一种使用氢燃料的新能源驱动装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种使用氢燃料的新能源驱动装置及其控制方法，该驱动装置包括氢燃料供能系统、锂电系统、控制系统和驱动电机，所述氢燃料供能系统和锂电系统均电气连接至控制系统，所述锂电系统包括第一锂电池和第二锂电池，所述氢燃料供能系统包括供氢系统、空气系统、氢燃料电堆和热管理系统，所述氢燃料电堆、第一锂电池和第二锂电池均与驱动电机连接，所述控制系统根据氢燃料电堆的输出功率控制切换第一锂电池和第二锂电池的输出功率。采用本发明专利技术的驱动装置，利用具有不同输出功耗的第一锂电池和第二锂电池作为补充能源，可以在保障系统经济性的同时，弥补氢燃料电堆功率爬升速度慢、额定功率低，以及加氢不便时车辆使用受限的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种使用氢燃料的新能源驱动装置及其控制方法


[0001]本专利技术属于新能源汽车驱动系统设计
，具体涉及一种使用氢燃料的新能源驱动装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]现有的使用氢燃料的新能源驱动装置，受限于氢燃料电堆的额定功率不足以及功率变化速度过慢的现有技术缺陷，以及受限于当前阶段加氢尚欠缺便利性，所以如何在整车成本合理的前提条件下，提升整车的动态性能和纯电续驶里程以满足用户的实际用车需求、减小用户的加氢焦虑以及扩大车辆的适用场景是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提供一种使用氢燃料的新能源驱动装置及其控制方法，其在使用氢燃料电堆作为主驱动的基础上增设两个具有不同放电倍率的锂电池分别作为功率型补充驱动和能量型补充驱动，即功率型锂电池和能量型锂电池，从而弥补氢燃料电堆功率变化速度慢的缺陷，并在氢燃料电堆额定功率不足或加氢不便时为车辆提供充足的驱动能量，以提升车辆的续航时间。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0004]本专利技术首先提供一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其包括氢燃料供能系统、锂电系统、控制系统和驱动电机，所述氢燃料供能系统和锂电系统均电气连接至控制系统，所述锂电系统包括第一锂电池和第二锂电池，所述氢燃料供能系统包括供氢系统、空气系统、氢燃料电堆和热管理系统，所述氢燃料电堆、第一锂电池和第二锂电池均与驱动电机连接，所述控制系统根据氢燃料电堆的输出功率控制切换第一锂电池和第二锂电池的输出功率。
[0005]进一步，所述供氢系统包括储气瓶、脉冲控制阀和喷射器，所述储气瓶通过供氢管路连通至氢燃料电堆的供氢口，所述脉冲控制阀和喷射器设置在所述供氢管路上。
[0006]进一步，所述空气系统包括空气滤清器、空气压缩机、中冷器和空气加湿器。
[0007]进一步，所述热管理系统包括散热器、加热器和水泵，所述散热器的进水口通过冷却进水管路连通氢燃料电堆的冷却水出口，所述散热器的出水口通过冷却出水管路连通至氢燃料电堆的冷却水进口，所述加热器和水泵设置在所述冷却出水管路上。
[0008]进一步，所述驱动电机的供电端口设置高压母线，所述氢燃料电堆的高压电接口连接高压母线，所述第一锂电池和第二锂电池分别通过第一高压继电器和第二高压继电器连接接入所述高压母线。
[0009]进一步，所述第一锂电池的放电倍率大于第二锂电池的放电倍率。
[0010]进一步，所述第一锂电池的额定容量小于第二锂电池的额定容量，且所述第一锂电池的放电电流大于第二锂电池的放电电流。具体地，本专利技术中第一锂电池优选采用功率型锂电池，用于弥补氢燃料电堆功率变化速度慢的问题，从控制策略上主要用于车辆急加速、超高速行驶等场景；第二锂电池优选采用能量型锂电池，从控制策略上主要用于高速巡航时弥补氢燃料电堆额定功率不足以及在车辆加氢不便时为车辆驱动提供能能量。
[0011]进一步，所述控制系统具有数据采集模块、判断模块、计算模块和输出控制模块：所述数据采集模块采集车辆运行需求信息和氢燃料供能系统状态信息，所述判断模块根据数据采集模块传输的车辆运行需求信息触发计算模块或输出控制模块，所述计算模块根据车辆运行需求信息和氢燃料供能系统状态信息计算需要第一锂电池或第二锂电池输出的补充功率，并根据计算结果触发输出控制模块，所述输出控制模块根据其接收到的判断模块或计算模块的控制信息控制第一锂电池或第二锂电池的输出功率。此处，车辆运行需求信息主要是指驾驶室或驾驶员发出的关于车辆目的地、车辆运行目标速度、是否需要启动自动巡航等一系列与车辆运行目标需求相关的信息，氢燃料供能系统状态信息包括氢燃料供能系统中关于供氢系统、热管理系统、空气系统及氢燃料电堆等系统及部件运行状态相关的一系列信息，如储氢罐中氢燃料存量信息、供氢口接收氢燃料供应速率、氢燃料电堆输出功率、空气进气量、热管理系统中冷却水温度、冷却水流量等方面的信息。
[0012]本专利技术进一步提供一种使用氢燃料的电动汽车驱动装置控制方法，其采用前述的新能源驱动装置进行驱动，所述控制系统根据其采集到的车辆运行需求信息判断氢燃料电堆的输出功率是否能够满足车辆运行需求，并根据判断结果调节第一锂电池和第二锂电池的输出功率。
[0013]进一步，当控制系统接收到的车辆运行需求为急加速时，控制第一锂电池与氢燃料电堆共同为驱动电机供能。
