电-电混合燃料电池汽车的动力系统
2019-11-22

电-电混合燃料电池汽车的动力系统

一种电-电混合燃料电池汽车动力系统包括:驱动电机(1)、电机驱动控制器(2)、燃料电池(3)、单向高压DC/DC变换器(4),车辆控制器(9),该系统还包括:高能动力蓄电池组(5)、蓄电池组管理单元(8)、超级电容(6)、双向高压DC/DC变换器(7),所述的车辆控制器(9)可实现功率平衡控制。本发明与现有技术相比有下述优点:本发明的动力系统可实现燃料电池、动力蓄电池和超级电容之间功率的合理分配,从而保证燃料电池汽车的动力性、经济型、安全性以及各部件的正常寿命。

根据上述基本控制方法,通过详尽的仿真计算和汽车运行工况的统计分析和动态建模,本发明可确定的以上各动力装置容量的比例关系大致为:驱动电机及电机控制器为100%;燃料电池为60%;动力蓄电池组为20%;超级电容为20%。

具体实施方式

电-电混合燃料电池汽车的动力系统

基于上述技术原因,目前通行的燃料电池汽车动力系统技术方案,除采用燃料电池发动机作为主要动力源外,均设有动力蓄电池作为辅助动力源,以解决采用燃料电池作为主动力源所带来的如下问题:1)在燃料电池启动期间,为空压机供电;2)燃料电池启动期间为驱动电机供电;3)汽车制动时通过驱动电机和驱动控制器将回收的那部分电能储蓄起来。

Description

Description

由通用汽车公司研制的零排放“氢动一号(HydroGenl)”燃料电池汽车的发动机是一个55千瓦三相交流异步电动机,其动力来自由液态纯氢驱动的燃料电池组,该电池组由200个单个燃料电池串联而成,总体积相当于一台普通的汽油发动机;电池组旁边有一个空气压缩器,向电池组和一个催化燃烧器输送氧气,催化燃烧燃掉电池组中剩余的气体。这个动力组可以产生平时80千瓦、最高达120千瓦的电流,该车的动力系统可以克服低温起动的障碍。

如图1所示:本发明的电-电混合燃料电池汽车动力系统包括:一驱动电机1及与之通过电缆相连接的电机驱动控制器2,所述驱动电机1采用转矩闭环控制。

为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:提供一种以质子交换膜燃料电池发动机为主要动力源,高能动力蓄电池组和超级电容为辅助动力源,驱动电机和驱动控制器为驱动装置的电一电混合动力系统。由辅助动力源的作用来看,它所供电的对象所需供电功率都比较小,而且都是短时的充放电工作,所以可以采用大功率燃料电池、小容量高能蓄电池组的方法。但是考虑到国内燃料电池和高能蓄电池组的实际情况,截至到目前为止还不能制造功率较大的燃料电池,所以本发明采用的是较小容量的燃料电池和较大容量的高能动力蓄电池组的方案。另外即便是高能动力蓄电池所能达到的比能量和比功率都还比较低,于是动力蓄电池组的瞬态放电性能仍然不理想。为了改善汽车启动、加速时的性能,本发明采用了超级电容作为另外一个辅助动力源。为了实现上述各器件的功率平衡控制,本发明采用的方法如下:1)、保证燃料电池的电流给定值跟随平均负载的缓慢变化和电池充电电流控制;2)、合理的调节电池电流在保证寿命的前提下起到调节峰值功率的作用,对电池充放电的控制采用根据以SOC状态的不同采用不同充放电流限幅值的方法;3)、保证电池在运行一个完整的循环工况后荷电状态SOC(State ofCharge)与初始值SOCinial基本相同。

技术领域