電池子系統(tǒng)2給車載蓄電池8充電和車用負(fù)載10的供電。
[0039]光伏發(fā)電子系統(tǒng)11的輸出與直流升壓DC / DC變換器12的輸入連接，直流升壓DC / DC變換器12的輸出與動(dòng)力鋰電池組4的輸入和直流降壓DC / DC變換器7的輸入連接，完成光伏發(fā)電子系統(tǒng)11給動(dòng)力鋰電池組4、車載蓄電池8的充電和車用負(fù)載10的供電。
[0040]所述燃料電池子系統(tǒng)2由電池堆和輔助設(shè)備構(gòu)成，燃料電池堆的啟動(dòng)需要相關(guān)的輔助設(shè)備才能正常運(yùn)行，如壓縮空氣和加熱設(shè)備，在燃料電池正常工作之前，這些輔助設(shè)備運(yùn)行需要一定功率的電能，普通的車載蓄電池8無(wú)法滿足啟動(dòng)要求，所以需要裝配動(dòng)力鋰電池組4來(lái)啟動(dòng)燃料電池子系統(tǒng)2。
[0041]所述動(dòng)力鋰電池組4是由鋰離子電池串并聯(lián)構(gòu)成，一方面，動(dòng)力鋰電池組4可以用于電池子系統(tǒng)2輔助設(shè)備的供電，另一方面，動(dòng)力鋰電池組4可以吸收制動(dòng)能回收，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)設(shè)備是驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5可運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)和發(fā)電狀態(tài)，當(dāng)電動(dòng)汽車工作在加速或者勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5工作在電動(dòng)狀態(tài),當(dāng)燃料子體系2不能滿足功率需求時(shí)，動(dòng)力鋰電池組4與其共同提供輸出功率；當(dāng)電動(dòng)汽車工作在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5工作在發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)雙向變換器6，可將制動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)于動(dòng)力鋰電池組4中。
[0042]所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)5由永磁同步電機(jī)構(gòu)成，目前該電機(jī)廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
[0043]所述高壓直流DC / DC變換器3將燃料電池子系統(tǒng)的直流電能轉(zhuǎn)化為雙向變換器6和動(dòng)力鋰電池組4所需要的高壓直流電。
[0044]所述雙向變換器6是由PWM型逆變電路構(gòu)成，當(dāng)電動(dòng)汽車行駛在加速或者勻速行駛過(guò)程中，雙向變換器6工作在逆變狀態(tài)，即將燃料電池子系統(tǒng)2的直流電能逆變?yōu)轵?qū)動(dòng)電機(jī)5所需要的交流電能，此時(shí)，電機(jī)工作在電動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)電動(dòng)汽車工作在制動(dòng)狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5工作在發(fā)電狀態(tài)，雙向變換器6工作在整流狀態(tài)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電得到的交流電能整流為直流存儲(chǔ)于動(dòng)力鋰電池組4中。
[0045]所述儲(chǔ)氫裝置I是由高壓儲(chǔ)氫罐構(gòu)成，用于儲(chǔ)存燃料電池所需要的燃料:氫；
[0046]所述直流降壓DC / DC變換器7是將高壓直流電能變換為電動(dòng)汽車車用負(fù)載10所需要的低壓直流電能和車載蓄電池8充電電能(一般為12V)。
[0047]所述車載蓄電池8，用于電動(dòng)汽車車用負(fù)載10的供電，如雨刷、電動(dòng)天窗，中控等供電，收音機(jī)等。
[0048]所述車用負(fù)載10，為電動(dòng)汽車常用的負(fù)載、如雨刷、電動(dòng)天窗、中控、收音機(jī)、導(dǎo)航等供電。
[0049]所述光伏發(fā)電子系統(tǒng)11可由單晶娃電池和薄膜電池構(gòu)成，在電動(dòng)汽車的車頂安裝轉(zhuǎn)換效率較高的單晶硅電池，而在車窗兩側(cè)玻璃可安裝轉(zhuǎn)換效率相對(duì)較低，且柔性高和一定的透明度的薄膜電池，即能起到遮陽(yáng)和隱私的作用，又可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。光伏發(fā)電子系統(tǒng)11產(chǎn)生的低壓直流電能經(jīng)過(guò)直流升壓DC / DC變換器12，可得到高壓直流電能，以滿足動(dòng)力鋰電池組4充電需求。
[0050]所述直流升壓DC / DC變換器12，由BOOST升壓斬波電路構(gòu)成，一方面提高直流電壓，另一方面，通過(guò)控制直流升壓DC / DC變換器12的占空比可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電子系統(tǒng)11的最大功率跟蹤控制。直流升壓DC / DC變換器12的輸出端同時(shí)與降壓直流DC / DC變換器7輸入端連接，在光伏發(fā)電子系統(tǒng)11產(chǎn)生剩余能量時(shí)，可將剩余電能直接供給車用負(fù)載10供電或者車載蓄電池8充電。
