一种车用氢燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种车用氢燃料电池系统，属于燃料电池汽车动力能源技术领域，采用燃料电池作为燃料电池汽车的主能量源，锂电容组作为辅助动力能源，用来应对车辆运行中高频功率波动和大电流冲击，高压配电箱用于配置氢燃料电池系统与车载电机间的功率接口，单向DC/DC变换器用于对燃料电池电压进行升压，以匹配母线电压，双向DC/DC变换器用于对锂电容组电压进行升压，以匹配母线电压。锂电容组在车辆起步阶段、车辆爬坡阶段以及燃料电池开机阶段提供动力能源，在车辆制动阶段回收能量以电能形式存储，在车辆频繁加减速阶段提供或吸收频繁波动的动力能源，保证燃料电池处于较为平稳的功率输出环境。平稳的功率输出环境。平稳的功率输出环境。

【技术实现步骤摘要】
一种车用氢燃料电池系统


[0001]本技术涉及燃料电池汽车动力能源
，特别涉及一种车用氢燃料电池系统。

技术介绍

[0002]为达成“碳中和、碳达峰”的目标，占据碳排放量一部分的交通领域的清洁能源转型势在必行。质子交换膜氢燃料电池通过氢气和氧气的电化学反应释放电能，同时排泄物只有水，被誉为汽车业清洁能源转型的“最终解决方案”。
[0003]燃料电池具有高能量转化效率、短氢气加注时间、无污染排放等优点。但车辆行驶环境较为复杂，存在频繁加减速、起步、爬坡、急停、长时制动等情况，只依靠燃料电池是无法应对的。因为燃料电池存在一定的动力响应延时、无法进行能量回收制动等不足，不能很好地匹配汽车驾驶工况。
[0004]现有技术通过匹配一定数量的电池，与燃料电池系统共同作为动力能源，但电池的功率密度没有锂电容大，且频繁充放电也会对电池寿命造成影响。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于克服上述
技术介绍
中的不足，提供解决燃料电池的动力响应延时，无法进行能量回收制动的问题。
[0006]为实现以上目的，采用一种车用氢燃料电池系统，包括质子交换膜氢燃料电池、燃料电池控制器、锂电容组、锂电容控制器、高压配电箱、能量管理系统、单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、辅助单向DC/DC变换器、辅助蓄电池、低压配电盒和电机子回路；
[0007]质子交换膜氢燃料电池和锂电容组分别经单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器与高压配电箱连接，高压配电箱分别与电机子回路和辅助单向DC/DC变换器连接，辅助单向DC/DC变换器经辅助蓄电池与低压配电盒连接，电机子回路及低压配电盒分别与车载通信装置连接；
[0008]燃料电池控制器与质子交换膜氢燃料电池信号连接，锂电容组与锂电容控制器信号连接，锂电容控制器、燃料控制器及单向DC/DC变换器均与能量管理系统信号连接，燃料控制器、能量管理系统、单向DC/DC变换器、高压配电箱、低压配电盒及电机子回路均与车载通信装置信号连接。
[0009]进一步地，所述系统还包括BOP外围设备，BOP外围设备包括BOP高压设备和BOP低压设备，BOP高压设备分别与所述高压配电箱、所述辅助单向DC/DC变换器及所述电机子回路连接，BOP低压设备、所述燃料电池控制器、所述锂电容控制器、所述能量管理系统经低压线接入所述低压配电盒，所述燃料控制器分别与BOP高压设备和BOP低压设备信号连接。
[0010]进一步地，所述系统还包括车载充电机和充电机控制器，充电机控制器与车载充电机信号连接，车载充电机分别与所述高压配电箱、所述辅助单向DC/DC变换器及所述电机子回路连接，充电机控制器经低压线接入所述低压配电盒，充电机控制器与所述车载通信
装置信号连接。
[0011]进一步地，所述系统还包括指示灯和仪表，指示灯和仪表均经低压线接入所述低压配电盒，指示灯和仪表分别于所述车载通信装置信号连接。
[0012]进一步地，所述电机子回路包括第一子回路、第二子回路、第三子回路和第四子回路，第一子回路包括第一功率变换器、驱动电机和第一控制器，第二子回路包括第二功率变换器、转向电机和第二控制器，第三子回路包括第三功率变换器、制动电机和第三控制器，第四子回路包括第四功率变换器、电动空调和第四控制器；
[0013]所述高压配电箱经高压线分别与第一功率变换器、第二功率变换器、第三功率变换器及第四功率变换器连接，第一功率变换器经高压线与驱动电机连接，第二功率变换器经高压线与转向电机连接，第三功率变换器经高压线与制动电机连接，第四功率变换器经高压线与电动空调连接；
