一種新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)，特別涉及一種燃料電池與太陽(yáng)能聯(lián)合供電能量管理系統(tǒng)，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]能源與環(huán)境是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著社會(huì)工業(yè)化進(jìn)程不斷發(fā)展，能源危機(jī)和環(huán)境污染是人類面臨的兩大難題。汽車燃油的燃燒消耗了大量的石油資源，同時(shí)排放了大量的有害氣體，嚴(yán)重污染了人類生存的環(huán)境。近年來(lái)，新能源汽車不斷涌現(xiàn)，如插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車以及混合動(dòng)力電動(dòng)汽車等。以日本為代表的插電式油電混合動(dòng)力汽車已經(jīng)量產(chǎn)多年，在其他新能源汽車技術(shù)不成熟的情況下，該類型的電動(dòng)汽車僅作為一種過(guò)渡的新能源汽車。純電動(dòng)汽車在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)漸漸開始發(fā)展，由于目前的配套設(shè)施并不完善和一些關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)一步研究，阻礙了純電動(dòng)汽車的發(fā)展。荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了全球首輛太陽(yáng)能家用汽車，可容納一家四口，在晴天可行駛672公里，驗(yàn)證了太陽(yáng)能電動(dòng)汽車的可行性，為太陽(yáng)能電動(dòng)汽車的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。燃料電池汽車成為新能源汽車研究的重點(diǎn)之一，2008年北京奧運(yùn)會(huì)，國(guó)產(chǎn)燃料電池汽車示范運(yùn)行。燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)是核心部分，目前國(guó)內(nèi)燃料電池汽車相關(guān)的研究新成果不斷涌現(xiàn)。簡(jiǎn)言之，目前新能源汽車技術(shù)不夠成熟，成本高，消費(fèi)者的接受度低，新能源電動(dòng)汽車需要依靠政府的補(bǔ)貼才能得以發(fā)展。為解決能源危機(jī)和環(huán)境污染，一個(gè)重要且可行的方法就是大力發(fā)展新能源電動(dòng)汽車，降低新能源電動(dòng)汽車的成本，改進(jìn)新能源電動(dòng)汽車的技術(shù)，使得新能源汽車運(yùn)行可靠、價(jià)格低廉，所以新型的新能源電動(dòng)汽車及相關(guān)的系統(tǒng)成為研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。
[0003]目前我國(guó)的汽車市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r是:汽車增長(zhǎng)速度快，能源需求日益膨脹，能源危機(jī)日益顯著，并且室內(nèi)停車位數(shù)量非常少，導(dǎo)致的結(jié)果是大多數(shù)汽車暴曬于路邊。從而使得汽車車內(nèi)氣溫高，車內(nèi)氣味難聞，甚至產(chǎn)生有害氣體，尤其是在炎熱的夏天。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在新能源電動(dòng)汽車成本高與市場(chǎng)接受度低的問(wèn)題與不足，本發(fā)明的目的是提供一種新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)。
[0005]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)，包括:
[0006]儲(chǔ)氫裝置，儲(chǔ)存電動(dòng)汽車所需的燃料氫氣，由高壓儲(chǔ)氫罐構(gòu)成；
[0007]燃料電池子系統(tǒng)，將氫燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為直流電能，由燃料電池堆和輔助設(shè)備構(gòu)成；
[0008]高壓直流DC / DC變換器，將燃料電池的直流電能變換為高壓直流電能，由DC /DC升壓電路構(gòu)成；
[0009]動(dòng)力鋰電池組，用于燃料電池輔助設(shè)備的供電和作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輔助能源，并在汽車制動(dòng)時(shí)，回收制動(dòng)能，由鋰離子電池串并聯(lián)構(gòu)成；
[0010]驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用于驅(qū)動(dòng)車輛，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，由永磁同步電機(jī)構(gòu)成；
[0011]雙向變換器，用于將燃料電池的直流電能變換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需要的交流電能，并在車輛制動(dòng)時(shí)，為車輛制動(dòng)能回收提供能量傳輸通道；
[0012]直流降壓DC / DC變換器，將燃料電池的直流電能變換為穩(wěn)定的24V車用電源，并給車用負(fù)載供電，由降壓型DC / DC變換器構(gòu)成；
[0013]直流升壓DC / DC變換器，將光伏發(fā)電子系統(tǒng)的直流電能轉(zhuǎn)為為高壓直流電能，以滿足動(dòng)力鋰電池組的充電，并實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電子系統(tǒng)的最大功率跟蹤控制，由升壓型DC / DC變換器構(gòu)成；
[0014]車載蓄電池，用于汽車車用負(fù)載的供電，如雨刷、電動(dòng)天窗，中控等供電，由鉛酸車載電池構(gòu)成。
[0015]能量管理控制系統(tǒng)，用于控制電動(dòng)汽車燃料電池、動(dòng)力鋰電池組、光伏電池的供電與負(fù)載的功率需求平衡，由高性能的DSP芯片構(gòu)成；
