过高，起动困难以及瞬态响应性差等特点，并且电堆不允许电流双向流动，无法回收刹车时的能量。辅助设备可以解决上述问题，它能使燃料电池工作在较高的效率区域，在刹车制动的过程中回收部分能量，因此，在以燃料电池为主要动力源的汽车动力系统设计中，需要配置辅助储能器件。燃料电池动力系统的匹配方案的直接影响到整车动力总成的性能和效率。

目前燃料电池车主要有纯燃料电池、燃料电池加蓄电池、燃料电池加超级电容、燃料电池加蓄电池加超级电容、燃料电池加飞轮储能等多种类动力匹配方案，其中燃料电池系统为主要动力源，电池组配合燃料电池系统进行混合驱动，电能经过电机转化成机械能传给传动系统。加速时，电池组和燃料电池电堆共同输出能量，保证整车的加速性能，由于电池组提供了部分能量，减轻了电堆瞬时加速时的负担，避免阴极“氧气饥饿”现象的发生，延长电堆寿命。刹车制动时，电池回收部分能量，此过程由电池管理系统控制，其优点是：燃料电池成本降低、对电堆动态特性及功率要求降低，启动容易、可靠性高；缺点是：结构复杂，急刹车时，能量回收瞬时电流较高，动力电池组会受到一定损伤，因此，在有些场合需要结合超级电容和飞轮储能系统一起，以补充动力电池系统的不足，但无论超级电容还是飞轮储能系统，均存在成本非常昂贵、控制系统比较复杂、参数匹配困难、重量大、体积大及不易车辆搭载等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中燃料电池汽车动力总成的系统电功率高，动态响应速度和性能不佳的问题，现提供一种基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，包括燃料电池系统、燃料电池控制器、主驱动电机、主驱动电机控制器、DC/DC转换器、DC/DC控制器、飞轮动力系统及能够存储电能的辅助储能组件；

所述飞轮动力系统包括能够将车辆制动的动能转化为飞轮的动能并在车辆起步或加速时释放以提供动力的飞轮动力总成、飞轮电机控制器及飞轮系统控制器，所述飞轮动力总成的输出端和主驱动电机的输出轴均与车辆的车桥的输入端传动连接；

所述燃料电池控制器、辅助储能组件、DC/DC控制器及飞轮系统控制器均与整车控制器信号连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与飞轮系统控制器信号连接；

所述燃料电池控制器及DC/DC转换器均与燃料电池系统电连接，DC/DC控制器和DC/DC转换器电连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与DC/DC转换器电连接，且均与辅助储能组件电连接，所述主驱动电机控制器和主驱动电机电连接，飞轮电机控制器和飞轮动力总成电连接。

本方案中结合飞轮动力系统的特性，从动力总成系统输出端优化匹配车辆在各种复杂工况下的动力需求，大大简化并降低了燃料电池系统输出特性的要求，从而使动力总成系统的成本大幅度降低，飞轮动力系统和辅助储能组件的配合可适应车辆动态和负载功率的变化，做到功率输出的快速响应，不但解决了降低动力总成系统的电功率和辅助储能组件的容量，同时增加了该动力总成系统的动态响应速度和性能，让燃料电池系统动态响应速度慢、系统成本高、控制复杂的问题大大改善。

其飞轮动力总成与主驱动电机构成车辆的驱动单元，该驱动单元可以同时实现单一驱动控制，以及共同驱动控制，飞轮系统控制器可以根据整车控制器的指令，结合燃料电池系统工作状态，以及辅助储能组件的能力，对主驱动电机和飞轮动力系统进行实时功率和扭矩分配，减少电能输出。

进一步地，所述辅助储能组件包括超级电容、辅助DC/DC转换器、动力电池系统及电池管理系统；

所述超级电容和辅助DC/DC转换器电连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与辅助DC/DC转换器电连接，且均与动力电池系统电连接；

所述辅助DC/DC转换器和电池管理系统均与整车控制器信号连接，所述电池管理系统和动力电池系统信号连接。

进一步地，所述辅助储能组件包括动力电池系统及电池管理系统，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与动力电池系统电连接，所述整车控制器和电池管理系统信号连接，电池管理系统和动力电池系统信号连接。

进一步地，所述辅助储能组件包括超级电容及辅助DC/DC转换器，所述辅助DC/DC转换器和超级电容电连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与辅助DC/DC转换器电连接，所述整车控制器和辅助DC/DC转换器信号连接。

