一种氢燃料电池混联式混合动力系统及客车技术方案

本发明专利技术公开了一种氢燃料电池混联式混合动力系统及客车，该混合动力系统包括依次通过电连接的氢燃料电池控制器、氢燃料电池系统、DC/DC转换器、DC/DC控制器、电机控制器和与动力耦合器相连的驱动电机，所述电机控制器依次通过电连接有配电柜、外接充电口、动力电池；发电机和驱动电机通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连，后桥减速机构的两侧机械连接有驱动车轮，所述外接充电口与电池管理系统通信连接。使用该动力系统的客车，能量利用率高，节约电量；在恶劣工况下，切换成发动机输出功率驱动车辆行驶，既可以通过发电机发电储存在动力电池，又可以能量利用分配最大化，提高电力系统总能量，增大续航里程。

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池混联式混合动力系统及客车
本专利技术涉及氢燃料电池混合动力
，具体的涉及一种氢燃料电池混联式混合动力系统及客车。
技术介绍
业内专家认为，电池车、燃油车哪种动力总成未来会成为主流还存在很多不确定性。电动化是汽车动力总成未来发展的必然趋势，未来整车动力，必然是多种电动化形式并存的局面。但各种动力的占比，仍存在很大的变数。首先，2020年后补贴取消，成为完全的自由竞争市场，哪种动力会成为主流，目前还不确定。其次，电池性能未来会提高、成本肯定会下降，但何时技术突破、何时达成市场需求，现在还不确定。最后，充电基础设施存在不确定性，国家规划是2020年，全国建成430万个充电桩，能满足500万辆电动车的充电需求。但建设过程困难重重，而且远远不能满足未来电池车全面普及的需求；私家车充电依然是长期的难题。未来车企将会在混动技术路线，也会做选择题，一种传统意义上的不插电混动；将车辆的电压提升到200V-300V，车辆怠速、低速、滑行等工况下，燃油发动机停机，同时可实现多数工况下的能量回收，实现25-35％的节油效果。另一种插电式混合动力；增加电池容量，增大电机功率，初步实现长距离的纯电行驶，回收更多能量，根据用户充电习惯的不同，短途或城市用电，长途用混合动力，可实现70％-80％的节油效果；目前国内90％的混动都是这种类型；氢能在交通领域的应用研究日趋活跃，燃料电池汽车以氢为燃料,能量转化率高,燃料经济性好,而且燃料电池汽车行驶过程中没有任何污染物排放。氢作为交通能源载体,其来源广泛，多种化石能源、可再生能源、核能等都能转化为氢能,这对于实现能源多元化战略、保障国家能源安全具有重要意义。与严重依赖于石油燃料并有大量尾气排放的传统汽车相比,燃料电池汽车技术是一个诱人的选择,因此燃料电池汽车技术得到政府、企业、学术界的广泛关注和支持。近年来,我国燃料电池汽车研发进展较快,呈现出“官、产、学、研”协力推进,氢能和燃料电池客车技术不仅是政府支持的发展战略方向,也是客车界战略产品开发的重点。世界著名客车企业、能源企业和燃料电池企业都在支持和开展氢能与燃料电池客车的研究开发。而传统的氢燃料电池客车存在以下不足：单一的纯燃料电池驱动(PFC)，燃料电池功率大，成本高，对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出很高的要求，不能进行制动能量回收；与辅助动力电池联合驱动(FC+B)，由于动力电池的使用使得整车质量增加，动力性和经济性受到影响，动力电池充放电过程会有能量损耗，制动回收能量使电池充电较少较慢；与超级电容器联合驱动(FC+C)，超级电容器比能量低，能量存储有限，峰值功率持续较短；在没有加氢的情况下，续航里程较短。因此，为了充分发挥氢燃料电池与动力电池联合驱动(FC+B)和混联式混合动力(PSHEV)的优点，保证辅助设备供电充足、电量消耗小，同时提高电力系统总能量，增大续航里程，能量利用率高，大大降低整车成本，储存电量较快较多，发动机峰值功率持续时间长，实现长距离的纯电行驶，回收更多能量，根据用户充电习惯的不同，短途或城市用电，长途用混合动力等动力性和经济性较高，此专利技术技术对其研究是极其必要的。
技术实现思路
为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种氢燃料电池混联式混合动力系统及客车，旨在解决诸如辅助设备供电不足、水热管理系统和燃料电池堆加热不再采用电加热策略，改用发动机水循环加热，节约电量；提高电力系统总能量，增大续航里程；能量利用率高等问题；对单一燃料电池的大功率结构形式进行改进，大大降低整车成本，燃料电池工作效率较高，性能要求较低，冷启动性能较好，动力电池不仅制动回收能量，还利用发电机发电，储存电量较快较多，发动机峰值功率持续时间长，实现长距离的纯电行驶，回收更多能量，根据用户充电习惯的不同，短途或城市用电、长途用混合动力等动力性和经济性较高。