專利名稱:燃料電池混合動(dòng)力汽車以及動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及燃料電池混合動(dòng)力汽車以及動(dòng)力系統(tǒng)，該汽車包括動(dòng)力系統(tǒng)，該動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和DC/DC變換器，燃料電池系統(tǒng)連接DC/DC變換器的一端，DC/DC變換器的另一端輸出供電母線，該供電母線上分別連接有兩個(gè)電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器連接第一輪邊/輪轂電機(jī)，第二電機(jī)控制器連接第二輪邊/輪轂電機(jī)；供電母線上還連接動(dòng)力電池系統(tǒng)。使用兩個(gè)電機(jī)控制器，相較于只使用一個(gè)雙電機(jī)集成控制器同時(shí)對(duì)兩電機(jī)進(jìn)行控制，其控制可靠性得到大幅度提高，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，只需維修或者更換該電機(jī)控制器即可，相較于維修或者更換一個(gè)雙電機(jī)集成控制器，投入成本大大降低。
【專利說(shuō)明】
燃料電池混合動(dòng)力汽車以及動(dòng)力系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及燃料電池混合動(dòng)力汽車以及動(dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]能源緊缺和環(huán)境污染的加重，使汽車行業(yè)朝著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，燃料電池汽車因其能量轉(zhuǎn)化效率高、排放潔凈化而具有很廣闊的市場(chǎng)前景。
[0003]目前，公知的燃料電池汽車采用燃料電池系統(tǒng)和動(dòng)力電池并聯(lián)工作向集中驅(qū)動(dòng)的一個(gè)電機(jī)供電驅(qū)動(dòng)車輛，這樣單個(gè)電機(jī)較大，影響車內(nèi)控制布置，同時(shí)需要經(jīng)過(guò)主減速器和差速器將動(dòng)力從單一驅(qū)動(dòng)電機(jī)傳輸?shù)絻蓚€(gè)車輪，存在傳動(dòng)效率問(wèn)題，增加能量消耗量。之前的名為“一種輪邊/輪轂驅(qū)動(dòng)燃料電池混合動(dòng)力客車”的專利申請(qǐng)文件中公開(kāi)了一種動(dòng)力系統(tǒng)，包括雙電機(jī)控制器，該雙電機(jī)控制器同時(shí)控制連接兩個(gè)輪邊/輪轂電機(jī)。該雙電機(jī)控制器雖然能夠?qū)蓚€(gè)電機(jī)進(jìn)行控制，但是其可靠性較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有雙電機(jī)控制器可靠性較低的問(wèn)題。本實(shí)用新型同時(shí)提供一種燃料電池混合動(dòng)力汽車。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括:一種燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，包括燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和DC/DC變換器，燃料電池系統(tǒng)連接DC/DC變換器的一端，DC/DC變換器的另一端輸出供電母線，該供電母線分別連接兩個(gè)電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器連接第一輪邊/輪轂電機(jī)，第二電機(jī)控制器連接第二輪邊/輪轂電機(jī)，所述第一輪邊/輪轂電機(jī)和第二輪邊/輪轂電機(jī)均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪;所述供電母線還連接所述動(dòng)力電池系統(tǒng)。
[0006]所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0007 ]所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)空壓系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)空壓系統(tǒng)。
[0008]所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。
[0009 ]所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置及轉(zhuǎn)向控制器，電動(dòng)空壓系統(tǒng)包括電動(dòng)空壓機(jī)及空壓機(jī)控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、轉(zhuǎn)向控制器、空壓機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。
[0010]一種燃料電池混合動(dòng)力汽車，包括車輛本體，還包括動(dòng)力系統(tǒng)，該動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和DC/DC變換器，燃料電池系統(tǒng)連接DC/DC變換器的一端，DC/DC變換器的另一端輸出供電母線，該供電母線分別連接兩個(gè)電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器連接第一輪邊/輪轂電機(jī)，第二電機(jī)控制器連接第二輪邊/輪轂電機(jī)，所述第一輪邊/輪轂電機(jī)和第二輪邊/輪轂電機(jī)均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪;所述供電母線還連接所述動(dòng)力電池系統(tǒng)。
[OO11 ]所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0012]所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)空壓系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)空壓系統(tǒng)。
[0013]所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。