[0014]进一步，当控制系统接收到的车辆运行需求为行驶速度大于预设速度阈值的高速巡航时，控制切断第一锂电池向驱动电机供能的通路，并接通第二锂电池向驱动电机供能的通路使第二锂电池与氢燃料电堆共同为驱动电机供能。
[0015]进一步，当控制系统接收到的车辆运行需求为行驶速度不大于预设速度阈值的城市工况巡航时，根据氢燃料供能系统状态信息和车辆运行需求信息计算氢燃料需求负载情况，并根据计算结果控制第二锂电池输出功率。
[0016]进一步，控制系统也可以根据不同的车辆运行需求按照预设比例分配氢燃料系统和锂电系统的功率配比。
[0017]本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术的使用氢燃料的新能源驱动装置，利用具有不同输出功耗的第一锂电池和第二锂电池作为补充能源，可以在保障系统经济性的同时，圆满的弥补了氢燃料电堆功率爬升速度慢、额定功率低，以及加氢不便时车辆使用受限的问题。
附图说明
[0018]图1所示为本专利技术的一种使用氢燃料的新能源驱动装置的示意图；
[0019]图2所示为本专利技术的新能源驱动装置的控制系统示意图；
[0020]图中：
[0021]100
‑
氢燃料供能系统；
ꢀꢀꢀꢀꢀ
130
‑
空气系统；
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300
‑
驱动电机；
[0022]110
‑
供氢系统；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
131
‑
进气管路；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
400
‑
控制系统；
[0023]111
‑
供氢管路
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
140
‑
氢燃料电堆；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
410
‑
数据采集模块；
[0024]120
‑
热管理系统；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
200
‑
锂电系统；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
420
‑
判断模块；
[0025]121
‑
冷却进水管路；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
210
‑
功率型锂电池；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
430
‑
计算模块；
[0026]122
‑
冷却出水管路；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
220
‑
能量型锂电池；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，包括氢燃料供能系统、锂电系统、控制系统和驱动电机，所述氢燃料供能系统和锂电系统均电气连接至控制系统，所述锂电系统包括第一锂电池和第二锂电池，所述氢燃料供能系统包括供氢系统、空气系统、氢燃料电堆和热管理系统，所述氢燃料电堆、第一锂电池和第二锂电池均与驱动电机连接，所述控制系统根据氢燃料电堆的输出功率控制切换第一锂电池和第二锂电池的输出功率。2.根据权利要求1所述的一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，所述供氢系统包括储气瓶、脉冲控制阀和喷射器，所述储气瓶通过供氢管路连通至氢燃料电堆的供氢口，所述脉冲控制阀和喷射器设置在所述供氢管路上。3.根据权利要求1所述的一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，所述空气系统包括空气滤清器、空气压缩机、中冷器和空气加湿器。4.根据权利要求1所述的一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，所述热管理系统包括散热器、加热器和水泵，所述散热器的进水口通过冷却进水管路连通氢燃料电堆的冷却水出口，所述散热器的出水口通过冷却出水管路连通至氢燃料电堆的冷却水进口，所述加热器和水泵设置在所述冷却出水管路上。5.根据权利要求1～4任一所述的一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，所述驱动电机的供电端口设置高压母线，所述氢燃料电堆的高压电接口连接高压母线，所述第一锂电池和第二锂电池分别通过第一高压继电器和第二高压继电器连接接入所述高压母线。6.根据权利要求5所述的一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，所述第一锂电池的放电倍率大于第二锂电池的放电倍率。7.根据权利要求6所述的一种使用氢燃料的新能源驱动装置，其特征在于，所述第一锂电池的额定容量小于第二锂电池的额定容量，且所述第一锂电池的放电电流大于第二锂电池的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜雲崧，王爽，张喜州，
申请(专利权)人：一汽大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：