CN116767175A - 一种氢电双驱增程式混合动力汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氢电双驱增程式混合动力汽车，包括：多合一驱动电机、氢燃料发动机、动力电池组、飞轮储能装置、整车控制器、动力电池管理系统和加湿器，所述氢燃料发动机使氢气和氧气产生化学反应转变为电能，所述动力电池组和氢燃料发动机均与多合一驱动电机连接向多合一驱动电机提供电力，所述加湿器向氢燃料发动机内提供湿气，所述飞轮储能装置与多合一驱动电机连接，通过飞轮储能装置进行储能，为多合一驱动电机提供额外电力支持，所述动力电池管理系统对动力电池组内部进行管理，所述整车控制器控制氢燃料发动机与动力电池组之间的切换，并对车辆整体的供电、储能、运行进行控制。本发明解决了现有电动汽车续航能力不佳的问题。

Description

一种氢电双驱增程式混合动力汽车

技术领域

本发明涉及汽车增程技术领域，具体涉及一种氢电双驱增程式混合动力汽车。

背景技术

传统的燃油汽车需要消耗化石能源，对环境污染较大，因此现在大力发展电动汽车。电动汽车在国际上已经得到了广泛的关注。已经在全球大部分国家开始销售。电动汽车不排放任何有害气体和温室气体，但是电动汽车最为担心的问题是：一次充电续航能力，以及充电时间的长短以及充电设施的配套等。我国正在积极推动电动汽车的产业，但是电动汽车的快速发展带来的充电问题也相当严重。燃料发动机是将燃料中的化学能高效地转化为电能，每辆燃料电池电动汽车就好像一座小型的发电站，可以自己发电，提供车辆所需要的电力，在必要的情况下，也可为其他设备提供电力。

从国际上看，燃料电池电动汽车还存在诸多问题，然而，利用燃料电池作为辅助动力，与充电式电动汽车结合，构成综合能源的电动汽车，是电动汽车发展的一个重要的阶段，利用装机容量较小的燃料电池作为增程器，提升电动汽车的续航能力。增程式电动汽车一般采用串联式拓扑结构，结构相对较简单，是混合动力汽车的一种，其在纯电动汽车的基础上增加一套燃料电池发动机，目的是为了增加汽车的行驶路程，从而有效解决一般纯电动汽车行驶路程较短，充电时间长，续航能力不足的问题。燃料电池发动机作为整车动力系统增程器充当备用能源角色，而动力蓄电池作为车辆驱动的主要能源。当动力蓄电池电能不足或输出功率难以满足工况需求时，增程器开始工作，为动力蓄电池充电或直接驱动车辆，从而增加车辆的续驶里程。

发明内容

为此，本发明提供一种氢电双驱增程式混合动力汽车，以解决现有电动汽车续航能力不佳的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种氢电双驱增程式混合动力汽车，所述氢电双驱增程式混合动力汽车包括：多合一驱动电机、氢燃料发动机、动力电池组、飞轮储能装置、整车控制器、动力电池管理系统和加湿器，所述氢燃料发动机使氢气和氧气产生化学反应转变为电能，所述动力电池组和氢燃料发动机均与多合一驱动电机连接向多合一驱动电机提供电力，所述加湿器向氢燃料发动机内提供湿气，所述飞轮储能装置与多合一驱动电机连接，通过飞轮储能装置进行储能，为多合一驱动电机提供额外电力支持，所述动力电池管理系统对动力电池组内部进行管理，所述整车控制器控制氢燃料发动机与动力电池组之间的切换，并对车辆整体的供电、储能、运行进行控制。

进一步地，所述氢电双驱增程式混合动力汽车包括三种运行模式，分别为：纯电模式、纯氢模式和增程模式，所述纯电模式下，整车通过动力电池组提供电力，所述纯氢模式下，整车通过氢燃料发动机提供动力，所述增程模式下，整车根据行驶速度的不同，在动力电池组和氢燃料发动机之间进行电能切换提供电力。

进一步地，所述纯电模式下，整车控制器切换动力电池组向多合一驱动电机和其余所有用电设备提供电力支持，动力电池组直接向多合一驱动电机供电，多合一驱动电机转动，带动汽车运行，所述动力电池组连接有充电口，充电口设置在车身侧面。

