基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统及汽车技术方案

本发明专利技术涉及一种基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统及混合动力汽车，包括与动力系统连接的燃料电池系统、储能电池系统和控制系统，动力系统包括相互连接的电机驱动器和电机，电机驱动器分别与控制系统、燃料电池系统和储能电池系统连接，电机驱动器通过驱动继电器分别与燃料电池系统和储能电池系统连接，在车辆停止时，驱动继电器断开储能电池系统与电机驱动器的连接，从而切断储能电池系统的放电回路。与现有技术相比，在汽车停止状态，采用驱动继电器切断与电机驱动器的放电回路来减少电量消耗，同时在充电至电量大于95％的第三设定阈值时，通过旁路继电器完全切断储能电池系统的所有放电回路，使得燃料电池系统的电路一直处于饱满状态。一直处于饱满状态。一直处于饱满状态。

【技术实现步骤摘要】
基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统及汽车
[0001]本专利技术是申请日为2016年2月26日，申请号为201610108767.5，专利技术名称为燃料电池与储能电池混合动力车控制方法及车系统，申请类型为专利技术的专利技术专利的分案。


[0002]本专利技术涉及新能源汽车领域，尤其是涉及基于燃料电池和储能电池的混合动力系统及汽车。

技术介绍

[0003]燃料电池汽车的动力系统是燃料电池汽车区别于其他类型车辆(内燃机汽车、蓄电池电动汽车以及油
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电混合动力汽车)的主要标志。使用燃料电池系统作为动力源是燃料电池汽车动力系统的标志性特点。而通常情况下，燃料电池却并非该系统唯一的动力源，由于燃料电池在峰值功率输出能力以及功率输出的动态响应等性能方、面欠佳，因此往往需要一些辅助的动力源装置来在功率输出能力等方面对它加以补充和改善，从而构成燃料电池混合动力系统，这些辅助装置包括蓄电池和超级电容。
[0004]例如中国专利CN 100581867C公开了一种电
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电混合的燃料电池汽车动力系统，驱动电机和电机控制器构成的驱动系统，锂离子蓄电池与驱动系统相连，燃料电池发动机包括燃料电池发动机控制器和燃料电池堆，燃料电池发动机经由DC/DC变换器与驱动系统相连；锂离子蓄电池、燃料电池发动机控制器和DC/DC变换器通过光纤CAN控制线与整车控制器相连。
[0005]又如中国专利号CN 102555765 B公开了一种燃料电池
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锂离子电池混合动力系统，包括燃料电池子系统、储能电池子系统、充电控制子系统、智能混合电源管理系统，电机及电机控制系统；该动力系统以燃料电池为主要工作电源，锂离子电池组为辅助电源，意图解决纯燃料电池汽车燃料电池寿命缩短以及能量不能回收的问题，以及纯锂离子电动汽车充电时间长、连续大电流放电可能出现的燃烧爆炸、以及衰减及自放电问题。
[0006]然而上述的两项动力系统存在以下缺陷：
[0007]1、燃料电池配置功率较高，燃料电池系统成本较高；
[0008]2、储能电池系统停机放电率高；
[0009]3、车停机后燃料电池供电系统停止充电，致储能电池电量未充满。
[0010]最接近的现有技术CN104044483A公开了一种无需外充电的电动车动力电源，包括：储能电池，用于对功率电池进行充电或直接驱动电机；储能电池控制单元，用于控制储能电池，通过对储能电池内部的气、水、热进行控制，对储能电池的启停和输出功率进行调节；功率电池，用于直接向电机提供电能，通过接收储能电池提供的电能维持电动车中电机的正常转动功率；功率电池管理单元，用于控制功率电池的放电和充电；DC/DC转换单元，用于将固定范围内波动的直流电压变换为可加载到功率电池的电压；动力系统控制单元，用于调节储能电池的发电和功率电池的充放电，并向电机提供电能。本专利技术中将燃料电池作为储能电池和辅助供电电池，可实现电动车的实时充电，无需外接充电接口。但是，该专利技术
与本专利技术存在明显的缺陷，如下所述。
[0011]具体地，第一，现有技术CN104044483A的功率电池与电机之间的线路始终保持连通，无法减少概率电池在充电期间的电量消耗。边充电边消耗的状态，使得概率电池的最大充电量只能达到90～95％。为了解决该缺陷，本专利技术在汽车停止状态，本专利技术一方面采用驱动继电器切断与电机驱动器的放电回路来减少电量消耗，一方面同时充电至电量大于95％的第三设定阈值。
[0012]第二，现有技术CN104044483A即使在功率电池充满电量后，功率电池与为其充电的储能电池之间的放电回路始终连通，这使得功率电池在停止充电后继续存在电量的消耗，功率电池电量处于不断降低状态。为了解决该缺陷，本专利技术在充电量达到第三设定阈值时，即电池充满电量后，通过旁路继电器将燃料电池磁铁与储能电池系统之间的电路完全切断，即完全切断了储能电池系统的所有放电回路，使得燃料电池系统的电路一直处于饱满状态。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以始终保持储能电池处于电量饱满状态且优化燃料电池功率配置的燃料电池与储能电池混合动力车控制方法及混合动力车系统。
[0014]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0015]一种燃料电池与储能电池混合动力车控制方法，