进一步地，所述辅助储能组件包括超级电容、辅助DC/DC转换器及蓄电池；

所述超级电容和辅助DC/DC转换器电连接，所述主驱动电机控制器及飞轮电机控制器均与辅助DC/DC转换器电连接，且均与蓄电池电连接；

所述辅助DC/DC转换器与整车控制器信号连接。

进一步地，所述飞轮动力总成包括：

行星齿轮机构，包括齿圈、行星齿轮、行星架和太阳轮，所述主驱动电机的输出轴和行星架输入端传动连接，所述行星架的输出端和车辆的车桥的输入端传动连接；

飞轮，与齿圈传动连接；

电动机/发电机，所述电动机/发电机的动力输出轴与太阳轮传动连接；

以及单向离合器，所述单向离合器设置在齿圈与飞轮的传动路径上。

进一步地，所述飞轮有多个，多个所述飞轮均与齿圈传动连接。

进一步地，所述行星架的输出端和变速器的输入端传动连接，变速器的输出端和车辆的车桥的输入端传动连接。

本发明的有益效果是：本发明基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统结合飞轮动力系统的特性，从动力总成系统输出端优化匹配车辆在各种复杂工况下的动力需求，大大简化并降低了燃料电池系统输出特性的要求，从而使动力总成系统的成本大幅度降低，飞轮动力系统和辅助储能组件的配合可适应车辆动态和负载功率的变化，做到功率输出的快速响应，不但解决了降低动力总成系统的电功率和辅助储能组件的容量，同时增加了该动力总成系统的动态响应速度和性能，让燃料电池系统动态响应速度慢、系统成本高、控制复杂的问题大大改善。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1中基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统的示意图；

图2是本发明实施例2中基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统的示意图；

图3是本发明实施例3中基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统的示意图；

图4是本发明实施例4中基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统的示意图；

图5是本发明基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统中飞轮动力总成的示意图；

图6是本发明基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统中多个飞轮同时与齿圈传动连接的示意图；

图7是本发明中主驱动电机与飞轮动力总成输出转速图；

图8是本发明中主驱动电机与飞轮动力总成输出扭矩图；

图9是本发明中控制网络拓扑结构图。

图中：1、燃料电池系统，2、燃料电池控制器，3、主驱动电机，4、主驱动电机控制器，5、DC/DC转换器，6、DC/DC控制器；

7、飞轮动力总成，701、齿圈，702、行星齿轮，703、行星架，704、太阳轮，705、电动机/发电机，706、飞轮，707、单向离合器；

8、整车控制器，9、飞轮电机控制器，10、飞轮系统控制器，11、超级电容，12、辅助DC/DC转换器，13、动力电池系统，14、电池管理系统，15、蓄电池。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。

实施例1

如图1和5所示，一种基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，包括燃料电池系统1、燃料电池控制器2、主驱动电机3、主驱动电机控制器4、DC/DC转换器5、DC/DC控制器6、飞轮动力系统及能够存储电能的辅助储能组件；

所述飞轮动力系统包括能够将车辆制动的动能转化为飞轮706的动能并在车辆起步或加速时释放以提供动力的飞轮动力总成7、飞轮电机控制器9及飞轮系统控制器10，所述飞轮动力总成7的输出端和主驱动电机3的输出轴均与车辆的车桥的输入端传动连接；

所述燃料电池控制器2、辅助储能组件、DC/DC控制器6及飞轮系统控制器10均与整车控制器8信号连接，所述主驱动电机控制器4及飞轮电机控制器9均与飞轮系统控制器10信号连接，DC/DC控制器6用于控制DC/DC转换器5输出相应的电压；

所述燃料电池控制器2及DC/DC转换器5均与燃料电池系统1电连接，DC/DC控制器6和DC/DC转换器5电连接，所述主驱动电机控制器4及飞轮电机控制器9均与DC/DC转换器5电连接，且均与辅助储能组件电连接，所述主驱动电机控制器4和主驱动电机3电连接，飞轮电机控制器9和飞轮动力总成7电连接。

所述辅助储能组件包括超级电容11、辅助DC/DC转换器12、动力电池系统13及电池管理系统14；

所述超级电容11和辅助DC/DC转换器12电连接，所述主驱动电机控制器4及飞轮电机控制器9均与辅助DC/DC转换器12电连接，且均与动力电池系统13电连接；

所述辅助DC/DC转换器12和电池管理系统14均与整车控制器8信号连接，所述电池管理系统14和动力电池系统13信号连接。

本实施例中飞轮动力总成7包括：

行星齿轮机构，包括齿圈701、行星齿轮702、行星架703和太阳轮704，所述主驱动电机3的输出轴和行星架703输入端传动连接，所述行星架703的输出端和车辆的车桥的输入端传动连接；

