[发明专利]一种电动式飞轮与燃料电池复合储能系统

摘要

一种电动式飞轮与燃料电池复合储能系统属于电动车车载能源领域，其特征在于能够兼顾车辆对车载储能装置的高能量密度、高功率密度、高系统效率以及长使用寿命要求。车辆起步工况下，借助飞轮电池高功率密度优势，可弥补燃料电池启动时间长劣势；中高驱动需求功率下，复合储能系统工作于双能源供给模式，借助飞轮电池高功率密度优势，不仅可满足整车功率需求，而且可防止燃料电池大电流放电，延长其使用寿命，并提高系统工作效率；低驱动需求功率下，电动式飞轮不参与整车驱动，整车控制器对飞轮调速电机进行适时控制，以提高复合能源系统效率；制动工况下，借助飞轮电池瞬时高功率回馈优势，可回馈整车制动能量，提高整车能量利用效率。

主权项

1.一种电动式飞轮与燃料电池复合储能系统，其特征在于能够行车工况，控制系统运行于不同的工作模式，能够兼顾车辆对储能系统的高能量密度、高功率密度、高系统效率以及长使用寿命综合要求，具体特征为：（1）起步工况下，整车控制器进行如下计算：依据燃料电池状态参数，估算燃料电池启动时间、依据驾驶员油门踏板开度及开度变化率计算车辆起步加速需求功率、依据电动式飞轮状态参数计算车辆起步加速需求功率下飞轮电池最长功率输出时间；燃料电池启动过程，如若在车辆起步加速需求功率下飞轮电池最长功率输出时间长于燃料电池启动时间，整车控制器控制燃料电池运行于启动工作模式、控制电动式飞轮电池运行于功率释放模式，并依据车辆起步加速需求功率控制飞轮电池功率释放；如若在车辆起步加速需求功率下飞轮电池最长功率输出时间短于燃料电池启动时间，整车控制器修正车辆需求功率，控制燃料电池运行于启动工作模式、控制电动式飞轮电池运行于功率释放模式，并依据修正后的功率控制飞轮电池功率释放；燃料电池启动后，整车控制器控制燃料电池运行于功率输出模式，控制电动式飞轮退出功率输出模式；（2）匀速行驶或车速变化很小的稳态驱动工况下，车辆需求的驱动功率变化幅度很小，整车控制器控制燃料电池运行于功率输出模式，此时，电动式飞轮不参与整车驱动，燃料电池输出整车驱动需求的功率；此外，整车控制器同时控制燃料电池适时地对飞轮电池进行充电，以控制电动式飞轮运行于高效状态；（3）急加速工况下，车辆需求的驱动功率较大，如若电动式飞轮最大允许输出功率大于整车加速需求功率，整车控制器控制电动式飞轮参与整车加速驱动，控制燃料电池不参与整车加速驱动，而是向飞轮电池调速电机提供能量需求，以控制电动式飞轮运行于高效状态；如若电动式飞轮最大允许输出功率小于车加速需求功率，整车控制器控制燃料电池和电动式飞轮运行于功率输出模式，电动式飞轮以最大允许输出功率参与整车驱动，不足部分由燃料电池弥补；（4）制动工况下，整车控制器依据驾驶员制动踏板开度及开度变化率计算车辆制动需求功率，如若电动式飞轮转速高于设定值，电动式飞轮不参与整车再生制动；如若电动式飞轮转速不大于设定值，整车控制器依据电动式飞轮状态，控制其运行于制度回馈模式。