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种氢燃料电池混联式混合动力系统，包括依次通过电连接的氢燃料电池控制器、氢燃料电池系统、DC/DC转换器、DC/DC控制器、电机控制器和与动力耦合器相连的驱动电机，所述电机控制器依次通过电连接有配电柜、外接充电口、动力电池；该混合动力系统还包括车载充电机、发电机、与发电机机械连接的发动机，发电机和驱动电机通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连，后桥减速机构的两侧机械连接有驱动车轮，所述氢燃料电池控制器、DC/DC控制器、电池管理系统、电机控制器与整车控制器通信连接，所述外接充电口与电池管理系统通信连接。作为本专利技术进一步的方案，所述氢燃料电池控制器将氢燃料电池系统产生的电能，通过DC/DC转换器转换电压后输送至电机控制器，电机控制器控制驱动电机，驱动电机通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连而使驱动车轮行驶。作为本专利技术进一步的方案，所述氢燃料电池控制器将氢燃料电池系统产生的多余电能，通过DC/DC转换器转换电压输送至配电柜，再传送到动力电池而为其充电。作为本专利技术进一步的方案，所述动力电池将电能通过配电柜输送到电机控制器，电机控制器控制驱动电机，驱动电机通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连而使驱动车轮行驶。作为本专利技术进一步的方案，所述外接充电口通过配电柜为动力电池充电；所述驱动电机制动回收电能后通过电机控制器将电能输送到配电柜而为动力电池充电。作为本专利技术进一步的方案，所述发动机带动发电机发电，发电机产生的电能通过配电柜输送到动力电池储存起来；发动机通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连，驱动车轮行驶。作为本专利技术进一步的方案，所述氢燃料电池控制器将氢燃料电池系统产生的电能通过DC/DC转换器、动力电池通过配电柜共同将电能输送给电机控制器，电机控制器控制驱动电机，驱动电机通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连而使驱动车轮行驶。作为本专利技术进一步的方案，所述氢燃料电池控制器将氢燃料电池系统产生的电能通过DC/DC转换器转换后，输送给电机控制器，控制驱动电机与发动机共同通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连，驱动车轮行驶。作为本专利技术进一步的方案，所述动力电池通过配电柜将电能输送给电机控制器，控制驱动电机与发动机共同通过动力耦合器与后桥减速机构机械相连，驱动车轮行驶。本专利技术还提供了一种具有上述氢燃料电池混联式混合动力系统的客车，该客车包括车体，所述车体的前部设有控制盒，控制盒内设有氢燃料电池控制器和整车控制器；在车身底架的中部设有储氢系统并用第一螺栓固定，在储氢系统的上方设有储氢灭火器，储氢系统与加氢口之间设有连通管,同时还设有氢燃料冷却系统，氢燃料冷却系统通过第二螺栓固定在车身底架上；车体的后部设有后桥减速机构，后桥减速机构与两侧车轮、驱动电机机械相连，在万用仓的支撑梁上设有电机控制器，所述驱动电机与发动机连接部位设有动力耦合器，在车体的后部还设有外接充电口，上面安装动力电池、配电柜和二合一控制器；所述配电柜、二合一控制器、DC/DC转换器、DC/DC转换控制器和动力电池管理系统安装在第三支撑梁上；车顶的后尾设有高压舱，高压舱的上方设有散热风扇和灭火器，靠右边设有车载充电机，车载充电机通过固定支架机械焊接在车顶下方，靠左边设有动力电池灭火器；在第一支撑梁和第二支撑梁上设有动力电池，在车体的后部设置的第四支撑梁下方设有空滤器，空滤器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，包括依次通过电连接的氢燃料电池控制器(202)、氢燃料电池系统(19)、DC/DC转换器(33)、DC/DC控制器(203)、电机控制器(4)和与动力耦合器(105)相连的驱动电机(5)，所述电机控制器(4)依次通过电连接有配电柜(8)、外接充电口(11)、动力电池(7)；该混合动力系统还包括车载充电机(32)、发电机(35)、与发电机(35)机械连接的发动机(6)，发电机(35)和驱动电机(5)通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连，后桥减速机构(104)的两侧机械连接有驱动车轮(106)，所述氢燃料电池控制器(202)、DC/DC控制器(203)、电池管理系统(34)、电机控制器(4)与整车控制器(201)通信连接，所述