一种车辆的氢燃料电池集成系统技术方案

本申请提供一种车辆的氢燃料电池集成系统，包括氢燃料电池子系统、功率电池子系统、功率管理器和升压器；氢燃料电池子系统包括氢燃料电池和电堆控制器，电堆控制器与氢燃料电池连接；功率电池子系统包括功率电池和电池管理模块，电池管理模块与功率电池连接；升压器与功率电池子系统连接，电池管理模块与电堆控制器连接；电池管理模块和电堆控制器分别与车辆的控制器连接；功率管理器能够对氢燃料电池与功率电池进行功率分配控制。本申请实施例提供的氢燃料电池集成系统采用大功率的氢燃料电池子系统加高充放电倍率、高安全性功率电池子系统的动力技术架构，使得氢燃料电池集成系统的效率更高、体积更小，结构更加紧凑。

A hydrogen fuel cell integrated system for vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种车辆的氢燃料电池集成系统
本申请涉及车辆
，特别涉及一种车辆的氢燃料电池集成系统。
技术介绍
随着时代的进步及人们对环境的要求，采用锂电池技术的电动汽车也得到的国家政策上的大力支持。但由于锂电池自身的局限性，使得电动汽车辆充电时间长，续航里程短的问题未得到有效解决。而氢作为一种清洁能源，日益受到了广泛的重视。氢能源作为一种高效清洁的能源，已越来越多的领域中得到了应用。目前，氢能源的应用有两种方式:一是直接燃烧(氢内燃机),二是采用燃料电池技术,氢燃料电池技术相比于氢内燃机效率更高,具有无污染、无噪声、高比能量和比功率密度的特点，更具发展潜力，是未来汽车动力的重要方向。氢燃料电池车的工作原理是：将氢气送到燃料电池的阳极板(负极)，经过催化剂(铂)的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板(正极)。分离出来的电子经外部电路，到达燃料电池阴极板，在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢气，给阴极板供应空气，并及时把水(蒸气)带走，就可以不断地提供电能。燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动机供电，再经传动系统带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶。与传统汽车相比，燃料电池车能量转化效率高达60～80％，为内燃机的2～3倍。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。因此，氢燃料电池汽车是真正意义上的零排放、零污染的车，氢燃料是完美的汽车能源。现有技术中氢燃料电池的技术偏向小功率电堆、增程技术路线，功率较小，效率较低。
技术实现思路
本申请要解决是现有技术中氢燃料电池集成系统功率小、效率低的技术问题。为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种车辆的氢燃料电池集成系统，包括氢燃料电池子系统、功率电池子系统、功率管理器和升压器；氢燃料电池子系统包括氢燃料电池和电堆控制器，电堆控制器与氢燃料电池连接；功率电池子系统包括功率电池和电池管理模块，电池管理模块与功率电池连接；升压器与功率电池子系统连接，电池管理模块与电堆控制器连接；电池管理模块和电堆控制器分别与整车控制器连接；功率管理器能够对氢燃料电池与功率电池进行功率分配控制。进一步地，升压器与功率电池连接。进一步地，功率电池包括镍氢电池。进一步地，氢燃料电池子系统还包括电池热管理控制模块，电池热管理控制模块与车辆的热管理控制器连接。进一步地，氢燃料电池子系统还包括氢气循环子系统，氢气循环子系统与氢燃料电池连接。进一步地，氢气循环子系统包括储氢结构、减压阀、开关电磁阀、比例阀和排气排水电磁阀总成。进一步地，氢燃料电池子系统还包括水路循环子系统，水路循环子系统与氢燃料电池连接。进一步地，水路循环子系统包括散热器、节温器和水泵。进一步地，氢燃料电池子系统包括空气循环子系统，空气循环子系统与氢燃料电池连接。进一步地，空气循环子系统包括空气压缩机和空气滤清器。