进一步地，所述纯氢模式下，整车控制器切换氢燃料发动机向多合一驱动电机和其余所有用电设备提供电力支持，氢燃料发动机内部将氢气和氧气通过化学反应转换为电能，氢燃料发动机向多合一驱动电机供电，多合一驱动电机转动，带动汽车运行。

进一步地，所述氢燃料发动机的输入端连接有地板式高压储氢罐，所述地板式高压储氢罐内储存有氢气，在纯氢模式和增程模式下向氢燃料发动机提供氢气，在车身侧边设置有氢气加注口，所述氢气加注口与地板式高压储氢罐连接，进行氢气加注，所述氢燃料发动机连接有加湿器，加湿器对氢燃料发动机所需氧气进行加湿。

进一步地，所述氢燃料发动机的输出端连接有升压器，所述升压器与车辆各用电设备连接，通过升压器将氢燃料发动机输出的电压稳定提升至所需电压。

进一步地，所述增程模式下，车辆时速低于90Km/h时，整车由动力电池组提供电力，在氢燃料发动机需要预热时，同时为氢燃料发动机预热，当车辆时速高于90Km/h时，整车由氢燃料发动机提供车辆驱动力，以增加车辆续航里程。

进一步地，所述飞轮储能装置将飞轮与多合一驱动电机连接，在汽车刹车或滑行过程中，飞轮储能装置对动能进行回收，将动能转变为电能，储存在飞轮电池中，当车辆需要急加速或高速度行驶时，飞轮电池配合动力电池组或氢燃料发动机，给车辆提供短时的额外电力。

进一步地，所述氢燃料发动机连接有双向充电机，通过双向充电机将氢燃料发动机发出的电反向传输至其它车辆进行充电或提供生活用电。

进一步地，所述整车控制器对车辆整体的供电、系统控制、软件升级进行监控，对车辆整体运行状态进行控制。

本发明具有如下优点：

本发明公开了一种氢电双驱增程式混合动力汽车，在汽车内部安装有动力电池组和氢燃料发动机，具有纯电、纯氢和增程三种运行模式，根据行驶速度和实际需求选择相应的运行模式，增加车辆的行驶里程，同时不会产生污染，避免对环境造成影响。动力电池组与氢燃料发动机相互独立运行，在其中一方出现故障仍能保证车辆的运行，飞轮储能装置能够对动能进行回收，提供额外的电力支持。并且氢燃料发动机通过双向充电机能够为其它车辆充电或提供临时生活用电，增加了应用场景，提升用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种氢电双驱增程式混合动力汽车的俯视图；

图2为本发明实施例提供的一种氢电双驱增程式混合动力汽车的侧视图；

图中：1-多合一驱动电机、2-氢燃料发动机、3-动力电池组、4-整车控制器、5-加湿器、6-升压器、7-充电口、8-飞轮储能装置、9-地板式高压储氢罐、10-氢气加注口。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

本实施例公开了一种氢电双驱增程式混合动力汽车，所述氢电双驱增程式混合动力汽车包括：多合一驱动电机1、氢燃料发动机2、动力电池组3、飞轮储能装置8、整车控制器4、动力电池管理系统和加湿器5，所述氢燃料发动机2使氢气和氧气产生化学反应转变为电能，所述动力电池组3和氢燃料发动机均与多合一驱动电机1连接向多合一驱动电机1提供电力，所述加湿器5向氢燃料发动机2内提供湿气，所述飞轮储能装置8与多合一驱动电机1连接，通过飞轮储能装置8进行储能，为多合一驱动电机提供额外电力支持，所述动力电池管理系统对动力电池组3内部进行管理，所述整车控制器4控制氢燃料发动机2与动力电池组3之间的切换，并对车辆整体的供电、储能、运行进行控制。

氢电双驱增程式混合动力汽车包括三种运行模式，分别为：纯电模式、纯氢模式和增程模式，所述纯电模式下，整车通过动力电池组3提供电力，所述纯氢模式下，整车通过氢燃料发动机2提供动力，所述增程模式下，整车根据行驶速度的不同，在动力电池组3和氢燃料发动机2之间进行电能切换提供电力。