[0016]车辆行驶或临时停车不拔钥匙时，在储能电池系统剩余电量降至第一设定阈值时控制燃料电池系统为储能电池系统充电，当储能电池系统剩余电量达到第二设定阈值时控制燃料电池系统停止为储能电池系统充电，并关闭燃料电池系统；
[0017]车辆长时间停止并拔出钥匙时，控制燃料电池系统为储能电池系统充电并在储能电池系统剩余电量达到第三设定阈值时，关闭燃料电池系统，切断储能电池系统放电回路，在现有的技术条件下，储能电池优选为锂电池。
[0018]所述第二设定阈值和第三设定阈值一致。
[0019]所述储能电池为锂电池，且第二设定阈值小于第三设定阈值。
[0020]所述燃料电池系统为储能电池系统充电时，燃料电池系统的输出功率为额定功率。
[0021]一种实现上述任意一种燃料电池与储能电池混合动力车控制方法的混合动力车系统，包括：
[0022]动力系统；
[0023]燃料电池系统，与动力系统连接；
[0024]储能电池系统，分别与燃料电池系统和动力系统连接；
[0025]控制系统，分别与燃料电池系统和储能电池系统连接，用于检测储能电池系统的剩余电量，并控制燃料电池系统和储能电池系统工作。
[0026]所述动力系统包括相互连接的电机驱动器和电机，所述电机驱动器分别与控制系统、燃料电池系统和储能电池系统连接。
[0027]所述混合动力车系统还包括驱动继电器，所述电机驱动器通过驱动继电器分别与
燃料电池系统和储能电池系统连接，且所述驱动继电器在车辆停止时刻断开储能电池系统与电机驱动器的连接。
[0028]所述燃料电池系统包括燃料电池堆，及与燃料电池堆连接的燃料系统、冷却系统和氧化剂系统，所述燃料电池堆的电流输出端与动力系统和储能电池系统连接。
[0029]所述燃料电池系统还包括用于将储能电池输出电压变换为燃料电池系统所需电压的辅助电源，该辅助电源的一端与储能电池系统连接，另一端与控制系统连接。
[0030]所述辅助电源与储能电池系统之间设有旁路继电器，所述辅助电源与储能电池系统之间设有旁路继电器，旁路继电器在车辆启动前是断开的，启动后旁路继电器由燃料电池控制系统闭合，所述旁路继电器持续导通，在车辆长时间停车并拔钥匙时，直至燃料电池系统给储能电池系统充电达到剩余电量第三设定阈值，再由燃料电池控制系统断开旁路继电器，至此切断了储能电池系统放电回路。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0032]1)储能电池的电量始终在第一设定阈值之上，电量饱满处于较好的状态，同时，由于燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统，至少包括与动力系统连接的燃料电池系统、储能电池系统和控制系统，其特征在于，所述动力系统包括相互连接的电机驱动器和电机，所述电机驱动器分别与控制系统、燃料电池系统和储能电池系统连接，所述电机驱动器(3)通过驱动继电器(6)分别与燃料电池系统(1)和储能电池系统(2)连接，在车辆长时间停止并拔出钥匙时，关闭燃料电池系统，燃料电池系统为储能电池系统充电并在储能电池系统剩余电量达到第三设定阈值时，关闭燃料电池系统，所述驱动继电器(6)断开储能电池系统(2)与电机驱动器(3)的连接，从而切断储能电池系统(2)的放电回路。2.根据权利要求1所述的基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统，其特征在于，还包括用于将储能电池输出电压变换为燃料电池系统所需电压的辅助电源，所述辅助电源的一端与储能电池系统连接，所述辅助电源的另一端与控制系统连接，在所述储能电池系统(2)与辅助电源(15)之间设置旁路继电器(8)，燃料电池系统(1)通过旁路继电器(8)和储能电池系统(2)连接，在车辆停止时，所述驱动继电器(6)关断，所述旁路继电器(8)持续导通，直至储能电池系统剩余电量达到第三设定阈值时，所述燃料电池控制系统(5)断开所述旁路继电器(8)，从而完全切断所述储能电池系统(2)的放电回路。3.根据权利要求2所述的基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统，其特征在于，在车辆启动前，所述旁路继电器(8)处于断开状态，在车辆启动时，启动开关闭合，控制系统(5)与燃料电池系统(1)待机；在车辆启动后，所述旁路继电器(8)由燃料电池控制系统(5)闭合并持续导通。4.根据权利要求3所述的基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统，其特征在于，在车辆行驶或临时停车时，在储能电池系统剩余电量降至第一设定阈值时，燃料电池控制系统为储能电池系统充电，当储能电池系统剩余电量达到第二设定阈值时燃料电池控制系统停止为储能电池系统充电，并关闭燃料电池系统，其中，第一设定阈值选取为50％，第二设定阈值选取为95％。5.根据权利要求4所述的基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统，其特征在于，所述第三设定阈值略大于第二设定阈值；或者所述第三设定阈值略等于第二设定阈值。6.根据权利要求1～5任一项所述的基于燃料电池和储能电池的混合动力电源系统，其特征在于，在旁路继电器(8)导通时，所述控制系统监控储能电池系统(2)输出电流与电压，采样所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈焕光，高勇，亚努士，
申请(专利权)人：上海恒劲动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：