采用上述技术方案，本申请具有如下有益效果：本申请实施例提供的氢燃料电池集成系统采用大功率的氢燃料电池子系统加高充放电倍率、高安全性功率电池子系统的动力技术架构，并增加功率管理器，该功率管理器能够将车辆的能量需求在燃料电池与功率电池之间进行功率分配控制，本申请采用高效的氢燃料电池集成方案，使得燃料电池体积减少，结构更加紧凑。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，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为本申请实施例一种氢燃料电池集成系统与整车控制系统的连接示意图；图2为本申请实施例氢燃料电池子系统的框架图；具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。请参见图1，图1为本申请实施例一种氢燃料电池集成系统与整车控制系统的连接示意图；如图1所示，该车辆的氢燃料电池集成系统包括氢燃料电池子系统、功率电池子系统、功率管理器和升压器；氢燃料电池子系统包括氢燃料电池和电堆控制器，电堆控制器与氢燃料电池连接；功率电池子系统包括功率电池和电池管理模块，电池管理模块与功率电池连接，其中，功率电池可以为镍氢电池；升压器与功率电池子系统连接，电池管理模块与电堆控制器连接，其中，升压器可以为升压型DC-DC(Directcurrent-Directcurrentconverter,DC/DC)转换器。电池管理模块和电堆控制器分别与车辆的控制器连接；功率管理器能够对氢燃料电池与功率电池进行功率分配控制。本申请实施例中，升压器与功率电池连接。本申请实施例中，氢燃料电池子系统还包括电池热管理控制模块，电池热管理控制模块与车辆的热管理控制器连接。车辆的热管理控制器匹配增加氢燃料电堆的散热需求。车辆的控制器负责扭矩管理、协调控制以及整车故障处理。本申请实施例中，电池管理模块对电堆控制器发出请求，电堆控制器决定燃料电池是否直接供电、驱动电机、或为功率电池及12V蓄电池进行供电。本申请实施例中，热管理控制器、电池管理模块、电堆控制器及整车控制器，通过控制器域网(ControllerAreaNetwork,CAN)总线进行通讯。本申请实施例中，车辆的PTC加热器根据热管理控制器的命令进行开启与关闭。本申请实施例提供的氢燃料电池集成系统采用大功率的氢燃料电池子系统加高充放电倍率、高安全性功率电池子系统的动力技术架构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆的氢燃料电池集成系统，其特征在于，包括氢燃料电池子系统、功率电池子系统、功率管理器和升压器；/n所述氢燃料电池子系统包括氢燃料电池和电堆控制器，所述电堆控制器与所述氢燃料电池连接；/n所述功率电池子系统包括功率电池和电池管理模块，所述电池管理模块与所述功率电池连接；/n所述升压器与所述功率电池子系统连接，所述电池管理模块与电堆控制器连接；/n所述电池管理模块和所述电堆控制器分别与整车控制器连接；/n所述功率管理器能够对所述氢燃料电池与所述功率电池进行功率分配控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种车辆的氢燃料电池集成系统，其特征在于，包括氢燃料电池子系统、功率电池子系统、功率管理器和升压器；
所述氢燃料电池子系统包括氢燃料电池和电堆控制器，所述电堆控制器与所述氢燃料电池连接；
所述功率电池子系统包括功率电池和电池管理模块，所述电池管理模块与所述功率电池连接；
所述升压器与所述功率电池子系统连接，所述电池管理模块与电堆控制器连接；
所述电池管理模块和所述电堆控制器分别与整车控制器连接；
所述功率管理器能够对所述氢燃料电池与所述功率电池进行功率分配控制。


2.根据权利要求1所述车辆的氢燃料电池集成系统，其特征在于，所述升压器与所述功率电池连接。


3.根据权利要求1所述车辆的氢燃料电池集成系统，其特征在于，所述功率电池包括镍氢电池。


4.根据权利要求1所述车辆的氢燃料电池集成系统，其特征在于，所述氢燃料电池子系统还包括电池热管理控制模块，所述电池热管理控制模块与所述车辆的热管理控制器连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：郎勇，徐晓宇，许俊，
申请(专利权)人：上海华普汽车有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31