[0016]光伏發(fā)電子系統(tǒng)，將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能，由光伏電池串并聯(lián)構(gòu)成；
[0017]車用負(fù)載，為汽車常用的負(fù)載，如收音機(jī)、車燈、雨刷等。
[0018]其中，所述燃料電池子系統(tǒng)由燃料電池堆和輔助設(shè)備構(gòu)成，儲(chǔ)氫裝置用管道與燃料電池子系統(tǒng)的燃料電池堆的陽(yáng)極連接，燃料電池子系統(tǒng)的輔助設(shè)備由電纜與動(dòng)力鋰電池組輸出連接。燃料電池子系統(tǒng)的輸出通過(guò)電纜與高壓直流DC / DC變換器的輸入連接，高壓直流DC / DC變換器輸出與雙向變換器的輸入連接，雙向變換器的輸出與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。高壓直流DC / DC變換器的輸出與直流降壓DC / DC變換器輸入連接，直流降壓DC / DC變換器的輸出與車載蓄電池和車用負(fù)載連接、光伏發(fā)電子系統(tǒng)的輸出與直流升壓DC / DC變換器的輸入連接，直流升壓DC / DC變換器輸出與動(dòng)力鋰電池組的輸入和直流降壓DC /DC變換器的輸入連接。
[0019]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果:
[0020](I)實(shí)現(xiàn)燃料電池與太陽(yáng)能光伏發(fā)電共同給電動(dòng)汽車供電，無(wú)污染。
[0021](2)當(dāng)電動(dòng)汽車存放在露天的停車場(chǎng)時(shí)，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)于動(dòng)力鋰電池組中。
[0022](3)系統(tǒng)可靠性高，適應(yīng)環(huán)境能量強(qiáng)，動(dòng)力輸出特性好。
[0023](4)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能回收，提高能源利用效率。
[0024](5)系統(tǒng)具有能量管理控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)功率平衡控制，即控制燃料電池、光伏發(fā)電、動(dòng)力鋰電池與負(fù)載的功率平衡。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中有儲(chǔ)氫裝置1、燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動(dòng)力鋰電池組4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、雙向變換器6、直流降壓DC / DC變換器7、車載蓄電池組8、能量管理控制系統(tǒng)9、車用負(fù)載10、光伏發(fā)電子系統(tǒng)11、直流升壓DC / DC變換器12。
[0027]圖2為新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車加速時(shí)燃料電池與動(dòng)力鋰電池共同輸出功率。
[0028]圖中有:燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動(dòng)力鋰電池組4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、雙向變換器6。
[0029]圖3為新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車輕載時(shí)，燃料電池子系統(tǒng)給動(dòng)力鋰電池組充電過(guò)程。
[0030]圖中有:燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動(dòng)力鋰電池組4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、雙向變換器6。
[0031]圖4為新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車制動(dòng)時(shí),制動(dòng)能回收過(guò)程。
[0032]圖中有:燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動(dòng)力鋰電池組4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、雙向變換器6
[0033]圖5為新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車受到光照時(shí)，光伏輸出功率。
[0034]圖中有:燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動(dòng)力鋰電池組4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)5、雙向變換器6、直流降壓DC / DC變換器7、車載蓄電池組8、車用負(fù)載10、光伏發(fā)電子系統(tǒng)11、直流升壓DC / DC變換器12。
[0035]圖6為新型燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)能量管理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。
[0037]如圖1所示，燃料電池子系統(tǒng)2由燃料電池堆和輔助設(shè)備構(gòu)成，儲(chǔ)氫裝置I由管道與燃料電池子系統(tǒng)2的燃料電池堆的陽(yáng)極連接，燃料電池子系統(tǒng)2的輔助設(shè)備由電纜與動(dòng)力鋰電池組4輸出連接，動(dòng)力鋰電池組4在燃料電池子系統(tǒng)2啟動(dòng)時(shí)給其輔助設(shè)備供電，以便燃料電池子系統(tǒng)2啟動(dòng)。燃料電池子系統(tǒng)2的輸出通過(guò)電纜與高壓直流DC / DC變換器3的輸入連接，高壓直流DC / DC變換器3輸出與雙向變換器6的輸入連接，雙向變換器6的輸出與驅(qū)動(dòng)電機(jī)5連接。至此，完成了燃料電池子系統(tǒng)2給驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的供電。
[0038]高壓直流DC / DC變換器3的輸出與直流降壓DC / DC變換器7的輸入連接，直流降壓DC / DC變換器7的輸出與車載蓄電池8和車用負(fù)載10連接，此電路完成了燃料