纯电模式下，整车控制器4切换动力电池组3向多合一驱动电机1和其余所有用电设备提供电力支持，动力电池组3直接向多合一驱动电机1供电，多合一驱动电机1转动，带动汽车运行，所述动力电池组3连接有充电口7，充电口7设置在车身侧面；纯电模式下，整车完全由动力电池组3提供电力，动力电池组3容量应能满足车辆至少500公里以上的实际续航里程。

纯氢模式下，整车控制器4切换氢燃料发动机2向多合一驱动电机1和其余所有用电设备提供电力支持，氢燃料发动机2内部将氢气和氧气通过化学反应转换为电能，氢燃料发动机2向多合一驱动电机1供电，多合一驱动电机1转动，带动汽车运行；氢燃料发动机2能够满足车辆500公里的实际续航里程。

增程模式下，车辆时速低于90Km/h时，整车由动力电池组3提供电力，氢燃料发动机需要预热时，同时为氢燃料发动机2预热，当车辆时速高于90Km/h时，整车由氢燃料发动机2提供车辆驱动力，以增加车辆续航里程。

氢燃料发动机2的输入端连接有地板式高压储氢罐9，所述地板式高压储氢罐9内储存有氢气，在纯氢模式和增程模式下向氢燃料发动机2提供氢气，在车身侧边设置有氢气加注口10，所述氢气加注口10与地板式高压储氢罐9连接，进行氢气加注。氢气和氧气在氢燃料发动机2内部产生化学反应发电，来给车辆各单元供电，氢燃料发动机2在发电过程中排放出来的只是水，对环境不造成任何污染，是一款零污染的环保型增程式混合动力汽车。所述氢燃料发动机2连接有加湿器5，加湿器5对氢燃料发动机2所需氧气进行加湿，空气和燃料氢在燃料电池入口处必须增湿。氢增湿是为确保电渗迁移避免阳极膜的干燥；阴极虽然有生成水，但一般要通入过量的干燥气体，因此，空气也必须增湿。

氢燃料发动机2的输出端连接有升压器6，所述升压器6与多合一驱动电机1连接，通过升压器6将氢燃料发动机2输出的电压稳定提升至所需电压。

飞轮储能装置8将飞轮与多合一驱动电机1连接，在汽车刹车或滑行过程中，飞轮储能装置8对动能进行回收，将动能转变为电能，储存在飞轮电池中，当车辆需要急加速或高速度行驶时，飞轮电池配合动力电池组3或氢燃料发动机2，给车辆提供短时的额外电力，以避免车辆急加速或超高速度行驶时的动力不足现象，增加车辆扭矩，提高整车加速性能。

本实施例公开的氢电双驱增程式混合动力汽车，相比现有增程式或插电式混合动力车型优势在于，现有增程式混合动力和插电混合动力，这两种混合动力汽车在高速或电池组电力不足的情况下，需要内燃机提供整车电力，排放出来的尾气对环境始终是会有污染的。而氢电双驱增程式混合动力汽车，是以氢气和氧气在氢燃料发动机2内部产生化学反应发电，来给车辆各各单元供电，氢燃料发动机2在发电过程中排放出来的只是水，对环境不造成任何污染，是一款零污染的环保型增程式混合动力汽车。车辆始终由电力驱动，综合续航里程长(900-1200公里以上)，车辆的动力电池组3及动力电池管理系统在电量低、无电或故障，卸下检测维修的情况下，氢燃料发动机2仍可为全车提供电能，使车辆仍可以纯氢模式行驶，为车辆使用者免去了电池组故障检修期间的等待时间，也避免了电池组电量低、无电或故障，卸下检测维修期间车辆无法继续使用的难题。氢燃料发动机2及地板式储氢罐，具有耐低温的特性，在极低温度下，不会出现像现有动力电池组3及动力电池管理系统那样过度放电的现象。在团队或单独出行时，车辆还可通过双向充电机为其他新能源电动车进行反向充电或充当应急电源输出大功率220V交流电，可供出行人员临时的生活用电使用。整车控制器4对车辆整体的供电、系统控制、软件升级进行监控，对车辆整体运行状态进行控制。

