[發(fā)明專利]一種無DC-DC變壓器的燃料電池電動摩托車動力系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910329564.2
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110126966B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張智明;唐嘉楠;史亮;周馳;章桐
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: B62M6/45
• 分類號: B62M6/45;B62M6/50;B62M6/80;B62M6/90
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發(fā)明涉及一種無DC?DC變壓器的燃料電池電動摩托車動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括動力總成框架、高壓氫罐、以及設(shè)置在動力總成框架上的作為動力源的燃料電池和蓄電池、功率電阻以及防反二極管，所述的高壓氫罐通過進(jìn)氫管路與燃料電池的輸入端陽極連接，所述的燃料電池的輸出端正極依次通過功率電阻和防反二極管與電機(jī)正極連接，輸出端負(fù)極與電機(jī)負(fù)極連接，所述的蓄電池為鋰電池組，其輸出端正負(fù)極分別與電機(jī)正負(fù)極連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有簡化控制邏輯、降低成本、布局合理、利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池混合動力系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是涉及一種無DC-DC變壓器的燃料電池電動摩托車動力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，隨著全世界范圍內(nèi)極端、異常氣候的頻繁出現(xiàn)，人們對于環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的重視程度不斷提高，科學(xué)家和技術(shù)人員正逐漸將更多目光投向新型車用能源技術(shù)的探索當(dāng)中，其中燃料電池是最有發(fā)展前景的能源形式。質(zhì)子交換膜燃料電池是一種通過氫氣和氧氣在電堆內(nèi)部進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生電能的裝置，反應(yīng)過程產(chǎn)物只有水，因其具有運(yùn)行溫度低、功率密度高、響應(yīng)快、啟動迅速等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為最適合替代內(nèi)燃機(jī)的車用動力源之一。

小型兩輪車輛諸如電動自行車、燃油摩托車等，因其結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)在亞洲范圍內(nèi)得到人們廣泛的歡迎和日常使用，尤其是在中國隨物流行業(yè)的興起，其保有量非常大，僅小型電動車保有量已經(jīng)過億。燃油摩托車因其排放難以控制，污染較大已逐漸被市場所淘汰，小型純電摩托車是目前市場的主流。但是純電摩托車?yán)m(xù)航里程較短，僅有30～50km左右，且充電時間較長，在使用上帶來了不便。燃料電池電動摩托車剛好具有續(xù)航里程長的優(yōu)點(diǎn)，正是希望解決上述的問題，希望能夠做到充能時間和燃油摩托車加油時間相當(dāng)?shù)耐瑫r又能做到和純電摩托車一樣節(jié)能環(huán)保。

質(zhì)子交換膜燃料電池主要分為水冷和空冷兩種，水冷電堆相比于空冷電堆雖然工作穩(wěn)定性和性能更好，但是體積大，成本比空冷電堆要高很多，因此在輕便摩托車布置空間有限的小型兩輪交通工具上采用空冷式(陰極開放式)的燃料電池電堆更為合適。陰極開放式燃料電池的陰極直接暴露在空氣中，由進(jìn)氣區(qū)域流動的空氣為反應(yīng)提供氧氣，而陽極的反應(yīng)物氫氣則是通過高壓氫瓶或金屬儲氫罐經(jīng)過管路輸入到電堆的陽極側(cè)。

由于陰極開放式燃料電池在負(fù)載快速變化時的響應(yīng)速度較慢以及出于防止急加速時電機(jī)瞬時大負(fù)載對燃料電池造成不可逆的損傷的考慮，燃料電池電動摩托車的動力系統(tǒng)大多采用燃料電池和蓄電池電-電耦合驅(qū)動的方案。

目前車用燃料電池動力系統(tǒng)一般采用燃料電池和蓄電池并聯(lián)的方式，將燃料電池和蓄電池的正極和負(fù)極分別與電機(jī)母線的正負(fù)極相連。為了保證燃料電池和蓄電池功率輸出的穩(wěn)定可控，一般會在燃料電池或蓄電池的輸出端加入DC-DC變壓器(包括變壓和穩(wěn)壓兩個比較大的元器件)，通過DC-DC變壓器的變壓和穩(wěn)壓作用，可以實(shí)現(xiàn)燃料電池和蓄電池的輸出電壓穩(wěn)定工作并且能夠調(diào)節(jié)負(fù)載在二者間分配的比例。但是DC-DC變換器本身體積較大，且成本高昂，如果能在DC-DC變換器從動力系統(tǒng)中去掉將會有利于系統(tǒng)在車內(nèi)的布置以及降低整車成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種無DC-DC變壓器的燃料電池電動摩托車動力系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種無DC-DC變壓器的燃料電池電動摩托車動力系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括動力總成框架、高壓氫罐、以及設(shè)置在動力總成框架上的作為動力源的燃料電池和蓄電池、功率電阻以及防反二極管，所述的高壓氫罐通過進(jìn)氫管路與燃料電池的輸入端陽極連接，所述的燃料電池的輸出端正極依次通過功率電阻和防反二極管與電機(jī)正極連接，輸出端負(fù)極與電機(jī)負(fù)極連接，所述的蓄電池為鋰電池組，其輸出端正負(fù)極分別與電機(jī)正負(fù)極連接。