[0014]所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置及轉(zhuǎn)向控制器，電動(dòng)空壓系統(tǒng)包括電動(dòng)空壓機(jī)及空壓機(jī)控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、轉(zhuǎn)向控制器、空壓機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。
[0015]本實(shí)用新型的輪邊/輪轂驅(qū)動(dòng)燃料電池混合動(dòng)力客車省去了復(fù)雜的變速裝置及差速裝置，采用輪邊/輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)及對(duì)應(yīng)的電機(jī)控制器，提高了動(dòng)力傳輸效率和制動(dòng)能量回收效率，有效降低了整車能量消耗量；同時(shí)由于省去了變速裝置及差速裝置，大大增加了車內(nèi)布置空間。更重要的是，一個(gè)電機(jī)控制器對(duì)應(yīng)控制一個(gè)輪邊/輪轂電機(jī)，由于一個(gè)電機(jī)控制器只用于控制一個(gè)輪邊/輪轂電機(jī)，相較于只使用一個(gè)雙電機(jī)集成控制器同時(shí)對(duì)兩電機(jī)進(jìn)行控制，其控制可靠性得到大幅度提高，并且，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電機(jī)控制器仍舊可以正常使用，如果此時(shí)車輛應(yīng)急需要繼續(xù)行駛的話，這時(shí)車輛是可以繼續(xù)行駛的。而且，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，只需維修或者更換該電機(jī)控制器即可，相較于維修或者更換一個(gè)雙電機(jī)集成控制器，投入成本大大降低。
【附圖說(shuō)明】

[0016]圖1是燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型提供的混合動(dòng)力汽車中的動(dòng)力源分別為燃料電池和動(dòng)力電池，所以該混合動(dòng)力汽車除了包括車輛本體之外，還包括以燃料電池系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)為基礎(chǔ)的動(dòng)力系統(tǒng)。由于車輛本體屬于常規(guī)技術(shù)，每個(gè)車輛均包含有車輛本體，比如:車身，所以，在此不對(duì)車輛本體進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。下面結(jié)合附圖對(duì)該混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，該燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，燃料電池系統(tǒng)連接DC/DC變換器的一端，另一端輸出供電母線，該供電母線與兩個(gè)電機(jī)控制器分別進(jìn)行連接，每個(gè)電機(jī)控制器均對(duì)應(yīng)連接一個(gè)輪邊/輪轂電機(jī)，本實(shí)施例中，以輪邊電機(jī)為例。
[0019]如圖1所示，電機(jī)控制器I連接輪邊電機(jī)I，電機(jī)控制器2連接輪邊電機(jī)2，輪邊電機(jī)I和輪邊電機(jī)2均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪，用于動(dòng)力輸出；動(dòng)力電池系統(tǒng)也連接上述供電母線。燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器。
[0020]另外，DC/DC對(duì)燃料電池系統(tǒng)輸出功率進(jìn)行能量管理控制，減少了燃料電池在怠速和頻繁變載工況的工作時(shí)間，使燃料電池系統(tǒng)輸出功率更加平穩(wěn)，有效的保護(hù)了燃料電池，延長(zhǎng)了燃料電池使用壽命，實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料電池系統(tǒng)的有效保護(hù)。
[0021 ]整車運(yùn)行過(guò)程中的平均功率由燃料電池系統(tǒng)提供，加速爬坡時(shí)的峰值功率由動(dòng)力電池系統(tǒng)提供;制動(dòng)過(guò)程中，由兩個(gè)電機(jī)回收制動(dòng)能量并存儲(chǔ)在動(dòng)力電池中。
[0022]另外，為了給車上的其他輔助系統(tǒng)進(jìn)行供電，該動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)空壓系統(tǒng)，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置及轉(zhuǎn)向控制器，電動(dòng)空壓系統(tǒng)包括電動(dòng)空壓機(jī)及空壓機(jī)控制器，動(dòng)力電池供電連接電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和電動(dòng)空壓系統(tǒng)，具體為，動(dòng)力電池通過(guò)高壓配電系統(tǒng)為轉(zhuǎn)向控制器和空壓機(jī)控制器供電；高壓配電系統(tǒng)為整車高壓部件進(jìn)行配電。
[0023 ]在燃料電池系統(tǒng)未啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)力電池直接供電連接轉(zhuǎn)向控制器和空壓機(jī)控制器，為這兩個(gè)輔助系統(tǒng)供電；燃料電池系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，燃料電池系統(tǒng)通過(guò)DC/DC*動(dòng)力電池充電，動(dòng)力電池仍直接供電連接轉(zhuǎn)向控制器和空壓機(jī)控制器，為這兩個(gè)輔助系統(tǒng)供電。
[0024]汽車上的整車控制器分別與燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、轉(zhuǎn)向控制器、空壓機(jī)控制器、電機(jī)控制器I和電機(jī)控制器2連接，這幾個(gè)控制器均受控于整車控制器。