飞轮706，与齿圈701传动连接；

电动机/发电机705，所述电动机/发电机705的动力输出轴与太阳轮704传动连接；

以及单向离合器707，所述单向离合器707设置在齿圈701与飞轮706的传动路径上。

采用单向离合器707代替原有飞轮动力总成7中的飞轮制动器可以自动实现飞轮706正向旋转释放和反向逆止制动的功能，无需电控系统来控制，高转速下可靠性和安全性大大提高。

如图6所示，所述飞轮706有多个，多个所述飞轮706均与齿圈701传动连接；飞轮动力总成7中采用多个飞轮706并联结构可增大储能容量。

所述行星架703的输出端和变速器的输入端传动连接，变速器的输出端和车辆的车桥的输入端传动连接。

本实施例中飞轮动力总成7的工作原理，可参见公告号为CN103171426B的中国专利所公开的新能源汽车的驱动装置中的增力节能驱动装置的工作原理，增力节能驱动装置中的第二电动机/发电机相当于本申请中的电动机/发电机705。

本实施例中主要以燃料电池系统1、动力电池系统13、超级电容11、主驱动电机3和飞轮动力系统组成，飞轮动力总成7与主驱动电机3构成车辆驱动单元，该车辆驱动单元可以同时实现单一驱动控制，以及共同驱动控制。飞轮系统控制器10可以根据整车控制器8的指令，结合燃料电池系统1的工作状态，以及动力电池系统13和超级电容11的能力，对主驱动电机3和飞轮动力系统进行实时功率和扭矩分配，减少电能输出。

燃料电池系统1作为车辆以氢气为原料与氧气反应的发电装置，发出的电能主要供给主驱动电机3和飞轮动力系统，而燃料电池系统1冷启动和动态响应非常慢的特点，无法满足车辆动态和负载功率的变化，无法做到功率输出的快速响应，需要动力电池系统13、超级电容11及飞轮动力系统配合使用，不但解决了降低动力总成系统的电功率和超级电容11的容量，同时增加了该动力总成系统的动态响应速度和性能，让燃料电池系统1动态响应速度慢、系统成本高、控制复杂匹配的问题大大改善。

动力电池系统13作为车辆的辅助电源，由于飞轮动力系统通过高效的回收车辆制动能量，在车辆急减速、紧急制动工况下，飞轮动力系统可以大大减轻了对动力电池系统13的负担，有效保护了动力电池系统13免受强电流冲击，能有效防止蓄电池动力电池系统13现象的发生，显著增加了动力电池系统13的可用能量、持续工作时间以及使用寿命。

在驱动系统匹配上，目前燃料电池驱动系统主要还是采用纯电动驱动方案，采用大功率直驱电机作为驱动装置，有些大功率的车辆通过增加多档变速箱来提高低速扭矩，但同时需要兼顾中高速的功率，电驱动功率无法进一步优化；在本实施例中使用飞轮动力系统实现了多档变速箱的取代，飞轮706可以额外提供一半的机械功率，主驱动电机3的功率就可以降低一半，采用小功率的主驱动电机3和主驱动电机控制器4作为主驱动系统，来降低电驱动功率和能耗以及成本。

在车辆启动、加速、爬坡、紧急制动情况下，采用小容量超级电容11结合飞轮动力系统作为机械能和电能同时高效回收，确保燃料电池系统1和动力电池系统13的稳态性能，尤其是在重大型燃料电池车辆上、或者长距离下坡动能回收，起到了双保险，飞轮动力系统也大大减少了对超级电容11的负担，由于超级电容11的能量密度小，功率密度大的特性，体积重量大，减少超级电容11使用可以有效降低了超级电容11成本和车辆重量。

