[發(fā)明專利]一種燃料電池混合動力汽車系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710381552.5
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN107215223B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐棣
• 申請（專利權(quán)）人: 唐棣
• 主分類號: B60L50/70
• 分類號: B60L50/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種混合動力汽車系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括燃料電池組、獨級升壓逆變器、蓄電池組和電動機，所述燃料電池組作為獨級升壓逆變器的輸入電源，燃料電池組作為獨級升壓逆變器的輸入電源，獨級升壓逆變器與蓄電池組連接，最終連接到電動機上，該燃料電池混合動力汽車系統(tǒng)能夠降低系統(tǒng)成本和簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性和使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新能源混合動力汽車技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種燃料電池混合動力汽車系統(tǒng)，在國際分類表上屬于B60W或B60K的分類領(lǐng)域。本案為201510586584X(一種燃料電池混合動力汽車系統(tǒng))的分案。

背景技術(shù)

燃料電池用于車輛驅(qū)動，為能源問題和環(huán)境污染問題提供了一個有效的解決方案。純?nèi)剂想姵仉姵仄囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽車的所有功率負載都由燃料電池提供，其缺點在于(1)功率大，成本高：(2)對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)性和可靠性都提出了很高的要求；(3)不能進行制動能量回收。燃料電池的特性決定了其最好運行在恒定功率區(qū)以延長其使用壽命和提高效率，然而，驅(qū)動電動機的功率是變化的，因此為了平衡這兩部分功率和吸收制動回饋能量，因此目前燃料電池汽車采用的是混合驅(qū)動形式，即在燃料電池的基礎(chǔ)上，增加一組電池或超級電容作為另一個動力源，包括“燃料電池+電池”(FC+B)、“燃料電池+超級電容”(FC+C)和“FC+B+C”的組合。FC+B系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，F(xiàn)C+B的組合降低了對燃料電池的功率和動態(tài)性能的要求，同時降低了成本，但增加了驅(qū)動系統(tǒng)的重量、體積和復(fù)雜性。燃料電池混合動力汽車的基本組成包括燃料電池堆、蓄電池組、功率變換器和牽引電動機。燃料電池作為主動力源，蓄電池作為輔助動力源，車輛需要的功率主要由燃料電池提供，蓄電池只是在啟動、爬坡或加速時提供功率，制動時回收制動能量。

FC+B系統(tǒng)存在四種運行模式，分別如圖2(a)、(b)、(c)、(d)所示。模式a：正常行駛時，功率流從燃料電池流向電動機，如果蓄電池荷電量較低，燃料電池也向蓄電池提供功率；模式b：啟動、爬坡或加速時，功率從燃料電池和蓄電池流向電動機，蓄電池能夠提高響應(yīng)時間，改善動態(tài)性能，同時保證燃料電池工作在安全高效的狀態(tài)；模式c：低速行駛時，此時如果由燃料電池向電動機供電，效率很低，因此由蓄電池向電動機供電，如果蓄電池荷電量較低，燃料電池向蓄電池提供功率；模式d：下坡或制動狀態(tài)，電機輸出電功率給蓄電池，燃料電池只在蓄電池荷電量較低時，向蓄電池提供功率。

常規(guī)的電壓源逆變器存在以下缺點：屬于降壓型變換電路，對于直流電壓較低，需要較高的交流輸出電壓的DC/AC功率變換場合，需要一個額外的DC/DC升壓式變換器；每個橋臂的上、下器件不能同時導(dǎo)通，由電磁干擾造成的誤觸發(fā)導(dǎo)致的直通問題是變換器可靠性的主要殺手。由于燃料電池輸出電壓比電動汽車動力總線電壓要低，且特性比較軟，即隨著輸出電流的增加，電壓下降幅度較大，同時功率隨輸出電流的變化也較大。因此如果直接采用傳統(tǒng)的電壓源逆變器，直流電壓一般由燃料電池輸出電壓決定，所以驅(qū)動電動機的恒轉(zhuǎn)矩輸出的轉(zhuǎn)速范圍決定于電池電壓，進一步升速，則進入恒功率范圍，車輛的加速能力將下降；另一方面，燃料電池輸出電壓隨電流增加而降低，電動機的高速操控性能將進一步降低。因此，通常在前級增加一級升壓式變換器，對直流電壓進行升壓調(diào)節(jié)，有效地提升車輛的操控性能；同時使用一級雙向DC-DC變換器以控制蓄電池的荷電量，如圖3所示。此類方法增加了系統(tǒng)的成本和控制復(fù)雜性，降低了變換效率，而且并沒有解決上述常規(guī)電壓源逆變器中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種能夠降低系統(tǒng)成本和簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高系統(tǒng)可靠性和使用壽命、基于獨級升壓逆變器的燃料電池混合動力汽車的控制系統(tǒng)。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：