[發明專利]一種改善氫燃料電池汽車供暖的制動能量捕捉器及其供暖方法

在審

• 申請號: 202110063377.1
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112721569A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 仇斌;劉亞輝;季學武
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B60H1/00
• 分類號: B60H1/00;B60H1/22;B60L7/10
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 李全旺

本發明公開了一種改善氫燃料電池汽車供暖的制動能量捕捉器及其供暖方法，所述制動能量捕捉器包括能量捕捉控制器，加熱驅動器和加熱室，所述加熱室與循環水泵、除霜器、駕駛員腳部暖風器和乘客艙暖風器串聯在暖風供熱管路上構成整車的除霜和供暖系統；所述能量捕捉控制器通過CAN總線或其它通訊總線與整車各系統的控制單元連接；加熱驅動器通過高壓直流總線連接到整車的高壓直流母線上，利用高壓直流母線上的電能來加熱暖風供熱管路中的循環水；在能量捕捉控制器的控制下，能量捕捉控制器在整車制動過程中，擇機利用高壓直流母線上富余的制動回饋電能并通過加熱室來加熱暖風供熱管路中的循環水為整車各部分的溫度控制提供熱源。

技術領域

本發明屬于氫燃料電池汽車空調暖通技術領域，具體涉及一種改善氫燃料電池汽車供暖的制動能量捕捉器及其供暖方法。

背景技術

氫燃料電池汽車因具有零排放、能量轉換效率高、能量來源廣泛、加氫速度快和低溫適應好等優點，被認為是除鋰離子動力電池外不可或缺的新能源汽車動力源發展方向之一，近年來在國內外日益受到重視，我國更把發展氫燃料電池汽車作為新能源汽車示范應用和推廣的重要領域。尤其在北方高寒地區的冬季，氫燃料電池汽車比裝用鋰離子動力電池的純電動汽車具有更好的環境適應性，自2018年起，在京津冀地區陸續有幾百輛氫燃料電池公交車和商用車投入大規模商業化示范運營，這些氫燃料電池汽車的動力系統都采用“燃料電池+鋰離子動力電池”的氫-電混合方案。

目前在北方高寒地區運行的燃料電池汽車上，冬季乘客艙采暖主要采用電采暖方式，所需電能靠燃料電池系統發電來提供，這不僅增大了整車所配置的燃料電池系統發電功率，導致氫耗和成本增加，而且隨著運行時間長燃料電池性能出現衰減時，開啟暖風還會導致整車動力性能下降和鋰離子動力電池荷電狀態SOC過低，有時為了保證汽車性能，駕駛員被迫關閉電暖風，從而導致乘客在冬季乘坐燃料電池公交車的體驗很差。

綜上，如何在不額外增大燃料電池系統功率和氫耗的前提下顯著改善乘客艙的供暖效果，已經成為亟需解決的問題。

發明內容

為了克服現有技術存在的一系列缺陷，本發明的目的在于針對上述問題，提供一種改善氫燃料電池汽車供暖的制動能量捕捉器，其特征在于，所述制動能量捕捉器13包括能量捕捉控制器21，加熱驅動器23和加熱室22，其中，

所述加熱室22與循環水泵11、風擋除霜器14、駕駛員腳部暖風器15和乘客艙暖風器16串聯在暖風供熱管路17上構成整車的除霜和供暖系統；

所述能量捕捉控制器21通過CAN總線或其它通訊總線29與整車各系統的控制單元連接；

加熱驅動器23通過高壓直流總線12連接到整車的高壓直流母線4上，利用高壓直流母線4上的電能來加熱暖風供熱管路17中的循環水；

在能量捕捉控制器21的控制下，能量捕捉控制器21在整車制動過程中，擇機利用高壓直流母線4上富余的制動回饋電能并通過加熱室22來加熱暖風供熱管路17中的循環水，熱水在循環水泵11的推動下經暖風供熱管路17依次分別流過風擋除霜器14、駕駛員腳部暖風器15和乘客艙暖風器16,為整車各部分的溫度控制提供熱源。

優選的，所述能量捕捉控制器21通過CAN總線或其它通訊總線29分別與燃料電池控制單元24、燃料電池DC-DC變換器的控制單元25、動力電池管理系統26、附件控制單元27、電機控制器28、空調控制單元30和整車控制器31進行通訊連接，所述能量捕捉控制器21接收風擋除霜器開關18、空調暖風開關19和制動開關20的模擬信號。

優選的，制動能量捕捉器13的工作模式包括直接加熱模式和捕捉加熱模式，其中，直接加熱模式是風擋除霜器開關18開啟時的工作模式，該模式直接從高壓直流母線4上獲取電能來加熱暖風供熱管路17中的循環水，以便迅速利用熱風除去風擋玻璃上的冰霜，盡快使氫燃料電池車輛的風擋視野滿足安全駕駛要求；