系统控制上，如图1和9所示，整车控制器8作为车辆主控制单元，与燃料电池控制器2、电池管理系统14、DC/DC控制器6、辅助DC/DC转换器12、飞轮动力系统信号控制连接；飞轮系统控制器10主要控制主驱动电机控制器4和飞轮电机控制器9进行功率和扭矩分配；同时整车控制器8需要跟车辆制动系统协同控制，车辆在动能回收的同时确保车辆制动安全。整车控制器8除了提供给飞轮动力系统控制油门刹车信号输入，同时将燃料电池系统1，超级电容11、动力电池系统13的瞬态能力传输给飞轮系统控制器10，来优化车辆动力系统和能量管理，从而在系统控制上让车辆达到各模块性能最佳，能量分配最优，系统效率最高，动力性最强，成本最低的效果。

动力总成系统结构上，飞轮动力系统取代原多档变速箱或减速器与车辆的车桥集成，采用小功率驱动电机作为主驱动电机3，达到同轴输入输出效果；在多轴驱动的车辆上，也可以模块化作为单轴辅助动力单元；在某些非道路特种重型车辆，像矿山、工程机械车辆，也可以与PTO总成不同轴并联方式连接。

本实施例的优点为：飞轮动力系统优化匹配了整车动力需求与燃料电池系统1输出特点，从而有效应对复杂工况的车辆的苛刻的动力性需求，降低电驱动系统对燃料电池系统1的功率需求；在高效回收车辆制动能量的同时，飞轮706的大功率输出能力，可助力车辆中低速的加速，也可在高速工况下提升车辆在高速情况下的加速性能，大大降低对燃料电池系统1的变载能力和峰值功率的要求，大幅降低系统成本；通过这种削峰填谷的作用，实现了燃料电池汽车动力总成系统的优化匹配；

能够显著改善燃料电池汽车的动态响应和变载能力(系统启动时间可以缩短50％)；显著降低对燃料电池系统1输出功率和最大功率需求，降低成本，延长寿命；辅助储能组件(动力电池系统13、超级电容11、蓄电池15)的能量和功率需求大幅降低，实现了总成本的最小化；能够降低主驱动电机3的功率，一般情况下可以有50％的下降空间；大大提高燃料电池汽车动力总成系统的性价比，使用寿命，改善安全性和可靠性，有利于其推广应用。

本实施例的工作原理如下：

车辆起步加速：由于燃料电池系统1冷启动较为缓慢，无法第一时间给车辆提供电能让主驱动电机3和飞轮动力系统使用，起步时主要电能来自于动力电池系统13，首先通过整车控制器8给飞轮系统控制器10发出信号，飞轮系统控制器10给飞轮电机控制器9发出信号，飞轮电机控制器9让飞轮动力总成7中的电动机/发电机705先负扭矩驱动行星齿轮机构让静止的飞轮706加速到预设转速，实现飞轮706能量预充；在车辆起步时，通过飞轮系统控制器10控制扭矩和功率分配，飞轮动力总成7中的电动机/发电机705正扭矩大功率释放飞轮706动能与主驱动电机3一起并联输出驱动车轮，实现车辆起步加速，通过增加飞轮706机械能输出来减少动力总成系统电功率输出，从而降低动力电池系统13的输出功率和能量释放，对燃料电池系统1启动时间要求降低，动力电池系统13功率和容量可以进一步减少，当燃料电池系统1冷启动以后，动力总成系统的电能主要来自燃料电池系统1发电，此时动力电池系统13作为辅助电源单元；

车辆再加速时，飞轮动力系统将车辆制动时回收的动能再以动能的形式释放，飞轮706在释放动能的过程中，通过飞轮动力总成7中的电动机/发电机705扭矩矢量控制的方式对其进行动能释放，飞轮706转速下降输出能量，飞轮706转速上升回收能量，在此过程中飞轮706回收和释放的功率和扭矩都是通过飞轮动力总成7中的电动机/发电机705可控的。如图7所示，图中曲线a为车辆加速时，主驱动电机3输出转速；曲线b为车辆加速时，飞轮动力总成7中的电动机/发电机705输出转速；曲线c为车辆加速时，飞轮706转速；从图7中可以看出车辆加速时，主驱动电机3和飞轮动力总成7中的电动机/发电机705正扭矩驱动加速，飞轮706减速释放动能。

