一種新型燃料電池混合動力電動汽車能量管理系統(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力電動汽車能量管理系統(tǒng)，特別涉及一種燃料電池與太陽能聯(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)，隨著社會工業(yè)化進程不斷發(fā)展，能源危機和環(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，同時排放了大量的有害氣體，嚴重污染了人類生存的環(huán)境。近年來，新能源汽車不斷涌現(xiàn)，如插電式混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車以及混合動力電動汽車等。以日本為代表的插電式油電混合動力汽車已經(jīng)量產(chǎn)多年，在其他新能源汽車技術(shù)不成熟的情況下，該類型的電動汽車僅作為一種過渡的新能源汽車。純電動汽車在國內(nèi)市場漸漸開始發(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)需要進一步研究，阻礙了純電動汽車的發(fā)展。荷蘭埃因霍溫科技大學(xué)的團隊設(shè)計了全球首輛太陽能家用汽車，可容納一家四口，在晴天可行駛672公里，驗證了太陽能電動汽車的可行性，為太陽能電動汽車的發(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之一，2008年北京奧運會，國產(chǎn)燃料電池汽車示范運行。燃料電池動力系統(tǒng)是核心部分，目前國內(nèi)燃料電池汽車相關(guān)的研究新成果不斷涌現(xiàn)。簡言之，目前新能源汽車技術(shù)不夠成熟，成本高，消費者的接受度低，新能源電動汽車需要依靠政府的補貼才能得以發(fā)展。為解決能源危機和環(huán)境污染，一個重要且可行的方法就是大力發(fā)展新能源電動汽車，降低新能源電動汽車的成本，改進新能源電動汽車的技術(shù)，使得新能源汽車運行可靠、價格低廉，所以新型的新能源電動汽車及相關(guān)的系統(tǒng)成為研究熱點和重點。
[0003]目前我國的汽車市場發(fā)展狀況是:汽車增長速度快，能源需求日益膨脹，能源危機日益顯著，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:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在新能源電動汽車成本高與市場接受度低的問題與不足，本發(fā)明的目的是提供一種新型燃料電池混合動力電動汽車能量管理系統(tǒng)。
[0005]技術(shù)方案:為實現(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力電動汽車能量管理系統(tǒng)，包括:
[0006]儲氫裝置，儲存電動汽車所需的燃料氫氣，由高壓儲氫罐構(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)動電機的輔助能源，并在汽車制動時，回收制動能，由鋰離子電池串并聯(lián)構(gòu)成；
[0010]驅(qū)動電機，用于驅(qū)動車輛，將電能轉(zhuǎn)換為機械能，由永磁同步電機構(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)動電機所需要的交流電能，并在車輛制動時，為車輛制動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，以滿足動力鋰電池組的充電，并實現(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，用于汽車車用負載的供電，如雨刷、電動天窗，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)，用于控制電動汽車燃料電池、動力鋰電池組、光伏電池的供電與負載的功率需求平衡，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]車用負載，為汽車常用的負載，如收音機、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，儲氫裝置用管道與燃料電池子系統(tǒng)的燃料電池堆的陽極連接，燃料電池子系統(tǒng)的輔助設(shè)備由電纜與動力鋰電池組輸出連接。燃料電池子系統(tǒng)的輸出通過電纜與高壓直流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)動電機連接。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)實現(xiàn)燃料電池與太陽能光伏發(fā)電共同給電動汽車供電，無污染。
[0021](2)當電動汽車存放在露天的停車場時，可以將太陽能轉(zhuǎn)換為電能存儲于動力鋰電池組中。
[0022](3)系統(tǒng)可靠性高，適應(yīng)環(huán)境能量強，動力輸出特性好。
[0023](4)系統(tǒng)可實現(xiàn)制動能回收，提高能源利用效率。
[0024](5)系統(tǒng)具有能量管理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)功率平衡控制，即控制燃料電池、光伏發(fā)電、動力鋰電池與負載的功率平衡。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖中有儲氫裝置1、燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅(qū)動電機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力電動汽車加速時燃料電池與動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、動力鋰電池組4、驅(qū)動電機5、雙向變換器6。
[0029]圖3為新型燃料電池混合動力電動汽車輕載時，燃料電池子系統(tǒng)給動力鋰電池組充電過程。
[0030]圖中有:燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅(qū)動電機5、雙向變換器6。
[0031]圖4為新型燃料電池混合動力電動汽車制動時,制動能回收過程。
[0032]圖中有:燃料電池子系統(tǒng)2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅(qū)動電機5、雙向變換器6
[0033]圖5為新型燃料電池混合動力電動汽車受到光照時，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、動力鋰電池組4、驅(qū)動電機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力系統(tǒng)能量管理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖，進一步闡明本發(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的燃料電池堆的陽極連接，燃料電池子系統(tǒng)2的輔助設(shè)備由電纜與動力鋰電池組4輸出連接，動力鋰電池組4在燃料電池子系統(tǒng)2啟動時給其輔助設(shè)備供電，以便燃料電池子系統(tǒng)2啟動。燃料電池子系統(tǒng)2的輸出通過電纜與高壓直流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)動電機5連接。至此，完成了燃料電池子系統(tǒng)2給驅(qū)動電機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和車用負載10連接，此電路完成了燃料