CN205706216U - 燃料电池混合动力汽车以及动力系统 - Google Patents

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李飞强
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Abstract

本实用新型涉及燃料电池混合动力汽车以及动力系统，该汽车包括动力系统，该动力系统包括燃料电池系统、动力电池系统和DC/DC变换器，燃料电池系统连接DC/DC变换器的一端，DC/DC变换器的另一端输出供电母线，该供电母线上分别连接有两个电机控制器，第一电机控制器连接第一轮边/轮毂电机，第二电机控制器连接第二轮边/轮毂电机；供电母线上还连接动力电池系统。使用两个电机控制器，相较于只使用一个双电机集成控制器同时对两电机进行控制，其控制可靠性得到大幅度提高，当其中一个电机控制器出现故障时，只需维修或者更换该电机控制器即可，相较于维修或者更换一个双电机集成控制器，投入成本大大降低。

Description

燃料电池混合动力汽车以及动力系统
技术领域
本实用新型涉及燃料电池混合动力汽车以及动力系统。
背景技术
能源紧缺和环境污染的加重，使汽车行业朝着节能环保的方向发展，燃料电池汽车因其能量转化效率高、排放洁净化而具有很广阔的市场前景。
目前，公知的燃料电池汽车采用燃料电池系统和动力电池并联工作向集中驱动的一个电机供电驱动车辆，这样单个电机较大，影响车内控制布置，同时需要经过主减速器和差速器将动力从单一驱动电机传输到两个车轮，存在传动效率问题，增加能量消耗量。之前的名为“一种轮边/轮毂驱动燃料电池混合动力客车”的专利申请文件中公开了一种动力系统，包括双电机控制器，该双电机控制器同时控制连接两个轮边/轮毂电机。该双电机控制器虽然能够对两个电机进行控制，但是其可靠性较低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种燃料电池混合动力汽车动力系统，用以解决现有双电机控制器可靠性较低的问题。本实用新型同时提供一种燃料电池混合动力汽车。
为实现上述目的，本实用新型的方案包括：一种燃料电池混合动力汽车动力系统，包括燃料电池系统、动力电池系统和DC/DC变换器，燃料电池系统连接DC/DC变换器的一端，DC/DC变换器的另一端输出供电母线，该供电母线分别连接两个电机控制器，第一电机控制器连接第一轮边/轮毂电机，第二电机控制器连接第二轮边/轮毂电机，所述第一轮边/轮毂电机和第二轮边/轮毂电机均用于驱动相应的车轮；所述供电母线还连接所述动力电池系统。
所述动力系统还包括电动助力转向系统，所述动力电池供电连接所述电动助力转向系统。
所述动力系统还包括电动空压系统，所述动力电池供电连接所述电动空压系统。
所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器，电动助力转向系统包括电动助力转向装置及转向控制器，电动空压系统包括电动空压机及空压机控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、转向控制器、空压机控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
一种燃料电池混合动力汽车，包括车辆本体，还包括动力系统，该动力系统包括燃料电池系统、动力电池系统和DC/DC变换器，燃料电池系统连接DC/DC变换器的一端，DC/DC变换器的另一端输出供电母线，该供电母线分别连接两个电机控制器，第一电机控制器连接第一轮边/轮毂电机，第二电机控制器连接第二轮边/轮毂电机，所述第一轮边/轮毂电机和第二轮边/轮毂电机均用于驱动相应的车轮；所述供电母线还连接所述动力电池系统。
所述动力系统还包括电动助力转向系统，所述动力电池供电连接所述电动助力转向系统。
所述动力系统还包括电动空压系统，所述动力电池供电连接所述电动空压系统。
所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器，电动助力转向系统包括电动助力转向装置及转向控制器，电动空压系统包括电动空压机及空压机控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、转向控制器、空压机控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
