一种车用燃料电池动力系统及其应用的新能源电动汽车技术方案

本实用新型专利技术提供一种车用燃料电池动力系统，包括：燃料电池堆、氢气供应系统、空气供应系统、DC/DC变换器、动力电池组、主驱动电机系统。本实用新型专利技术结合电动空气压缩机与驱动电机及车辆行驶工况特点，通过将电动空气压缩机电机与主驱动电机合并使用，省去电动空气压缩机的电机及电机控制器，在燃料电池系统运行时利用主驱动电机系统为空气压缩机提供能量，使其为燃料电池系统提供符合工况需求的空气。通过动力电池组辅助，使车辆启动的同时开展燃料电池系统的预热准备。使燃料电池动力系统结构和控制简化，减小了系统占用体积和重量，车辆启动时无需等待，进一步的降低系统能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种车用燃料电池动力系统及其应用的新能源电动汽车
本技术属于燃料电池领域，尤其涉及一种车用燃料电池动力系统及其应用的新能源电动汽车。
技术介绍
燃料电池系统利用储存在气瓶中的氢气与来自空气的氧气之间发生电化学反应来产生电能，为用电设备提供动力来源。通常的，燃料电池动力系统需要根据功率大小匹配电动空气压缩机，电动空气压缩机包含压缩机组件、电机和电机控制器。电动空气压缩机启动时，需要外接车载低压12/24V电源提供启动能量，同时需要使低压电源变换至电动空气压缩机电机控制器所需高电压的DC－DC变换器。等待一段时间后，燃料电池系统才能达到正常工作电压，车辆才能正常启动。车辆行驶过程中，空气供应量的调节需要电机控制器对电机进行控制，算法较为复杂，动态响应慢。综上所述，目前的燃料电池动力系统，其空气供应系统的电动空气压缩机部件数量过多；在整车上应用时，存在结构复杂及启动等待时间过长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种车用燃料电池动力系统及其应用的新能源电动汽车，能避免现有技术中燃料电池动力系统的电动空气压缩机部件数量过多，其次在整车上应用时，有效解决结构复杂及启动等待时间过长的问题。本技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。本技术的第一个目的是提供一种车用燃料电池动力系统，包括：燃料电池堆、氢气供应系统、空气供应系统、DC/DC变换器、动力电池组、主驱动电机系统，其特征在于：所述的空气供应系统包括空气压缩机组件；所述主驱动电机系统包括主驱动电机和电机控制器，其中主驱动电机为双轴伸电机，一端与车辆动力传动系统相连，另一端连接空气压缩机组件，主驱动电机为车辆动力传动系统和空气压缩机组件提供动力。所述双轴伸电机与空气压缩机组件之间设置有离合器。所述空气压缩机组件包含压缩机和增速器，所述的空气供应系统还包括过滤消声器和增湿器。所述双轴伸电机与车辆动力传动系统之间设置有离合器，所述离合器为电磁离合器或执行机构为气动、液压的机械式离合器。所述离合器与车辆动力传动系统之间设置有变速箱。所述变速箱具有倒档档位。所述双轴伸电机与车辆动力传动系统之间设置有离合器。所述离合器为电磁离合器或执行机构为气动、液压的机械式离合器。本技术的第二个目的是提供一种新能源电动汽车，其特征在于：所述车用燃料电池动力系统是上述所述的车用燃料电池动力系统，车辆在起步时采用冷启动方式，利用动力电池组为车辆提供能量对车辆进行启动，此时车辆主驱动电机开始转动，带动空气压缩机组件工作，为燃料电池堆提供高压空气，使燃料电池堆电压逐步升高至系统工作电压。车辆在加速或爬坡时，根据车辆加速踏板的开度，燃料电池堆或动力电池组或燃料电池堆与动力电池组共同为车辆提供能量来源。当动力电池组的电压值低于设定的电压值时，动力电池组停止工作。车辆加速过程中，主驱动电机转速越来越大，空气压缩机的转速随之增大，为燃料电池堆提供的空气量和空气压力也随着动态增大。车辆在匀速行驶时，主驱动电机转速恒定，带动空气压缩机组件为燃料电池堆提供稳定压力和气量的空气。同时，根据需要，燃料电池堆通过DC/DC给动力电池组充电。车辆制动时，主驱动电机转速逐步降低，燃料电池堆停止供应氢气，空气压缩机产生的高压空气对系统内部进行吹扫，制动产生的回馈能量给动力电池组充电，当动力电池组的电压值高于设定的电压值时，动力电池组停止充电。燃料电池堆停止供应氢气，车辆机械制动。车辆倒车时，空气压缩机组件与主驱动电机之间的离合器断开，燃料电池堆不工作，由动力电池组单独为车辆提供能量来源。