车用稀土新电源混合动力控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混合动力系统，具体涉及一种车用稀土新电源混合动力控制系统，主要包括稀土新电源体系、甲醇燃料电池体系、驱动电机体系和整车控制系统，并基于上述系统提供一种车用稀土新电源混合动力的控制方法，包括S1：对目的地进行导航，若行驶距离≤3Km，启动车辆，由稀土新电源提供唯一的驱动源；S2：对目的地进行导航，若行驶距离>3Km，启动车辆，由稀土新电源提供唯一的驱动源，并激活甲醇燃料电池对稀土新电源进行恒流充电；S3：停车后，若稀土新电源电量低于70％，甲醇燃料电池持续工作，稀土新电源电量到70％后，甲醇燃料电池体系休眠。本发明专利技术彻底解决电动汽车续驶里程短、充电难和城市充电桩场地缺乏的问题。

Vehicle rare earth new power supply hybrid power control system and control method thereof

The invention relates to a hybrid system, in particular to a car with rare earth new power hybrid power control system, power supply system, including rare earth new methanol fuel cell system, motor drive system and vehicle control system based on the system, and provides a vehicle control method, a new hybrid power soil with dilute S1 the destination of navigation, if the distance is less than or equal to 3Km, start the vehicle, the power supply of rare earth new driving source only; S2: on the destination for navigation, if the driving distance of > 3Km, start the vehicle, the rare earth new power supply is provided to drive source only, and activate the methanol fuel cell of rare earth new power constant current charging; S3: after parking, if the new rare earth power power is lower than 70%, methanol fuel cells continue to work, the power consumption to 70% new rare earth, methanol fuel cell system Dormancy. The invention thoroughly solves the problems of short driving range of the electric vehicle, difficult charging and lack of the site of the city charging pile.

【技术实现步骤摘要】
车用稀土新电源混合动力控制系统及其控制方法
本专利技术涉及一种混合动力系统，具体涉及一种车用稀土新电源混合动力控制系统及其控制方法。
技术介绍
随着城市化进程加快，新能源电动汽车越来越受到人们的重视。近年来新能源电动汽车已取得重大发展，但是常规动力电池的能量密度低、寿命短、功率小、安全性差、不耐低温、城市充电场地少，导致新能源电动汽车充电困难及续驶里程短，是当前市场推广的较大瓶颈。为了解决新能源电动汽车充电困难及行驶里程短的问题，各种非插电式混合车和增程式电动汽车应运而生。非插电式混合车的核心是在燃油机的基础上增加一套电池组，通过电池组协调功率输出和回收制动能量，提高燃油机水平，从而降低油耗，本质上还是燃油机范畴，且系统更加复杂；而增程式电动汽车是在纯电动汽车的基础上加载车载充电器，从而大大延长了电动汽车的续航能力。