[实用新型]燃料电池做车载增程式充电器的电动汽车动力系统

说明书

技术领域

本实用新型属于新能源电动汽车领域，是一种增程式电动汽车动力系统，进一步说是一种燃料电池做车载增程式充电器的电动汽车动力系统。 

背景技术

新能源电动汽车有着节能、环保等优点，正成为新一代汽车研发的热点。近年来，电动汽车技术已取得了重大进展，然而在研发及产业化推进过程中仍然存在着技术性挑战，如动力电池寿命短，充电时间长，能量密度不高导致一次充电后整车续驶里程短等问题。 

由于纯电动汽车一次充电后的续驶里程短，故作为提高整车续驶里程的增程式电动汽车应运而生。增程式电动汽车是在纯电动汽车的基础上配备车载充电器的新能源电动汽车，从而大大提高了电动汽车的续航能力。增程式电动汽车主要采用动力蓄电池作为驱动能源，如铅酸蓄电池、镍氢电池、锂电池等，而车载充电器一般采用小型汽油或柴油内燃发动机，当动力蓄电池电量充足时该内燃机无需启动，当动力蓄电池电量不足时该内燃机将启动，且可连续工作在最佳转速下，输出的功率和扭矩也基本恒定，因而其效率、排放、可靠性等均处在较佳状态。内燃机可持续给动力蓄电池进行在线充电，这将大大 增加整车续驶里程。此外，增程式电动汽车的动力蓄电池容量只需相同级别纯电动车的40％至50％，综合成本基本相当。 

但是内燃机工作燃料仍然采用汽油或柴油等不可再生能源，能量转换效率不足30％，且排放出CO、CO2、硫化物、氮氧化合物等污染物，这与纯电动汽车实现零排放的清洁能源目标不符合，因此续驶里程更高的燃料电池电动汽车诞生。但燃料电池电动汽车动力系统一般采用质子交换膜燃料电池作为车载主能源，而动力蓄电池则为辅助能源，只是在车辆启动及加速爬坡状态下提供辅助功率用，这样燃料电池系统输出功率随着车载工况动态变化，而燃料电池系统在这种动态工况下寿命及耐久性欠佳，而且大功率的燃料电池系统成本远高于动力电池，这两点导致燃料电池电动汽车难以进行有效推广。 

因此提出采用质子交换膜燃料电池系统增程式电动汽车动力系统方案，即整车采用动力蓄电池作为车载主能源，而小功率燃料电池系统为动力蓄电池的车载充电器。一方面质子交换膜燃料电池系统以高压氢气及压缩空气为反应剂，生产电和水，转换效率超过50％，且完全零污染零排放，优于采用汽油或柴油的内燃机做增程器方案；另一方面由于燃料电池系统功率配置低于传统燃料电池电动汽车从而成本更低，且此动力系统结构下燃料电池系统工作在稳定输出状态，车载使用寿命更高。 

发明内容

本实用新型提供了一种以磷酸铁锂动力电池为车载主能源，以质 子交换膜燃料电池系统为其车载充电器，通过可控DC/DC变换器对磷酸铁锂电池包进行在线充电，从而提高电动汽车的续航里程的燃料电池做车载增程式充电器的电动汽车动力系统，以克服现有技术的不足。 

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是： 

一种燃料电池做车载增程式充电器的电动汽车动力系统，包括配备氢气罐的燃料电池系统、DC/DC变换器、动力蓄电池系统、电机控制器及驱动电机、整车控制器VMS，所述燃料电池系统包括氢气供给装置、燃料电池发电装置及燃料电池控制器，其特征在于：所述氢气罐通过减压阀以及可控电磁阀为燃料电池系统提供反应所需氢气；燃料电池系统输出端通过继电器S1与DC/DC变换器输入相连；DC/DC变换器输出与动力蓄电池系统相连；动力蓄电池系统与电机控制器的高压输入相连，电机控制器三相输出连接驱动电机；整车控制器VMS通过I/O口直接控制氢气输出的电磁阀和继电器S1，整车控制器VMS通过CAN总线与燃料电池控制器、DC/DC控制器、动力蓄电池系统、电机控制器进行通讯，从而控制电机驱动整车行驶并管理整个动力系统。 

在本实用新型的一个实施例中，所述燃料电池系统为质子交换膜燃料电池系统所述减压阀分为两级，所述氢气罐储存的氢气通过一级减压阀、二级减压阀以及可控电磁阀为质子交换膜燃料电池系统提供反应用氢气。 

所述质子交换膜燃料电池系统包括燃料电池发电装置及燃料电 池控制器。燃料电池控制器获得发电装置的电压、电流、压力、温度等信息，并控制进入发电装置的氢气及空气，从而产生电能。 

所述DC/DC变换器包括DC/DC拓扑变换及DC/DC控制器。燃料电池系统传输过来的电能通过DC/DC变换器的变换，给磷酸铁锂动力电池包 进行可控充电。而可控充电功率则由整车控制器通过CAN总线发给DC/DC控制器。