[发明专利]具有弹性储能机构的燃料电池混合动力系统及其控制方法

摘要

具有弹性储能机构的燃料电池混合动力系统及其控制方法,属于燃料电池汽车系统设计与控制技术领域。解决了现有的燃料电池混合动力系统燃料电池利用效率偏低以及制动能量利用率低的问题。本发明在原有燃料电池混合动力系统基础上增加了弹性储能机构，按照本发明的控制方法进行切换，可以有效的回收动力系统在刹车或减速阶段的制动能量；此外，采用逻辑门现控制方法对驱动阶段功率分配，能够有效的回收汽车减速/制动阶段的制动能量，同时使燃料电池工作在高效工作区实现燃料电池混合动力汽车的最优控制。本发明适用于混合动力系统储能及能量分配使用。

主权项

1.具有弹性储能机构的燃料电池混合动力系统，其特征在于，它包括燃料电池系统(1)、燃料电池控制器(2)、单向DC/DC转换器(3)、动力电池(4)、电池管理系统(5)、逆变器(6)、驱动电机(7)、离合器(8)、弹性储能机构(9)、变速器(10)和整车控制单元(11)；燃料电池系统(1)的电流信号输出端与单向DC/DC转换器(3)的电流信号输入端连接，单向DC/DC转换器(3)的电流输出端与逆变器(6)的电流信号输入端连接，逆变器(6)的电流信号输入端同时与动力电池(4)的电流信号输出端连接；逆变器(6)的电流信号输出端连接驱动电机(7)的驱动信号输入端，驱动电机(7)的输出轴与变速器(10)的输入轴同轴连接，变速器(10)通过差速器(12)驱动汽车车轮；弹性储能机构(9)的轴承通过离合器(8)与变速器(10)传动连接，整车控制单元(11)控制离合器(8)的开启或闭合；整车控制单元(11)的充放电控制信号输出端连接燃料电池控制器(2)的充放电控制信号输入端，整车控制单元(11)的电池状态信号输入端连接燃料电池控制器(2)的电池状态信号输出端；燃料电池控制器(2)的放电功率控制信号输出端连接燃料电池系统(1)的放电功率控制信号输入端，燃料电池控制器(2)的燃料电池状态信号输入端连接燃料电池系统(1)的电池状态信号输出端；整车控制单元(11)的转换控制信号输出与转换状态输入端连接单向DC/DC转换器(3)的转换控制信号输入与转换状态输出端连接；整车控制单元(11)的放电功率控制信号输出端连接电池管理系统(5)的放电功率控制信号输入端，整车控制单元(11)的动力电池状态信号输入端连接电池管理系统(5)的动力电池状态信号输出端；电池管理系统(5)的电能输出控制信号输出端连接动力电池(4)输出开关控制信号输入端，电池管理系统(5)的电池状态信号输入端连接动力电池(4)电能状态输出端；驱动电机(7)的转速和转矩信号输出端连接整车控制单元(11)的电机状态信号输入端；整车控制单元(11)的逆变器转换控制信号输出端连接逆变器(6)的电流转换控制信号输入端；整车控制单元(11)的储能机构功率输出控制信号输出与储能机构储能状态输入端连接弹性储能机构(9)的输出控制输入与储能状态输出端；整车控制单元(11)的变速器状态输入与变速器功率控制信号输出端连接变速器(10)的状态信号输出与功率控制信号输入端；整车控制单元(11)与燃料电池控制器(2)、单向DC/DC转换器(3)、电池管理系统(5)、逆变器(6)、驱动电机(7)、弹性储能机构(9)和变速器(10)之间均通过CAN总线连接；弹性储能机构(9)包括变速装置和弹性储能箱；所述变速装置包括一号箱体、一号传动轴(911)、储能齿轮(912)、释能齿轮(913)、二号传动轴(914)、一号开关管组(916)、一号电磁铁(917)、一号永磁铁(918)、换挡叉(919)和中间齿轮(920)；储能齿轮(912)和释能齿轮(913)均套接在一号传动轴(911)的上，且储能齿轮(912)位于释能齿轮(913)的上侧，中间齿轮(920)为一个轴承上套接有两个齿轮构成，且两个齿轮分别位于所述轴承的上、下两端；储能齿轮(912)与中间齿轮(920)的上齿轮的一侧传动连接，中间齿轮(920)上齿轮的另一侧位于换挡叉(919)的插头内，一号永磁铁(918)固定在换挡叉(919)插头底座的下端，一号电磁铁(917)位于一号永磁铁(918)的正下方，一号电磁铁(917)的正负电源接线端通过一号开关管组(916)与汽车电池的正负电极连接；中间齿轮(920)的下齿轮与二号传动轴(914)通过齿轮咬合连接；储能齿轮(912)、释能齿轮(913)和中间齿轮(920)均位于一号箱体内；一号传动轴(911)的顶端穿过一号箱体与二号离合器(8)同轴连接；二号传动轴(914)下端穿过一号箱体与弹性储能箱的轴承同轴连接；弹性储能箱包括三号传动轴(921)、储能涡簧(922)、制动器(923)、二号箱体(924)和拉力传感器(925)；三号传动轴(921)位于二号箱体(924)的中部，横向穿过二号箱体(924)，储能涡簧(922)、制动器(923)和拉力传感器(925)均设置在二号箱体(924)内，储能涡簧(922)和制动器(923)均套设在三号传动轴(921)上，储能涡簧(922)的内端与三号传动轴(921)的侧壁固定连接，拉力传感器(925)固定在储能涡簧(922)的外端，且储能涡簧(922)和制动器(923)不接触。