目前增程式电动汽车采用动力蓄电池为主要驱动能源，而车载充电器一般采用小型汽油或柴油发动机，当电池电量充足时，发动机停机，当电池电量不足时，发动机启动进行辅助驱动，延长续航里程(例如，公开号为CN103241133A的中国专利)。但作为车载充电器的发动机仍采用汽油或柴油等不可再生能源，能量转换效率低，且排放出氮氧化物、硫化物等尾气与电动汽车零排放的目标不符合。近年来，燃料电池因具有高能量密度特点，相关技术不断取得突破，获得快速发展。燃料电池以氢气和氧气为反应剂，生成电和水，转换效率高并且完全零污染、零排放。对于以燃料电池为主要驱动能量的汽车，由于汽车的运行并不是一个稳态情况，频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂，燃料电池的输出随着车载工况变化，而燃料电池在这种动态工况下由于氧气供应波动大，在较高输出功率下的耐久性及寿命欠佳，并且燃料电池由于动态响应比较慢，在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。同时对于以燃料电池为主要驱动能量的汽车，燃料电池的成本和自身重量势必较高。因此以动力电池作为唯一驱动能源，以燃料电池作为恒定电流输出装置给动力电池充电是一个很好的技术发展方向。当前应用最广泛的动力电池为锂离子动力电池，因此，在与燃料电池组成混合动力系统中，如中国专利CN100581867C、CN104139709A和CN102555765B均采用锂离子电池组为主要动力电源，燃料电池为辅助电源，但锂离子动力电池自身的安全性、耐低温、寿命和功率并没有得到有效解决，三个专利不足之处表现在燃料电池配置功率较高、成本也高，燃料电池寿命短、燃料供应困难，燃料电池系统停机放电率高、停机后燃料电池供电系统停止充电、致电池组电量未充满等缺陷。最近，在混合动力系统中，通过控制系统协调燃料电池和锂离子电池，对锂离子电池组进行电量控制(例如，公开号为CN205395802U的中国专利)，意图降低燃料电池功率的同时，对电池组有效补电，但专利不足之处表现在需要燃料电池来提供辅助功率，增大了燃料电池控制难度。综上所述，如何提供一种高效、可靠的混合动力的控制系统及其控制方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种车用稀土新电源混合动力控制系统及其控制方法，彻底解决电动汽车续驶里程短、充电难和城市充电桩场地缺乏的问题。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：所述车用稀土新电源混合动力控制系统，包括：稀土新电源体系，包括稀土新电源和电池管理系统，稀土新电源为电动汽车提供唯一的驱动能源，并通过电池管理系统采集稀土新电源参数；甲醇燃料电池体系，包括甲醇燃料电池、DC/DC整流系统和燃料管理系统，燃料管理系统采集甲醇燃料电池的工作参数，并与电池管理系统进行信息交互，需要时通过甲醇燃料电池为稀土新电源进行恒流充电；驱动电机体系，包括驱动电机、直流-交流变换电路和电机管理控制系统，稀土新电源通过直流-交流变换电路为驱动电机供电，电机管理控制系统采集驱动电机工作参数，并根据驱动电机的输入参数决定驱动电机的工作参数；整车控制系统，与稀土新电源体系、甲醇燃料电池体系和驱动电机体系分别进行通讯，实现整车状态的采集与诊断。稀土新电源是指以稀土新材料为电极材料制备的动力蓄电池，比较有代表性的是稀土电容电池，其采用水系电解液，自身非常安全，所用KOH作为电解质与纯水组成的电解液，在所有动力蓄电池电解液中具有最高的电导率，因此，稀土新电源还具有超高的功率输出，能满足车辆在任何工况下的功率需求；此外，稀土新电源负极采用分层涂布实现了镍氢电池能量密度和非对称超级电容器功率密度兼具的优势，具有超长的循环寿命和耐极端低温性能，-40℃可以放出80％的电量。因此，稀土新电源可以作为唯一的驱动电源，满足整车全寿命周期内全天候工况下的需求。甲醇燃料电池也直接采用市面现售产品，甲醇燃料为甲醇与纯水混合溶液，甲醇质量含量为70～80％，一次携带的甲醇燃料可以满足燃料电池输出≥100Kwh，且≤600Kwh，其采用甲醇作为间接燃料，通过甲醇重整制氢提供氢气，相对于高压氢气罐提供氢气或贮氢合金罐提供氢气，具有体积小、重量轻、材料来源广泛、价格低廉的优势，且更换甲醇燃料具有工业基础，更为重要的是，甲醇燃料电池在近几年技术获得突破，在小功率输出范围(如甲醇重整氢燃料电池单个电堆恒定输出功率≤5KW)，具有超高的稳定性，工作寿命超过20000h，高于整车全寿命使用周期，达到了实际使用水准，因此，选择甲醇燃料电池作为能源供应体系，稳定功率输出，寿命和可靠性获得极大提高。