本发明专利技术公开了一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置及其控制方法，包括：能源装置，其包括燃料电池、蓄电池及超级电容器；监测装置，其包括速度监测仪、加速踏板监测器及制动踏板监测器，速度监测仪用于监测车辆行驶车速，加速踏板监测器监测加速踏板开度及开度变化率，制动踏板监测器监测制动踏板开度及开度变化率；控制装置，其包括主控制器及能源装置保护器，其中，主控制器根据车辆所处状态和驾驶员行驶意图分别控制能源装置的开关，能源装置保护器控制燃料电池为蓄电池及超级电容器充电。本发明专利技术具有合理分配驱动力，动力系统的瞬态性能将得到改善，能量效率将得到提高的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置及其控制方法
本专利技术涉及电动汽车领域，具体涉及一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置及其控制方法。
技术介绍
近年燃油需求量不断大幅度上涨，大气污染也日趋严重，尤其是汽车排放产生的CO2量不断增加，已经引起全球气候的反常变化，能源枯竭和环境污染已成为当今社会亟需解决的问题，发展电动汽车尤其是纯电动汽车是缓解这一问题最直接有效的方法，电动汽车虽然在环保、节能、清洁等方面占据着明显优势，却也有不少缺点，从某种意义说电动汽车的成败首先取决于电池技术。作为可能的替代能源，燃料电池的研究和开发不断进行，其应用也甚为广泛，从便携式电源、分布式发电到新一代的燃料电池驱动电动汽车，其中，燃料电池有多种类型，例如质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、氧化物燃料电池和甲醇燃料电池。一些以概念验证和商业化示范为目的燃料电池原型车已经制成。同时，高成本、低耐久性、瞬态性能差及低温启动问题也是这种燃料电池汽车商业化的主要障碍，目前燃料电池系统不允许能量的双向流动，从而导致制动能的回收比较困难，所以，利用燃料电池与其他能源存储设备(蓄电池、超级电容器等)进行混合探究是有必要的，通过这样的设计，可以用蓄电池或者超级电容器作为能量缓冲器使燃料电池进行有必要的保护，延长其使用寿命；在混合能源系统中，燃料电池提供匀速行驶所需的功率，其他能源存储设备提供加速和高负荷运转时额外峰值功率，因此，燃料电池系统的额定功率和成本将会下降，动力系统的瞬态性能将得到改善，能量效率将得到提高。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置及其控制方法，目的是解决现有电动车辆中电池能源装置不能有效控制，动力电源之间充放电不可控，能源消耗过大等问题，提供一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置及其控制方法，其具有能够根据电动车辆行驶状态控制电池能源动力开关，合理分配电池能源供电方式，动力系统的瞬态性能将得到改善，提供加速和高负荷运转时的额外峰值功率等特点。本专利技术提供的技术方案为：一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置，包括：能源装置，其包括燃料电池、蓄电池及超级电容器，其中，所述燃料电池能够单独或与所述蓄电池及所述超级电容器分别组合同时为车辆的电机供电驱动车辆；监测装置，其包括速度监测仪、加速踏板监测器及制动踏板监测器，所述速度监测仪用于监测车辆行驶车速，所述加速踏板监测器监测加速踏板开度及开度变化率，所述制动踏板监测器监测制动踏板开度及开度变化率；控制装置，其包括主控制器及能源装置保护器，其中，所述主控制器根据车辆所处状态及行驶模式分别控制所述能源装置的开关，所述能源装置保护器控制所述燃料电池为所述蓄电池及所述超级电容器充电。其中，所述监测装置与所述主控制器相连，再连接到能源装置上；能源装置保护器与所述能源装置中的燃料电池、蓄电池及超级电容器分别相连，同时所述燃料电池也分别与所述蓄电池及所述超级电容器相连。优选的是，所述燃料电池、所述蓄电池及所述超级电容器并联后的输出端通过多输入DC-DC变换器与所述电机相连。优选的是，所述燃料电池和所述超级电容器并联后的输出端通过DC-DC变换器和所述蓄电池连接，再连接所述电机。优选的是，所述电机，其具有贯穿式的输出轴，所述输出轴的一端通过离合器连接车辆前桥，所述输出轴的另一端连接变速箱，变速箱的输出轴连接车辆的后桥。优选的是，所述变速箱为五档以上的变速箱。优选的是，所述蓄电池是由95个电池单体串联而成的铅酸电池组。优选的是，所述前桥和所述后桥，都分别具有减速装置。优选的是，在动力输出到所述后桥的动力路径上，设置有中央差速器，其用于消除驱动轮的滑动现象。一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置的控制方法，使用所述的用于电动车辆的混合燃料电池储能装置，其根据速度反馈信号、加速踏板开度、开度变化率、制动踏板开度及开度变化率通过以下步骤控制所述能源装置：步骤一：根据速度反馈信号，确定车辆所处状态，即起步阶段及行驶阶段；同时，根据速度反馈信号确定车辆行驶阶段的行驶模式，即低速行驶、中速行驶及高速行驶；步骤二：确定车辆行驶状态后，起步阶段时，即V0＝0，此时，主控器控制能源装置，仅由蓄电池为电机供电启动车辆，燃料电池不启动；其中，Δα＝α2-α1，α1是加速前踏板开度百分比，α2是加速后踏板开度百分比，V0为车速，单位为km/h，T是加速踏板前后变化时间,单位为s；车辆进入行驶阶段后，在连续的固定时间T0内，满足条件时，切换至由燃料电池启动为电机供电驱动车辆，在行驶阶段时，根据速度反馈信号确定车辆行驶阶段的行驶模式，即低速行驶、中速行驶及高速行驶，再根据确定车辆行驶模式情况按以下条件控制；其中，D为常数，Δα＝α2-α1，α1是加速前踏板开度百分比，α2是加速后踏板开度百分比，T是加速踏板前后变化时间,单位为s；加速时，根据数值，进行控制：当车辆处于低速行驶条件下，主控制器操作只由燃料电池为电机供电驱动车辆；当车辆处于中速行驶条