[0051]所述能量管理控制系統(tǒng)9，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示，輸入部分為電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩值與實(shí)際需求轉(zhuǎn)矩值的差值、燃料電池SOC(state of charge，即荷電狀態(tài)，用來(lái)反映電池的剩余容量，其數(shù)值上定義為剩余容量占電池容量的比值)、動(dòng)力鋰電池S0C，由3個(gè)輸入信號(hào)值，根據(jù)控制算法可得到燃料電池子系統(tǒng)輸出功率的增量，該增量與燃料電池子系統(tǒng)當(dāng)前輸出功率求和，即得到輸出總功率，當(dāng)燃料電池子系統(tǒng)無(wú)法滿足系統(tǒng)所需要的輸出總功率時(shí)，由動(dòng)力鋰電池組補(bǔ)充，即動(dòng)力鋰電池組輸出總功率=實(shí)際需求轉(zhuǎn)矩值-燃料電池輸出總功率值。
[0052]如圖2所示，當(dāng)電動(dòng)汽車工作在加速狀態(tài)時(shí)，燃料電池子系統(tǒng)2無(wú)法滿足動(dòng)力需求時(shí),動(dòng)力鋰電池組4放電，共同給電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)5供電。
[0053]如圖3所示，當(dāng)電動(dòng)汽車工作在輕載狀態(tài)時(shí)，動(dòng)力鋰電池組4的SOC值較低，燃料電池子系統(tǒng)2給動(dòng)力鋰電池組4進(jìn)行充電。
[0054]如圖4所示，當(dāng)電動(dòng)汽車運(yùn)行在制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5工作在發(fā)電狀態(tài)，通過(guò)雙向變換器6，給動(dòng)力鋰電池組4進(jìn)行充電。圖中實(shí)線連接為電纜連接，并電路處于工作狀態(tài)，虛線部分為電纜連接，但電路處于不工作狀態(tài)。
[0055]如圖5所示，當(dāng)電動(dòng)汽車停在陽(yáng)光下，或者行駛于陽(yáng)光下，光伏發(fā)電子系統(tǒng)11產(chǎn)生的低壓直流電能經(jīng)過(guò)直流升壓DC / DC變換器12給動(dòng)力鋰電池組4充電。直流升壓DC /DC變換器12輸出與直流降壓DC / DC變換器7輸入端連接，在光伏發(fā)電子系統(tǒng)11產(chǎn)生剩余能量時(shí)，可將電能直接給車用負(fù)載10供電或者車載蓄電池8充電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型燃料電池混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括儲(chǔ)氫裝置(I)、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￠)、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)。 所述燃料電池子系統(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⑷輸出連接。燃料電池子系統(tǒng)⑵的輸出由電纜與高壓直流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。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⑶和車用負(fù)載(10)連接。 所述光伏發(fā)電子系統(tǒng)(11)的輸出與直流升壓DC / DC變換器(12)的輸入連接，直流升壓DC / DC變換器(12)的輸出與動(dòng)力鋰電池組(4)、直流降壓DC / DC變換器(7)的輸入連接。能量管理控制系統(tǒng)(9)通過(guò)信號(hào)線與燃料電池子系統(tǒng)(2)、高壓直流DC / DC變換器(3)、動(dòng)力鋰電池組(4)、雙向變換器(6)、直流降壓DC / DC變換器(7)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述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)，其特征在于:所述能量管理控制系統(tǒng)(9)控制燃料電池子系統(tǒng)(2)與動(dòng)力鋰電池組(4)供電比例以及光伏發(fā)電子系統(tǒng)(11)的電能管理控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述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)，其特征在于:制動(dòng)能回收存儲(chǔ)于動(dòng)力鋰電池組(4)，且光伏發(fā)電子系統(tǒng)(11)通過(guò)直流升壓DC / DC變換器(12)給動(dòng)力鋰電池組⑷充電。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了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)，主要由能量管理控制系統(tǒng)、燃料電池子系統(tǒng)、光伏發(fā)電子系統(tǒng)、變換器等構(gòu)成，能量管理控制系統(tǒng)根據(jù)車輛行駛動(dòng)力需求，合理分配燃料子系統(tǒng)和動(dòng)力鋰電池組的供電比例。當(dāng)電動(dòng)汽車受到陽(yáng)光照射時(shí)，光伏發(fā)電子系統(tǒng)可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)于動(dòng)力鋰電池組中或者給車用負(fù)載供電。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能與燃料電池在電動(dòng)汽車中的綜合利用，并實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車多能源供給的能量管理控制。
【IPC分類】B60L15-00, B60L8-00, B60L11-18
【公開(kāi)號(hào)】CN104627015
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310556749
【發(fā)明人】李俊嬌
【申請(qǐng)人】李俊嬌
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月8日