[0025]另外，可以在輪邊電機(jī)與車輪之間增加減速機(jī)構(gòu)，本實(shí)施例采用行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，包括齒圈、行星架和太陽(yáng)輪，齒圈、行星架和太陽(yáng)輪共用一個(gè)共同的固定軸線，行星齒輪固定在行星架的齒輪軸上，同時(shí)與太陽(yáng)輪和齒圈進(jìn)行嚙合。由于該行星齒輪減速機(jī)構(gòu)屬于常規(guī)技術(shù)，這里不再對(duì)其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]該動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型減少了燃料電池在怠速、啟停和頻繁變載工況的工作時(shí)間，使燃料電池系統(tǒng)輸出功率更加平穩(wěn)，有效的保護(hù)了燃料電池，延長(zhǎng)了燃料電池使用壽命。使用兩個(gè)輪邊電機(jī)，減少了整車的傳動(dòng)部件，提高了動(dòng)力傳遞效率，同時(shí)提高了制動(dòng)能量回收效率，大大降低了整車能量消耗量，而且，取消了主減速器和差速器，增加車內(nèi)布置空間，有效增加了客車的載客量。
[0027]采用輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案，相比采用單個(gè)電機(jī)需經(jīng)過(guò)主減速器和差速器將動(dòng)力從單一驅(qū)動(dòng)電機(jī)分配動(dòng)力的方案，省去了復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，這種電機(jī)直驅(qū)，大大提高了整車的傳動(dòng)效率;且整車配備有動(dòng)力電池系統(tǒng)，能夠進(jìn)行制動(dòng)能量回收，車輛行駛過(guò)程中，若制動(dòng)踏板踩下，或無(wú)功率需求的下坡制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)開(kāi)始工作，回收制動(dòng)能量，給動(dòng)力電池充電，降低整車能量消耗量。
[0028]省去了復(fù)雜的變速裝置及差速裝置，采用電機(jī)直驅(qū)方案，大大增加了車內(nèi)布置空間，并且可將電機(jī)控制器、燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、主DC/DC等系統(tǒng)全部后置，車內(nèi)沒(méi)有凸臺(tái)，從前到后非常平坦，采用這種低地板形式，乘客上下車非常方便。
[0029 ]最重要的是，一個(gè)電機(jī)控制器只用于控制一個(gè)輪邊/輪轂電機(jī)，控制可靠性得到大幅度提高，并且，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)電機(jī)控制器仍舊可以正常使用，如果此時(shí)車輛應(yīng)急需要繼續(xù)行駛的話，這時(shí)車輛是可以繼續(xù)行駛的。而且，當(dāng)其中一個(gè)電機(jī)控制器出現(xiàn)故障時(shí)，只需維修或者更換該電機(jī)控制器即可，相較于維修或者更換一個(gè)雙電機(jī)集成控制器，投入成本大大降低。
[0030]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和DC/DC變換器，燃料電池系統(tǒng)連接DC/DC變換器的一端，DC/DC變換器的另一端輸出供電母線，該供電母線分別連接兩個(gè)電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器連接第一輪邊/輪轂電機(jī)，第二電機(jī)控制器連接第二輪邊/輪轂電機(jī)，所述第一輪邊/輪轂電機(jī)和第二輪邊/輪轂電機(jī)均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪;所述供電母線還連接所述動(dòng)力電池系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)空壓系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)空壓系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置及轉(zhuǎn)向控制器，電動(dòng)空壓系統(tǒng)包括電動(dòng)空壓機(jī)及空壓機(jī)控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、轉(zhuǎn)向控制器、空壓機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。6.一種燃料電池混合動(dòng)力汽車，包括車輛本體，其特征在于，還包括動(dòng)力系統(tǒng)，該動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和DC/DC變換器，燃料電池系統(tǒng)連接DC/DC變換器的一端，DC/DC變換器的另一端輸出供電母線，該供電母線分別連接兩個(gè)電機(jī)控制器，第一電機(jī)控制器連接第一輪邊/輪轂電機(jī)，第二電機(jī)控制器連接第二輪邊/輪轂電機(jī)，所述第一輪邊/輪轂電機(jī)和第二輪邊/輪轂電機(jī)均用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的車輪;所述供電母線還連接所述動(dòng)力電池系統(tǒng)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車，其特征在于，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車，其特征在于，所述動(dòng)力系統(tǒng)還包括電動(dòng)空壓系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池供電連接所述電動(dòng)空壓系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池混合動(dòng)力汽車，其特征在于，所述燃料電池系統(tǒng)包括燃料電池及燃料電池控制器，動(dòng)力電池系統(tǒng)包括動(dòng)力電池及動(dòng)力電池控制器，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置及轉(zhuǎn)向控制器，電動(dòng)空壓系統(tǒng)包括電動(dòng)空壓機(jī)及空壓機(jī)控制器;所述燃料電池控制器、動(dòng)力電池控制器、轉(zhuǎn)向控制器、空壓機(jī)控制器、第一電機(jī)控制器和第二電機(jī)控制器均與整車控制器連接。
【文檔編號(hào)】B60K7/00GK205706216SQ201620335593
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】王宗田, 李飛強(qiáng), 柴結(jié)實(shí)
【申請(qǐng)人】鄭州宇通客車股份有限公司