本发明公开的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，在汽车内部安装有动力电池组3和氢燃料发动机2，具有纯电、纯氢和增程三种运行模式，根据行驶速度和实际需求选择相应的运行模式，增加车辆的行驶里程，同时不会产生污染，避免对环境造成影响。动力电池组3与氢燃料发动机2相互独立运行，在其中一方出现故障仍能保证车辆的运行，飞轮储能装置8能够对动能进行回收，提供额外的电力支持。并且氢燃料发动机2通过双向充电机能够为其它车辆充电或提供临时生活用电，增加了应用场景，提升用户的使用体验。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述氢电双驱增程式混合动力汽车包括：多合一驱动电机、氢燃料发动机、动力电池组、飞轮储能装置、整车控制器、动力电池管理系统和加湿器，所述氢燃料发动机使氢气和氧气产生化学反应转变为电能，所述动力电池组和氢燃料发动机均与多合一驱动电机连接向多合一驱动电机提供电力，所述加湿器向氢燃料发动机内提供湿气，所述飞轮储能装置与多合一驱动电机连接，通过飞轮储能装置进行储能，为多合一驱动电机提供额外电力支持，所述动力电池管理系统对动力电池组内部进行管理，所述整车控制器控制氢燃料发动机与动力电池组之间的切换，并对车辆整体的供电、储能、运行进行控制。

2.如权利要求1所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述氢电双驱增程式混合动力汽车包括三种运行模式，分别为：纯电模式、纯氢模式和增程模式，所述纯电模式下，整车通过动力电池组提供电力，所述纯氢模式下，整车通过氢燃料发动机提供动力，所述增程模式下，整车根据行驶速度的不同，在动力电池组和氢燃料发动机之间进行电能切换提供电力。

3.如权利要求2所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述纯电模式下，整车控制器切换动力电池组向多合一驱动电机和其余所有用电设备提供电力支持，动力电池组直接向多合一驱动电机供电，多合一驱动电机转动，带动汽车运行，所述动力电池组连接有充电口，充电口设置在车身侧面。

4.如权利要求2所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述纯氢模式下，整车控制器切换氢燃料发动机向多合一驱动电机和其余所有用电设备提供电力支持，氢燃料发动机内部将氢气和氧气通过化学反应转换为电能，氢燃料发动机向多合一驱动电机供电，多合一驱动电机转动，带动汽车运行。

5.如权利要求4所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述氢燃料发动机的输入端连接有地板式高压储氢罐，所述地板式高压储氢罐内储存有氢气，在纯氢模式和增程模式下向氢燃料发动机提供氢气，在车身侧边设置有氢气加注口，所述氢气加注口与地板式高压储氢罐连接，进行氢气加注，所述氢燃料发动机连接有加湿器，加湿器对氢燃料发动机所需氧气进行加湿。

6.如权利要求5所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述氢燃料发动机的输出端连接有升压器，所述升压器与车辆各用电设备连接，通过升压器将氢燃料发动机输出的电压稳定提升至所需电压。

7.如权利要求1所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述增程模式下，车辆时速低于90Km/h时，整车由动力电池组提供电力，在氢燃料发动机需要预热时，同时为氢燃料发动机预热，当车辆时速高于90Km/h时，整车由氢燃料发动机提供车辆驱动力，以增加车辆续航里程。

8.如权利要求1所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述飞轮储能装置将飞轮与多合一驱动电机连接，在汽车刹车或滑行过程中，飞轮储能装置对动能进行回收，将动能转变为电能，储存在飞轮电池中，当车辆需要急加速或高速度行驶时，飞轮电池配合动力电池组或氢燃料发动机，给车辆提供短时的额外电力。

9.如权利要求1所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述氢燃料发动机连接有双向充电机，通过双向充电机将氢燃料发动机发出的电反向传输至其它车辆进行充电或提供生活用电。

10.如权利要求1所述的一种氢电双驱增程式混合动力汽车，其特征在于，所述整车控制器对车辆整体的供电、系统控制、软件升级进行监控，对车辆整体运行状态进行控制。