上述电池管理系统与现有电动汽车电池管理系统结构相同，将电池状态信息单向传输给整车控制系统，该电池管理系统系统主要包括稀土新电源控制单元和稀土新电源采集单元，稀土新电源采集单元负责采集稀土新电源工作参数，例如电流、单体电压、总电压、电池温度、环境温度；采集的参数传输给稀土新电源控制单元，稀土新电源控制单元对各参数进行计算判断，举例说明，稀土新电源工作过程中会散发大量的热量，设置冷却风扇为稀土新电源散热，稀土新电源采集单元采集稀土新电源的电池温度和环境温度并将其传输至稀土新电源控制单元，如果电池温度过高，冷却风扇启动，如果电池温度不偏高，冷却风扇关闭。燃料管理系统结构与现有燃料电池管理系统相同，由稀土新电源体系供电，主要包括燃料电池控制单元和燃料电池采集单元集成，燃料电池采集单元负责采集甲醇燃料电池参数，如甲醇现有量、工作时间，输出电流、电压、进出气压、进出甲醇液流量，反应温度、环境温度；采集的参数传输给燃料电池控制单元，燃料电池控制单元对各参数计算判断，从而对甲醇输入输出泵、进气出气泵及冷却风扇发出指令，若甲醇燃料电池温度高，冷却风扇启动，若甲醇燃料电池温度较低，则关闭冷却风扇；若甲醇燃料电池供氧不足，则增大进气量，确保甲醇燃料的充分燃烧；与此同时，燃料电池采集单元采集的数据和燃料电池控制单元处理后的数据传输给整车控制系统，对甲醇燃料电池状态进行实时监测、控制与故障诊断。上述驱动电机体系包括驱动电机、直流-交流变换电路和电机管理控制系统，与现有电动汽车的驱动电机体系结构相同，一般直流-交流变换电路和电机管理控制系统集成于高压箱内，直流交流变换电路将稀土新电源输出的直流电转化为驱动电机可用的交流电，电机管理控制系统可监控驱动电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用稀土新电源混合动力控制系统，其特征在于，包括：稀土新电源体系，包括稀土新电源和电池管理系统，稀土新电源为电动汽车提供唯一的驱动能源，并通过电池管理系统采集稀土新电源参数；甲醇燃料电池体系，包括甲醇燃料电池、DC/DC整流系统和燃料管理系统，燃料管理系统采集甲醇燃料电池的工作参数，并与电池管理系统进行信息交互，需要时通过甲醇燃料电池为稀土新电源进行恒流充电；驱动电机体系，包括驱动电机、直流‑交流变换电路和电机管理控制系统，稀土新电源通过直流‑交流变换电路为驱动电机供电，电机管理控制系统采集驱动电机工作参数，并根据驱动电机的输入参数决定驱动电机的工作参数；整车控制系统，与稀土新电源体系、甲醇燃料电池体系和驱动电机体系分别进行通讯，实现整车状态的采集与诊断。

【技术特征摘要】
1.一种车用稀土新电源混合动力控制系统，其特征在于，包括：稀土新电源体系，包括稀土新电源和电池管理系统，稀土新电源为电动汽车提供唯一的驱动能源，并通过电池管理系统采集稀土新电源参数；甲醇燃料电池体系，包括甲醇燃料电池、DC/DC整流系统和燃料管理系统，燃料管理系统采集甲醇燃料电池的工作参数，并与电池管理系统进行信息交互，需要时通过甲醇燃料电池为稀土新电源进行恒流充电；驱动电机体系，包括驱动电机、直流-交流变换电路和电机管理控制系统，稀土新电源通过直流-交流变换电路为驱动电机供电，电机管理控制系统采集驱动电机工作参数，并根据驱动电机的输入参数决定驱动电机的工作参数；整车控制系统，与稀土新电源体系、甲醇燃料电池体系和驱动电机体系分别进行通讯，实现整车状态的采集与诊断。2.根据权利要求1所述的车用稀土新电源混合动力控制系统，其特征在于，所述甲醇燃料电池体系还包括激活按钮，激活按钮与燃料管理系统相连，需要通过甲醇燃料电池为稀土新电源进行充电时通过激活按钮激活甲醇燃料电池。3.根据权利要求1所述的车用稀土新电源综合动力控制系统，其特征在于，所述整车控制系统设有触摸显示屏。4.一种采用权利要求1-3任一项所述的车用稀土新电源混合动力控制系统进行混合动力控制的方法，其特征在于，包括：S1：对目的地进行导航，若电动汽车行驶距离≤3Km，正常启动电动汽车行驶，由稀土新电源提供唯一的驱动能源；S2：对目的地进行导航若电动汽车行驶距离大于3Km，正常启动电动汽车行驶，由稀土新电源提供唯一的驱动能源，并激活甲醇燃料电池，通过DC/DC整流系统对稀土新电源进行恒流充电；S3：车辆停止后，若电池管理系统判断稀土新电源电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志军，韩世幸，马荣璋，汪德勇，杨占峰，闫慧忠，高金良，蒋利军，张慧，
申请(专利权)人：包头昊明稀土新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15