车辆倒车时，离合器与车辆动力传动系统之间设置的变速箱档位置于倒档，主驱动电机旋转方向不变，空气压缩机正常工作，燃料电池堆为车辆倒车提供能量来源。本技术与现有技术相比，具有如下效果：本技术提供的一种车用燃料电池动力系统，针对目前的燃料电池动力系统，其空气供应系统的电动空气压缩机部件数量过多；在整车上应用时，启动等待时间过长等弊端，本技术出一种车用燃料电池动力系统，将电动空气压缩机电机与主驱动电机合并使用，省去电动空气压缩机的电机及电机控制器，在燃料电池堆运行时利用主驱动电机系统为空气压缩机提供能量，使其为燃料电池堆提供符合工况需求的空气，通过动力电池组辅助，使车辆启动的同时开展燃料电池堆的预热准备。使燃料电池动力系统简化，减小了系统占用体积和重量，应用车辆启动时无需等待，进一步的降低系统能耗。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术提供的车用燃料电池动力系统的结构示意图；图2为本技术实施例一新能源电动汽车的工作原理图；图3是为本技术实施例一新能源电动汽车的控制原理方框图；图4为本技术实施例二新能源电动汽车的工作原理图；图5为本技术实施例三新能源电动汽车的工作原理图；图6为本技术实施例四新能源电动汽车的工作原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。实施例一：如图1、图2、图3所示，本技术的车用燃料电池动力系统，包括：燃料电池堆、氢气供应系统、空气供应系统、DC/DC变换器、动力电池组、主驱动电机系统，所述的空气供应系统包括空气压缩机组件、过滤消声器和增湿器，所述主驱动电机系统包括主驱动电机和电机控制器，其中主驱动电机为双轴伸电机，一端与车辆动力传动系统相连，另一端连接空气压缩机组件，主驱动电机为车辆动力传动系统和空气压缩机组件提供能量。所述双轴伸电机与空气压缩机组件之间设置有离合器。所述空气压缩机组件包含压缩机和增速器。所述离合器为电磁离合器或执行机构为气动、液压的机械式离合器。车辆动力传动系统主要包括主减/差速器；主驱动电机一端直接与车辆动力传动系统相连。如图2所示，本实施例提供的是一种新能源电动汽车，包括车用燃料电池动力系统和整车系统控制器，车用燃料电池动力系统包括燃料电池堆、氢气供应系统、空气供应系统、DC/DC变换器、动力电池组、主驱动电机系统，所述的空气供应系统包括空气压缩机组件，所述主驱动电机系统包括主驱动电机和电机控制器，电机控制器控制主驱动电机运行，其中主驱动电机为双轴伸电机，一端与车辆动力传动系统相连，另一端连接空气压缩机组件，主驱动电机为车辆动力传动系统和空气压缩机组件提供动力。所述双轴伸电机与空气压缩机组件之间设置有离合器。所述空气压缩机组件包含压缩机、增速器，所述的空气供应系统还包括过滤消声器和增湿器。所述的车辆动力传动系统是主减/差速器。所述离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车用燃料电池动力系统，包括：燃料电池堆、氢气供应系统、空气供应系统、DC/DC变换器、动力电池组、主驱动电机系统，其特征在于：所述的空气供应系统包括空气压缩机组件、过滤消声器和增湿器；所述主驱动电机系统包括主驱动电机和电机控制器，其中主驱动电机为双轴伸电机，一端与车辆动力传动系统相连，另一端连接空气压缩机组件，主驱动电机为车辆动力传动系统和空气压缩机组件提供能量。

【技术特征摘要】
1.一种车用燃料电池动力系统，包括：燃料电池堆、氢气供应系统、空气供应系统、DC/DC变换器、动力电池组、主驱动电机系统，其特征在于：所述的空气供应系统包括空气压缩机组件、过滤消声器和增湿器；所述主驱动电机系统包括主驱动电机和电机控制器，其中主驱动电机为双轴伸电机，一端与车辆动力传动系统相连，另一端连接空气压缩机组件，主驱动电机为车辆动力传动系统和空气压缩机组件提供能量。2.如权利要求1所述的一种车用燃料电池动力系统，其特征在于：所述双轴伸电机与空气压缩机组件之间设置有离合器。3.如权利要求1所述的一种车用燃料电池动力系统，其特征在于：所述空气压缩机组件包含压缩机...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓佳，陈星富，
申请(专利权)人：中山大洋电机股份有限公司，大洋电机新动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44