[发明专利]基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统及能量分配方法

摘要

基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统及能量分配方法，涉及燃料电池混合动力汽车储能结构及能量分配方法。解决了现有混合动力汽车使用的电池存在充电慢寿命短同时污染环境的问题。本发明采用燃料电池、超级电容以及弹性储能装置进行能量补充，燃料电池采用补充相应燃料的方式充电，具有充电快，无污染的特点；超级电容具有功率密度高和循环寿命好的特点，弥补了燃料电池功率密度低的不足；弹性储能装置已经应用于电网储能，有储能量大、无污染、寿命长的特点。本发明适用于具有弹性储能装置、燃料电池和超级电容的复合储能系统的动力汽车。

主权项

1.基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统的能量分配方法，所述的基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统包括电池管理系统(1)、弹性储能装置(2)、超级电容(3)、燃料电池(4)、双向DC/DC交换器(5)、电动机(6)、机械传动装置(7)、驱动控制器(8)、整车控制器(9)、制动踏板传感器(10)、油门踏板传感器(11)和车速传感器(12)；制动踏板传感器(10)用于采集电动汽车的制动踏板开度信号，制动踏板传感器(10)的信号输出端连接整车控制器(9)制动踏板开度信号输入端；油门踏板传感器(11)用于采集电动汽车的油门踏板开度信号，油门踏板传感器(11)的信号输出端连接整车控制器(9)油门踏板开度信号输入端；车速传感器(12)用于采集电动汽车的车速信号；车速传感器(12)的信号输出端连接整车控制器(9)车速信号输入端；整车控制器(9)的驱动控制信号输出端连接驱动控制器(8)的驱动控制信号输入端；整车控制器(9)的功率分配控制信号输出端连接电池管理系统(1)的控制信号输入状态信号输入端；电池管理系统(1)的能量充放控制信号输出端连接弹性储能装置(2)充能或释放能量控制信号输入端；电池管理系统(1)的电容充放电控制信号输出端连接超级电容(3)充放电控制信号输入端；电池管理系统(1)的燃料电池充放电控制信号输出端连接燃料电池(4)的充放电控制信号输入端；弹性储能装置(2)的电流信号输入输出端连接驱动控制器(8)驱动信号输入电流信号输出端，双向DC/DC交换器(5)的另一个电流信号输入输出端连接驱动控制器(8)的驱动信号输入电流信号输出端；超级电容(3)的充放电信号端和燃料电池(4)的充放电信号端均连接双向DC/DC交换器(5)的一个电流信号输入输出端；驱动控制器(8)的驱动信号输出电流信号输入端连接电动机(6)的驱动信号输入电流信号输入端；电动机(6)的轴承与机械传动装置(7)同轴连接；机械传动装置(7)带动车轮转动；其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、采用制动踏板传感器(10)采集电动汽车的制动踏板开度信号，采用油门踏板传感器(11)采集电动汽车的油门踏板开度信号，采用车速传感器(12)采集电动汽车的车速信号，同时，通过电池管理系统(1)获得弹性储能装置(2)的储能状态、超级电容(3)的荷电状态和燃料电池(4)的剩余电量；步骤二、整车控制器(9)判断燃料电池(4)的剩余电量否大于电池荷电状态阈值α，若是，则执行步骤三，否则，整车控制器(9)发出电池电量低的警告信号；步骤三、整车控制器(9)判断油门踏板开度是否大于0，若是，整车控制器(9)根据车速和油门踏板开度计算电动汽车需求的驱动总功率Pe，执行步骤四，否则，执行步骤七；步骤四、整车控制器(9)判断电动汽车需求的驱动总功率Pe是否大于燃料电池第一额定输出功率阈值P2，若是，整车控制器(9)通过电池管理系统(1)控制弹性储能装置(2)释放能量、超级电容(3)和燃料电池(4)均放电，直至放电功率达到电动汽车需求的驱动总功率Pe，返回执行步骤一，否则执行步骤五；步骤五、整车控制器(9)判断电动汽车需求的驱动总功率Pe是否大于燃料电池第二额定输出功率阈值P1，若是，整车控制器(9)通过电池管理系统(1)控制超级电容(3)和燃料电池(4)均放电；直至放电功率达到电动汽车需求的驱动总功率Pe，返回执行步骤一，否则，执行步骤六；其中，池第一额定输出功率阈值P2大于燃料电池第二额定输出功率阈值P1；步骤六、整车控制器(9)判断超级电容(3)的荷电状态是否大于超级电容荷电状态阈值β0，若是，电池管理系统(1)控制超级电容(3)单独为电动汽车提供需求的驱动总功率Pe，否则，电池管理系统(1)控制燃料电池(4)为电动汽车提供需求的驱动总功率Pe，同时为超级电容(3)充电；直至燃料电池(4)放电功率达到电动汽车需求的驱动总功率Pe，返回执行步骤一；步骤七、整车控制器(9)判断制动踏板开度是否大于0，若是，计算电动汽车的制动需求功率Pb，执行步骤九，否则，执行步骤八；步骤八、整车控制器(9)判断超级电容(3)的荷电状态是否大于超级电容荷电状态阈值γ，若是，则返回执行步骤一，否则，电池管理系统(1)控制燃料电池(4)为超级电容(3)充电；充电结束返回执行步骤一；步骤九、整车控制器(9)判断超级电容(3)荷电状态是否大于超级电容荷电状态阈值γ，若是，执行步骤十，否则，超级电容回收制动功率Pb，返回步骤一；步骤十、整车控制器(9)判断弹性储能装置(2)剩余能量是否大于弹性储能剩余能量阈值δ，若是，则返回步骤一，否则，弹性储能装置(2)回收制动功率Pb，返回步骤一。