车辆制动：由于燃料电池系统1属于只能单方向发电，不能逆向回收电能，车辆制动时，飞轮动力系统可以大功率高效的回收制动能量，减少主驱动电机3发电能量回充电池系统或超级电容11，可以大大减少动力电池系统13充放电倍率以及超级电容11吸收的功率和容量；具体为，飞轮系统控制器10通过优先控制电动机/发电机705负扭矩，让飞轮706以电动机/发电机705的2-3倍功率高效的回收制动能量，将车辆刹车的动能转成飞轮706旋转的动能尽可能多的回收制动能量；其中，尤其在重型燃料电池系统的商用车辆上，驱动系统的功率和制动的能量更大，就需要配备更大的超级电容11，如果完全靠超级电容11去吸收这部分电能，对超级电容11容量的要求会很大，价格也非常昂贵、体积也很大，很难应用在车辆上，而飞轮动力系统进行大功率回收制动能量，可以有效降低对超级电容11的性能要求；优先飞轮动力系统吸收制动能量，超级电容11去吸收多余的电能，从而来降低对动力电池系统13的冲击的同时，让动力电池系统13和燃料电池系统1一直处于最优的效率区工作；在车辆动态加减速过程中，对动力系统的动态功率和相应时间要求较高，飞轮动力系统属于机械储能，效率远高于电机发能回收效率，从而可减少主驱动电机3功率，降低超级电容11的容量和成本，增加系统可靠性。

车辆大功率加速：当车辆需要大功率加速时，飞轮系统控制器10通过优先控制电动机/发电机705负扭矩，大功率的释放飞轮706所回收的动能，输出至车轮；同时超级电容11也可以大功率输出电能，瞬间提供给主驱动电机3和飞轮动力总成7中的电动机/发电机705，让主驱动电机3和飞轮动力系统快速、大功率输出动力，减少动力电池系统13能量释放和功率输出，大大降低燃料电池系统1的动态响应速度要求；如图8所示，图中曲线a为主驱动电机3输出扭矩，曲线b为飞轮动力总成7中的电动机/发电机705输出扭矩，曲线c为飞轮动力总成7输出扭矩，曲线d为总输出扭矩(主驱动电机3输出扭矩+飞轮动力总成7输出扭矩)，从图中可以看出通过飞轮动力总成7中电动机/发电机705的正扭矩输出，飞轮706减速释放动能，主驱动电机3扭矩和飞轮动力系统扭矩并联输出到车轮，动力输出平顺，无扭矩波动、无顿挫，飞轮706以机械能形式通过行星齿轮机构将飞轮动力总成7中电动机/发电机705功率放大2-3倍的输出，降低了电功率的输出，减少动力电池系统13的能量和功率输出。

车辆停车熄火：当车辆最后一次制动停车，整车控制器8给飞轮系统控制器10发出信号，飞轮系统控制器10让动力电池系统13和超级电容11与飞轮电机控制器9延迟断电，把飞轮706最后回收的动能通过电动机/发电机705发电回充到动力电池系统13中去，同时超级电容11所吸收的剩余电能也可以回充到动力电池系统13。

实施例2

如图2所示，实施例2与实施例1的区别在于辅助储能组件不同，具体如下：所述辅助储能组件包括动力电池系统13及电池管理系统14，所述主驱动电机控制器4及飞轮电机控制器9均与动力电池系统13电连接，所述整车控制器8和电池管理系统14信号连接，电池管理系统14和动力电池系统13信号连接；

本实施例相较于实施例1将省去了超级电容11，工作原理参见实施例1；其优点是，在轻型车辆上，可省掉超级电容11，减少动力电池系统13容量，降低成本。

实施例3

如图3所示，实施例3与实施例1的区别在于辅助储能组件不同，具体如下：所述辅助储能组件包括超级电容11及辅助DC/DC转换器12，所述辅助DC/DC转换器12和超级电容11电连接，所述主驱动电机控制器4及飞轮电机控制器9均与辅助DC/DC转换器12电连接，所述整车控制器8和辅助DC/DC转换器12信号连接；本实施例相较于实施例1省去了动力电池系统13，起步时燃料电池系统1可先给超级电容11充电，主驱动电机3和飞轮动力总成7中的电动机/发电机705的电能可通过超级电容11结合燃料电池系统1供给，车辆最后一次制动停车时，飞轮706最后回收的动能通过电动机/发电机705发电回充超级电容11中去，其余工作原理参见实施例1。

本实施例相较于实施例1将省去了动力电池系统13，工作原理参见实施例1；其优点在于：寿命长、效率高，改善了整车的瞬态特性，同时可减少超级电容11的容量，成本得以继续降低。