外接充电口(11)与电池管理系统(34)通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，包括依次通过电连接的氢燃料电池控制器(202)、氢燃料电池系统(19)、DC/DC转换器(33)、DC/DC控制器(203)、电机控制器(4)和与动力耦合器(105)相连的驱动电机(5)，所述电机控制器(4)依次通过电连接有配电柜(8)、外接充电口(11)、动力电池(7)；该混合动力系统还包括车载充电机(32)、发电机(35)、与发电机(35)机械连接的发动机(6)，发电机(35)和驱动电机(5)通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连，后桥减速机构(104)的两侧机械连接有驱动车轮(106)，所述氢燃料电池控制器(202)、DC/DC控制器(203)、电池管理系统(34)、电机控制器(4)与整车控制器(201)通信连接，所述外接充电口(11)与电池管理系统(34)通信连接。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述氢燃料电池控制器(202)将氢燃料电池系统(19)产生的电能，通过DC/DC转换器(33)转换电压后输送至电机控制器(4)，电机控制器(4)控制驱动电机(5)，驱动电机(5)通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连而使驱动车轮(106)行驶。3.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述氢燃料电池控制器(202)将氢燃料电池系统(19)产生的多余电能，通过DC/DC转换器(33)转换电压输送至配电柜(8)，再传送到动力电池(7)而为其充电。4.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述动力电池(7)将电能通过配电柜(8)输送到电机控制器(4)，电机控制器(4)控制驱动电机(5)，驱动电机(5)通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连而使驱动车轮(106)行驶。5.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述外接充电口(11)通过配电柜(8)为动力电池(7)充电；所述驱动电机(5)制动回收电能后通过电机控制器(4)将电能输送到配电柜(8)而为动力电池(7)充电。6.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述发动机(6)带动发电机(35)发电，发电机(35)产生的电能通过配电柜(8)输送到动力电池(7)储存起来；发动机(6)通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连，驱动车轮(106)行驶。7.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述氢燃料电池控制器(202)将氢燃料电池系统(19)产生的电能通过DC/DC转换器(33)、动力电池(7)通过配电柜(8)共同将电能输送给电机控制器(4)，电机控制器(4)控制驱动电机(5)，驱动电机(5)通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连而使驱动车轮(106)行驶。8.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述氢燃料电池控制器(202)将氢燃料电池系统(19)产生的电能通过DC/DC转换器(33)转换后，输送给电机控制器(4)，控制驱动电机(5)与发动机(6)共同通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连，驱动车轮(106)行驶。9.根据权利要求1所述的氢燃料电池混联式混合动力系统，其特征在于，所述动力电池(7)通过配电柜(8)将电能输送给电机控制器(4)，控制驱动电机(5)与发动机(6)共同通过动力耦合器(105)与后桥减速机构(104)机械相连，驱动车轮(106)行驶。10.一种使用权利要求1-9任一项所述的氢燃料电池混联式混合动力系统的客车，其特征在于，该客车包括车体(210)，所述车体(210)的前部设有控制盒(204)，控制盒(204)内设有氢燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，王冉，王法龙，张颂，
申请(专利权)人：安徽安凯汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34