件下，满足条件时，当时，主控制器操作只由燃料电池为电机供电驱动车辆，当时，主控制器操作蓄电池开启，此时，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；满足条件时，主控制器操作蓄电池开启，此时，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；当车辆处于高速行驶条件下，满足条件时，当时，主控制器操作蓄电池开启，此时，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；当时，主控制器操作超级电容器开启，此时，车辆由燃料电池及超级电容器共同为电机供电驱动车辆，满足条件时，主控制器操超级电容器开启，此时，车辆由燃料电池及超级电容器共同为电机供电驱动车辆；其中，Δα＝α2-α1，α1是加速前踏板开度百分比，α2是加速后踏板开度百分比，T是加速踏板前后变化时间，单位为s，e为自然对数的底数，A1,A2,a1,b1,c1,c2,d1,d2,f1,g1是常数；减速时，根据数值，进行控制：当车辆处于中速行驶条件下，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆时，满足条件时，此时，主控制器控制车辆继续由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；满足条件时，此时，主控制器控制蓄电池停止为电机供电，车辆仅由燃料电池为电机供电驱动车辆；当车辆处于高速行驶条件下，在车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆或者车辆由燃料电池及超级电容器共同为电机供电驱动车辆时，满足条件时，此时，主控制器控制车辆继续由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆或者继续由燃料电池及超级电容器共同为电机供电驱动车辆；满足条件时，主控制器控制蓄电池或者超级电容器停止为电机供电，车辆仅由燃料电池为电机供电驱动车辆；其中，Δβ＝β2-β1，β1是减速前制动踏板开度百分比，β2是减速后制动踏板开度百分比，T是加速踏板前后变化时间，单位为s，B1,B2是常数。优选的是，能源装置保护器监测到所述蓄电池电池SOC值低于85％时，控制蓄电池不启动，控制所述燃料电池在开启驱动车辆的同时为所述蓄电池充电，达到85％时，根据需要重新启动与所述燃料电池一起为电机供电驱动车辆；能源装置保护器监测到所述超级电容器电池SOC值低于70％时，控制超级电容器不启动，控制所述燃料电池在开启驱动车辆的同时为所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置，其特征在于，包括：能源装置，其包括燃料电池、蓄电池及超级电容器，其中，所述燃料电池能够单独或与所述蓄电池及所述超级电容器分别组合同时为车辆的电机供电驱动车辆；监测装置，其包括速度监测仪、加速踏板监测器及制动踏板监测器，所述速度监测仪用于监测车辆行驶车速，所述加速踏板监测器监测加速踏板开度及开度变化率，所述制动踏板监测器监测制动踏板开度及开度变化率；控制装置，其包括主控制器及能源装置保护器，其中，所述主控制器根据车辆所处状态及行驶模式分别控制所述能源装置的开关，所述能源装置保护器控制所述燃料电池为所述蓄电池及所述超级电容器充电；其中，所述监测装置与所述主控制器相连，再连接到能源装置上；能源装置保护器与所述能源装置中的燃料电池、蓄电池及超级电容器分别相连，同时所述燃料电池也分别与所述蓄电池及所述超级电容器相连。
【技术特征摘要】
1.一种用于电动车辆的混合燃料电池储能装置的控制方法，其特征在于，根据速度反馈信号、加速踏板开度、开度变化率、制动踏板开度及开度变化率通过以下步骤控制能源装置：步骤一：根据速度反馈信号，确定车辆所处状态，即起步阶段及行驶阶段；同时，根据速度反馈信号确定车辆行驶阶段的行驶模式，即低速行驶、中速行驶及高速行驶；步骤二：确定车辆行驶状态后，起步阶段时，即V0＝0，此时，主控器控制能源装置，仅由蓄电池为电机供电启动车辆，燃料电池不启动；其中，Δα＝α2-α1，α1是加速前踏板开度百分比，α2是加速后踏板开度百分比，V0为车速，单位为km/h，T是加速踏板前后变化时间，单位为s；车辆进入行驶阶段后，在连续的固定时间T0内，满足条件时，切换至由燃料电池启动为电机供电驱动车辆，在行驶阶段时，根据速度反馈信号确定车辆行驶阶段的行驶模式，即低速行驶、中速行驶及高速行驶，再根据确定车辆行驶模式情况按以下条件控制；其中，D为常数，Δα＝α2-α1，α1是加速前踏板开度百分比，α2是加速后踏板开度百分比，T是加速踏板前后变化时间,单位为s；加速时，根据数值，进行控制：当车辆处于低速行驶条件下，主控制器操作只由燃料电池为电机供电驱动车辆；当车辆处于中速行驶条件下，满足条件时，当时，主控制器操作只由燃料电池为电机供电驱动车辆，当时，主控制器操作蓄电池开启，此时，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；满足条件时，主控制器操作蓄电池开启，此时，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；当车辆处于高速行驶条件下，满足条件时，当时，主控制器操作蓄电池开启，此时，车辆由燃料电池及蓄电池共同为电机供电驱动车辆；当时，主控制器操作超级电容器开启，此时，车辆由燃料电池及超级电容器共同为电机供电驱动车辆，满足条件时，主控制器操超级...
【专利技术属性】
技术研发人员：王加雪，金奕，齐凤军，王雪，张翌旸，张建国，黄永生，苗政，邵宏亮，吴海清，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵技术学院，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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