实施例4

如图4所示，实施例4与实施例1的区别在于辅助储能组件不同，具体如下：所述辅助储能组件包括超级电容11、辅助DC/DC转换器12及蓄电池15；

所述超级电容11和辅助DC/DC转换器12电连接，所述主驱动电机控制器4及飞轮电机控制器9均与辅助DC/DC转换器12电连接，且均与蓄电池15电连接；

所述辅助DC/DC转换器12与整车控制器8信号连接。

本实施例相较于实施例1将动力电池系统13替换成了蓄电池15，工作原理参见实施例1；

其优点在于：超级电容11的容量可以减少，采用蓄电池15替代动力电池系统13能够进一步降低成本。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：包括燃料电池系统(1)、燃料电池控制器(2)、主驱动电机(3)、主驱动电机控制器(4)、DC/DC转换器(5)、DC/DC控制器(6)、飞轮动力系统及能够存储电能的辅助储能组件；

所述飞轮动力系统包括能够将车辆制动的动能转化为飞轮(706)的动能并在车辆起步或加速时释放以提供动力的飞轮动力总成(7)、飞轮电机控制器(9)及飞轮系统控制器(10)，所述飞轮动力总成(7)的输出端和主驱动电机(3)的输出轴均与车辆的车桥的输入端传动连接；

所述燃料电池控制器(2)、辅助储能组件、DC/DC控制器(6)及飞轮系统控制器(10)均与整车控制器(8)信号连接，所述主驱动电机控制器(4)及飞轮电机控制器(9)均与飞轮系统控制器(10)信号连接；

所述燃料电池控制器(2)及DC/DC转换器(5)均与燃料电池系统(1)电连接，DC/DC控制器(6)和DC/DC转换器(5)电连接，所述主驱动电机控制器(4)及飞轮电机控制器(9)均与DC/DC转换器(5)电连接，且均与辅助储能组件电连接，所述主驱动电机控制器(4)和主驱动电机(3)电连接，飞轮电机控制器(9)和飞轮动力总成(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述辅助储能组件包括超级电容(11)、辅助DC/DC转换器(12)、动力电池系统(13)及电池管理系统(14)；

所述超级电容(11)和辅助DC/DC转换器(12)电连接，所述主驱动电机控制器(4)及飞轮电机控制器(9)均与辅助DC/DC转换器(12)电连接，且均与动力电池系统(13)电连接；

所述辅助DC/DC转换器(12)和电池管理系统(14)均与整车控制器(8)信号连接，所述电池管理系统(14)和动力电池系统(13)信号连接。

3.根据权利要求1所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述辅助储能组件包括动力电池系统(13)及电池管理系统(14)，所述主驱动电机控制器(4)及飞轮电机控制器(9)均与动力电池系统(13)电连接，所述整车控制器(8)和电池管理系统(14)信号连接，电池管理系统(14)和动力电池系统(13)信号连接。

4.根据权利要求1所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述辅助储能组件包括超级电容(11)及辅助DC/DC转换器(12)，所述辅助DC/DC转换器(12)和超级电容(11)电连接，所述主驱动电机控制器(4)及飞轮电机控制器(9)均与辅助DC/DC转换器(12)电连接，所述整车控制器(8)和辅助DC/DC转换器(12)信号连接。

5.根据权利要求1所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述辅助储能组件包括超级电容(11)、辅助DC/DC转换器(12)及蓄电池(15)；

所述超级电容(11)和辅助DC/DC转换器(12)电连接，所述主驱动电机控制器(4)及飞轮电机控制器(9)均与辅助DC/DC转换器(12)电连接，且均与蓄电池(15)电连接；

所述辅助DC/DC转换器(12)与整车控制器(8)信号连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述飞轮动力总成(7)包括：

行星齿轮机构，包括齿圈(701)、行星齿轮(702)、行星架(703)和太阳轮(704)，所述主驱动电机(3)的输出轴和行星架(703)输入端传动连接，所述行星架(703)的输出端和车辆的车桥的输入端传动连接；

飞轮(706)，与齿圈(701)传动连接；

电动机/发电机(705)，所述电动机/发电机(705)的动力输出轴与太阳轮(704)传动连接；

以及单向离合器(707)，所述单向离合器(707)设置在齿圈(701)与飞轮(706)的传动路径上。

7.根据权利要求6所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述飞轮(706)有多个，多个所述飞轮(706)均与齿圈(701)传动连接。

8.根据权利要求6所述的基于飞轮动力的燃料电池汽车动力总成系统，其特征在于：所述行星架(703)的输出端和变速器的输入端传动连接，变速器的输出端和车辆的车桥的输入端传动连接。

Images