[0014]驱动电机经第一控制器接入所述车载通信装置，转向电机经第二控制器接入所述车载通信装置，制动电机经第三控制器接入所述车载通信装置，电动空调经第四控制器接入所述车载通信装置；
[0015]第一控制器、第二控制器、第三控制器及第四控制器均与所述车载通信装置信号连接。
[0016]进一步地，所述高压配电箱包括熔断器、接触器、预充回路及维修开关，熔断器包括主回路熔断器和各子回路熔断器，主回路熔断器设置在所述单向DC/DC变换器、所述双向DC/DC变换器与所述高压配电箱的连接线上，并与维修开关相连接；各子回路熔断器设置在所述高压配电箱输出与所述电机子回路之间的高压线上；主接触器设置在所述高压配电箱输出高压母线上；预充回路并联在主回路上。
[0017]与现有技术相比，本技术存在以下技术效果：本技术中，锂电容组在燃料电池刚开机和车辆起步阶段提供车辆主要的动力能源，在燃料电池功率攀升完毕后，锂电容组主要提供或消纳由于行驶工况不确定性带来的短时功率波动和大电流冲击。锂电容组能够充电和放电，既解决了燃料电池的慢响应问题，又能存储回收制动能量、释放短时大功率，保证燃料电池输出功率处于平缓的区间。解决燃料电池的动力响应延时、无法进行能量回收制动等问题，达到延长燃料电池寿命、提高燃料电池系统的动力性能、降低维护成本的效果。
附图说明
[0018]下面结合附图，对本技术的具体实施方式进行详细描述：
[0019]图1是一种车用氢燃料电池系统的结构图。
[0020]图中：
[0021]1‑
质子交换膜氢燃料电池；2
‑
燃料电池控制器；3
‑
锂电容组；4
‑
锂电容控制器；5
‑
高压配电箱；6
‑
能量管理系统；7
‑
单向DC/DC变换器；8
‑
双向DC/DC变换器；9
‑
辅助单向DC/DC变换器；10
‑
辅助蓄电池；11
‑
低压配电盒；12
‑
电机子回路；1211
‑
第一功率变换器；1212驱动电机；1213
‑
第一控制器；1221
‑
第二功率变换器；1222
‑
转向电机；1223
‑
第二控制器；1231
‑
第三功率变换器；1232
‑
制动电机；1233
‑
第三控制器；1241
‑
第四功率变换器；1242
‑
电动空调；1243
‑
第四控制器；13
‑
BOP外围设备；131
‑
BOP高压设备；132
‑
BOP低压设备；14
‑
车载通信
装置；15
‑
车载充电机；16
‑
充电机控制器；17
‑
指示灯；18
‑
仪表。
具体实施方式
[0022]为了更进一步说明本技术的特征，请参阅以下有关本技术的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本技术的保护范围加以限制。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车用氢燃料电池系统，其特征在于，包括：质子交换膜氢燃料电池、燃料电池控制器、锂电容组、锂电容控制器、高压配电箱、能量管理系统、单向DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、辅助单向DC/DC变换器、辅助蓄电池、低压配电盒和电机子回路；质子交换膜氢燃料电池和锂电容组分别经单向DC/DC变换器和双向DC/DC变换器与高压配电箱连接，高压配电箱分别与电机子回路和辅助单向DC/DC变换器连接，辅助单向DC/DC变换器经辅助蓄电池与低压配电盒连接，电机子回路及低压配电盒分别与车载通信装置连接；燃料电池控制器与质子交换膜氢燃料电池信号连接，锂电容组与锂电容控制器信号连接，锂电容控制器、燃料控制器及单向DC/DC变换器均与能量管理系统信号连接，燃料控制器、能量管理系统、单向DC/DC变换器、高压配电箱、低压配电盒及电机子回路均与车载通信装置信号连接。2.如权利要求1所述的车用氢燃料电池系统，其特征在于，所述系统还包括BOP外围设备，BOP外围设备包括BOP高压设备和BOP低压设备，BOP高压设备分别与所述高压配电箱、所述辅助单向DC/DC变换器及所述电机子回路连接，BOP低压设备、所述燃料电池控制器、所述锂电容控制器、所述能量管理系统经低压线接入所述低压配电盒，所述燃料控制器分别与BOP高压设备和BOP低压设备信号连接。3.如权利要求1所述的车用氢燃料电池系统，其特征在于，所述系统还包括车载充电机和充电机控制器，充电机控制器与车载充电机信号连接，车载充电机分别与所述高压配电箱、所述辅助单向DC/DC变换器及所述电机子回路连接，充电机控制器经低压线接入所述低压配电盒，充电机控制器与所述车载通信装置信号连接。4.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈睿杨，李民策，王丽，
申请(专利权)人：安徽理安极科技有限公司，
类型：新型
国别省市：