本实用新型的轮边/轮毂驱动燃料电池混合动力客车省去了复杂的变速装置及差速装置，采用轮边/轮毂电机驱动及对应的电机控制器，提高了动力传输效率和制动能量回收效率，有效降低了整车能量消耗量；同时由于省去了变速装置及差速装置，大大增加了车内布置空间。更重要的是，一个电机控制器对应控制一个轮边/轮毂电机，由于一个电机控制器只用于控制一个轮边/轮毂电机，相较于只使用一个双电机集成控制器同时对两电机进行控制，其控制可靠性得到大幅度提高，并且，当其中一个电机控制器出现故障时，另一个电机控制器仍旧可以正常使用，如果此时车辆应急需要继续行驶的话，这时车辆是可以继续行驶的。而且，当其中一个电机控制器出现故障时，只需维修或者更换该电机控制器即可，相较于维修或者更换一个双电机集成控制器，投入成本大大降低。
附图说明
图1是燃料电池混合动力汽车动力系统结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的混合动力汽车中的动力源分别为燃料电池和动力电池，所以该混合动力汽车除了包括车辆本体之外，还包括以燃料电池系统和动力电池系统为基础的动力系统。由于车辆本体属于常规技术，每个车辆均包含有车辆本体，比如：车身，所以，在此不对车辆本体进行详细说明。下面结合附图对该混合动力汽车动力系统进行详细地说明。
如图1所示，该燃料电池混合动力汽车动力系统包括燃料电池系统和动力电池系统，燃料电池系统连接DC/DC变换器的一端，另一端输出供电母线，该供电母线与两个电机控制器分别进行连接，每个电机控制器均对应连接一个轮边/轮毂电机，本实施例中，以轮边电机为例。
如图1所示，电机控制器1连接轮边电机1，电机控制器2连接轮边电机2，轮边电机1和轮边电机2均用于驱动相应的车轮，用于动力输出；动力电池系统也连接上述供电母线。燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器。
另外，DC/DC对燃料电池系统输出功率进行能量管理控制，减少了燃料电池在怠速和频繁变载工况的工作时间，使燃料电池系统输出功率更加平稳，有效的保护了燃料电池，延长了燃料电池使用寿命，实现对燃料电池系统的有效保护。
整车运行过程中的平均功率由燃料电池系统提供，加速爬坡时的峰值功率由动力电池系统提供；制动过程中，由两个电机回收制动能量并存储在动力电池中。
另外，为了给车上的其他辅助系统进行供电，该动力系统还包括电动助力转向系统和电动空压系统，电动助力转向系统包括电动助力转向装置及转向控制器，电动空压系统包括电动空压机及空压机控制器，动力电池供电连接电动助力转向系统和电动空压系统，具体为，动力电池通过高压配电系统为转向控制器和空压机控制器供电；高压配电系统为整车高压部件进行配电。
在燃料电池系统未启动时，动力电池直接供电连接转向控制器和空压机控制器，为这两个辅助系统供电；燃料电池系统启动时，燃料电池系统通过DC/DC为动力电池充电，动力电池仍直接供电连接转向控制器和空压机控制器，为这两个辅助系统供电。
汽车上的整车控制器分别与燃料电池控制器、动力电池控制器、转向控制器、空压机控制器、电机控制器1和电机控制器2连接，这几个控制器均受控于整车控制器。
另外，可以在轮边电机与车轮之间增加减速机构，本实施例采用行星齿轮减速机构，包括齿圈、行星架和太阳轮，齿圈、行星架和太阳轮共用一个共同的固定轴线，行星齿轮固定在行星架的齿轮轴上，同时与太阳轮和齿圈进行啮合。由于该行星齿轮减速机构属于常规技术，这里不再对其具体结构进行详细说明。
该动力系统构型减少了燃料电池在怠速、启停和频繁变载工况的工作时间，使燃料电池系统输出功率更加平稳，有效的保护了燃料电池，延长了燃料电池使用寿命。使用两个轮边电机，减少了整车的传动部件，提高了动力传递效率，同时提高了制动能量回收效率，大大降低了整车能量消耗量，而且，取消了主减速器和差速器，增加车内布置空间，有效增加了客车的载客量。
采用轮边电机驱动方案，相比采用单个电机需经过主减速器和差速器将动力从单一驱动电机分配动力的方案，省去了复杂的传动系统，这种电机直驱，大大提高了整车的传动效率；且整车配备有动力电池系统，能够进行制动能量回收，车辆行驶过程中，若制动踏板踩下，或无功率需求的下坡制动时，驱动电机开始工作，回收制动能量，给动力电池充电，降低整车能量消耗量。
