[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明提供的技术方案为：

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；