[實(shí)用新型]車載燃料電池與鋰電池直接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120110276.7
• 申請日: 2011-04-14
• 公開（公告）號: CN202098293U
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝長君;全書海;張琴;陳啟宏;鄧堅(jiān);黃亮;石英;張立炎
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種燃料電池汽車的混合動(dòng)力系統(tǒng)，屬于燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

燃料電池汽車有著節(jié)能、環(huán)保、效率高、運(yùn)行平穩(wěn)無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，成為新一代汽車研發(fā)的熱點(diǎn)。近年來，燃料電池汽車技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進(jìn)展，然而在燃料電池汽車開發(fā)過程中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn)，如燃料電池組的一體化，提高商業(yè)化電動(dòng)汽車燃料處理器，優(yōu)化燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)等。?

燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)是其區(qū)別于其他類型車輛(內(nèi)燃機(jī)汽車、蓄電池純電動(dòng)汽車以及油電混合動(dòng)力汽車)的主要標(biāo)志。使用燃料電池系統(tǒng)作為動(dòng)力源是燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的標(biāo)志性特點(diǎn)。而由于燃料電池系統(tǒng)的燃料電池在峰值功率輸出能力以及功率輸出的動(dòng)態(tài)響應(yīng)等性能方面欠佳，因此往往需要一些輔助能源來在功率輸出能力等方面對它加以補(bǔ)充和改善，這些輔助能源包括蓄電池和超級電容等。由燃料電池系統(tǒng)和輔助能源組成的混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及配置必須保證燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及安全性，特別保?證燃料電池系統(tǒng)的安全。?

現(xiàn)有的燃料電池汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)一般采用燃料電池系統(tǒng)與輔助能源間接并聯(lián)式的形式，輔助能源可選擇鎳氫電池或鋰電池、或者蓄電池與超級電容的組合。?

圖1展示了現(xiàn)有的一種燃料電池汽車間接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，混合動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)不直接與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連，而是通過DC/DC變換器再與輔助電池并網(wǎng)。燃料電池系統(tǒng)通過DC/DC變換器聯(lián)入直流母線，DC/DC變換器對燃料電池的輸出電壓進(jìn)行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，并根據(jù)電機(jī)的功率需求調(diào)節(jié)燃料電池輸出的母線電壓。同時(shí)DC/DC變換器可以對燃料電池最大輸出電流和功率進(jìn)行控制，起到保護(hù)燃料電池的作用。此外，在DC/DC的輸出端并聯(lián)一個(gè)輔助電池來覆蓋功率波動(dòng)，提高峰值功率，以改善燃料電池輸出功率的瞬態(tài)特性。實(shí)踐表明，這個(gè)方案中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的存在降低了整個(gè)系統(tǒng)的效率，此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器的高頻斬波取電方式對燃料電池系統(tǒng)存在一定的傷害。?

圖2展示了現(xiàn)有的另外一種燃料電池汽車間接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其。如圖2所示，混合動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)直接與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相聯(lián)，而輔助電池通過DC/DC變換器再與燃料電池并網(wǎng)。在這種結(jié)構(gòu)中輔助電池是主能源，給車輛的穩(wěn)定運(yùn)行提供能量；燃料電池是輔助能源，在輔助電池不需要輸出能量的時(shí)候給它充電。這種結(jié)構(gòu)中，DC/DC變換器采用恒壓式能量分配控制策略，通過電壓控制可穩(wěn)定燃料電池系統(tǒng)輸出電流，避免燃料電池系統(tǒng)出現(xiàn)極大電流的惡劣情況。?然而，燃料電池系統(tǒng)輸出為隨動(dòng)量，這樣，一方面燃料電池系統(tǒng)會(huì)受到傷害，并且給其控制策略帶來挑戰(zhàn)，另一方面對DC/DC變換器的要求較高，開發(fā)成本較大。?

由于上述現(xiàn)有燃料電池汽車間接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)存在的種種缺陷，因此有必要提供一種改進(jìn)的燃料電池汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種車載燃料電池與鋰電池直接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)，能避免現(xiàn)有燃料電池汽車間接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中DC/DC變換器導(dǎo)致的降低系統(tǒng)效率、增加控制策略難度、對燃料電池本身帶來傷害，以及增加開發(fā)DC/DC變換器的成本的問題。?

為達(dá)到實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提提供了一種車載燃料電池與鋰電池直接并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括燃料電池發(fā)電裝置、獲取燃料電池發(fā)電裝置的電壓、電流、壓力、溫度信息的燃料電池控制器、鋰電池組、獲取鋰電池組的SOC值、電壓、電流信息的鋰電池管理系統(tǒng)、第一IGBT、第二IGBT、第一大功率二極管以及系統(tǒng)能量管理控制器；燃料電池發(fā)電裝置的一個(gè)輸出端連接第一IGBT的集電極，鋰電池組的一個(gè)輸出端連接第二IGBT的發(fā)射極，第一IGBT的發(fā)射極、第二IGBT的集電極適用于連接電機(jī)控制器的一個(gè)輸入端；燃料電池發(fā)電裝置的另一輸出端、鋰電池組的另一輸出端適用于連接電機(jī)控制器的另一輸入端，電機(jī)控制器的輸出端連接電機(jī)；第一大功率二極管的陽極和陰極分別連接第一IGBT的發(fā)射極和第二IGBT的集電極；系統(tǒng)能?量管理控制器分別連接第一IGBT的門極、第二IGBT的門極、燃料電池控制器、鋰電池管理系統(tǒng)和電機(jī)控制器，用于根據(jù)燃料電池控制器和鋰電池管理系統(tǒng)獲取的信息控制第一IGBT導(dǎo)通或截止以及控制第二IGBT導(dǎo)通或截止。?