省去了复杂的变速装置及差速装置，采用电机直驱方案，大大增加了车内布置空间，并且可将电机控制器、燃料电池系统、动力电池系统、主DC/DC等系统全部后置，车内没有凸台，从前到后非常平坦，采用这种低地板形式，乘客上下车非常方便。
最重要的是，一个电机控制器只用于控制一个轮边/轮毂电机，控制可靠性得到大幅度提高，并且，当其中一个电机控制器出现故障时，另一个电机控制器仍旧可以正常使用，如果此时车辆应急需要继续行驶的话，这时车辆是可以继续行驶的。而且，当其中一个电机控制器出现故障时，只需维修或者更换该电机控制器即可，相较于维修或者更换一个双电机集成控制器，投入成本大大降低。
以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本实用新型的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种燃料电池混合动力汽车动力系统，其特征在于，包括燃料电池系统、动力电池系统和DC/DC变换器，燃料电池系统连接DC/DC变换器的一端，DC/DC变换器的另一端输出供电母线，该供电母线分别连接两个电机控制器，第一电机控制器连接第一轮边/轮毂电机，第二电机控制器连接第二轮边/轮毂电机，所述第一轮边/轮毂电机和第二轮边/轮毂电机均用于驱动相应的车轮；所述供电母线还连接所述动力电池系统。
2.根据权利要求1所述的燃料电池混合动力汽车动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括电动助力转向系统，所述动力电池供电连接所述电动助力转向系统。
3.根据权利要求2所述的燃料电池混合动力汽车动力系统，其特征在于，所述动力系统还包括电动空压系统，所述动力电池供电连接所述电动空压系统。
4.根据权利要求1所述的燃料电池混合动力汽车动力系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
5.根据权利要求3所述的燃料电池混合动力汽车动力系统，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器，电动助力转向系统包括电动助力转向装置及转向控制器，电动空压系统包括电动空压机及空压机控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、转向控制器、空压机控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
6.一种燃料电池混合动力汽车，包括车辆本体，其特征在于，还包括动力系统，该动力系统包括燃料电池系统、动力电池系统和DC/DC变换器，燃料电池系统连接DC/DC变换器的一端，DC/DC变换器的另一端输出供电母线，该供电母线分别连接两个电机控制器，第一电机控制器连接第一轮边/轮毂电机，第二电机控制器连接第二轮边/轮毂电机，所述第一轮边/轮毂电机和第二轮边/轮毂电机均用于驱动相应的车轮；所述供电母线还连接所述动力电池系统。
7.根据权利要求6所述的燃料电池混合动力汽车，其特征在于，所述动力系统还包括电动助力转向系统，所述动力电池供电连接所述电动助力转向系统。
8.根据权利要求7所述的燃料电池混合动力汽车，其特征在于，所述动力系统还包括电动空压系统，所述动力电池供电连接所述电动空压系统。
9.根据权利要求6所述的燃料电池混合动力汽车，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
10.根据权利要求8所述的燃料电池混合动力汽车，其特征在于，所述燃料电池系统包括燃料电池及燃料电池控制器，动力电池系统包括动力电池及动力电池控制器，电动助力转向系统包括电动助力转向装置及转向控制器，电动空压系统包括电动空压机及空压机控制器；所述燃料电池控制器、动力电池控制器、转向控制器、空压机控制器、第一电机控制器和第二电机控制器均与整车控制器连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109017825A (zh) * 2018-05-03 2018-12-18 成都天府轨谷科技有限公司 观光旅游智能小火车解决方案
CN110098424A (zh) * 2018-01-29 2019-08-06 郑州宇通客车股份有限公司 一种燃料电池高压集成装置、系统以及汽车

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