燃料電池機(jī)車(chē)及其動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及燃料電池機(jī)車(chē)及其動(dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，燃油車(chē)仍然占絕對(duì)多數(shù)。由于燃油汽車(chē)的大量應(yīng)用，引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，導(dǎo)致全球氣候變暖，造成了人類(lèi)生存的危機(jī)；同時(shí)，燃油汽車(chē)的大量應(yīng)用，導(dǎo)致了地球石油資源的迅速減少，以致最終枯竭。因此，新能源汽車(chē)的發(fā)展勢(shì)在必行。燃料電池汽車(chē)是新能源汽車(chē)的終極目標(biāo)，該類(lèi)車(chē)以氫能為燃料，通過(guò)燃料電池裝置將氫氣/氧氣反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能。燃料電池汽車(chē)具有能量轉(zhuǎn)化率高、燃料經(jīng)濟(jì)性好、低噪聲、零污染物排放、氫來(lái)源廣泛等突出優(yōu)點(diǎn)。燃料電池技術(shù)目前已經(jīng)在客車(chē)上得到應(yīng)用，是理想的新一代城市交通工具，代表了新能源汽車(chē)的未來(lái)方向，也因此成為當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0003]燃料電池作為動(dòng)力源是燃料電池汽車(chē)上的核心零部件。它的可靠性、壽命和成本等問(wèn)題直接影響著整車(chē)的安全性和整個(gè)生命周期的成本。目前的關(guān)鍵技術(shù)在于，如何的確保整車(chē)的可靠性、延長(zhǎng)動(dòng)力系統(tǒng)的壽命和降低動(dòng)力系統(tǒng)的成本?，F(xiàn)有的技術(shù)中提到了采用燃料電池作為主動(dòng)力源、動(dòng)力電池、超級(jí)電容作為輔助動(dòng)力源的電-電混合動(dòng)力系統(tǒng)。
[0004]公告號(hào)為CN204161142U的專(zhuān)利文件公開(kāi)了一種燃料電池客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，燃料電池電堆通過(guò)單向主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。直流母線上連接有超級(jí)電容，起到調(diào)峰、回收能量等作用；動(dòng)力電池作為輔助動(dòng)力源通過(guò)雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)在直流母線上。所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器用于使動(dòng)力電池輸出穩(wěn)定。由于采用了兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，使得該動(dòng)力系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，不利于推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供燃料電池機(jī)車(chē)及其動(dòng)力系統(tǒng)，用以解決的現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括:
[0007]—種燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，它包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；直流母線上直接連接有超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0008]所述直流母線上超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動(dòng)能量向動(dòng)力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
[0009]—種燃料電池機(jī)車(chē)，包括燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，所述燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；直流母線上直接連接有超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0010]所述直流母線上超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動(dòng)能量向動(dòng)力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
[0011]本實(shí)用新型采用一種新型的燃料電池車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)工作時(shí)，其通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)整車(chē)運(yùn)行，直接給超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)不工作時(shí)，動(dòng)力電池系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器保證直流母線的電壓穩(wěn)定。由于本實(shí)用新型只使用了一個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)化了動(dòng)力系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，降低了成本，有利于燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。同時(shí)，能夠?qū)?chē)載能源進(jìn)行快速充電。同時(shí)滿足了電機(jī)瞬時(shí)高功率的需求，提升了燃料電池車(chē)行駛里程。
[0012]由于在直流母線上超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有二極管，能夠防止制動(dòng)能量向動(dòng)力電池系統(tǒng)回饋，提高了動(dòng)力電池系統(tǒng)的使用壽命。
[0013]本實(shí)用新型可以通過(guò)動(dòng)力電池系統(tǒng)輸出電壓與主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入端所設(shè)定的電壓自動(dòng)判斷主DC/DC轉(zhuǎn)換器的復(fù)用，提高了燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)效率和主DC/DC轉(zhuǎn)換器的利用率。
[0014]本實(shí)用新型可以通過(guò)控制器調(diào)節(jié)主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端電壓，確保超級(jí)電容系統(tǒng)有合理的容量空間存儲(chǔ)回饋的制動(dòng)能量。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)施例
[0018]如圖1所示的燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)。主DC/DC轉(zhuǎn)換器保證了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率穩(wěn)定，始終處于高效工作區(qū)間。
[0019]直流母線上直接連接有超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，動(dòng)力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0020]在直流母線的超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有二極管，用于防止制動(dòng)能量向動(dòng)力電池系統(tǒng)回饋。
[0021]與燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)配套設(shè)置有控制器，控制器用于對(duì)整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制:如對(duì)主DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制、采集動(dòng)力系統(tǒng)中的各種電氣參數(shù)、控制母線電壓、控制動(dòng)力電池電壓、控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)閉狀態(tài)等?？刂破骺梢詥为?dú)設(shè)置，也可以由整車(chē)控制器充當(dāng)。
[0022]燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)分為兩種工作模式:
[0023]1、純電動(dòng)模式:
[0024]燃料電池發(fā)電系統(tǒng)不工作時(shí)，利用動(dòng)力電池系統(tǒng)和超級(jí)電容系統(tǒng)同時(shí)給整車(chē)供電。當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)輸出電壓高于或等于主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入端所設(shè)定的電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)B閉合、A斷開(kāi)。動(dòng)力電池系統(tǒng)直接與超級(jí)電容系統(tǒng)一起給電機(jī)提供穩(wěn)定電壓。
[0025]當(dāng)動(dòng)力電池系統(tǒng)輸出電壓低于主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入端所設(shè)定的電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)A閉合、B斷開(kāi)。動(dòng)力電池系統(tǒng)可通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入端將電壓升至輸出端電壓值，與超級(jí)電容系統(tǒng)同時(shí)給電機(jī)提供穩(wěn)定的電壓。
[0026]2、混合動(dòng)力模式:
[0027]即燃料電池發(fā)電系統(tǒng)工作模式。此時(shí)，開(kāi)關(guān)B閉合、A斷開(kāi)。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為主動(dòng)力源通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器和電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)整車(chē)運(yùn)行，提供整車(chē)所需的平均功率；同時(shí)，它還通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器直接給超級(jí)電容和動(dòng)力電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。此時(shí)，超級(jí)電容系統(tǒng)作為輔助動(dòng)力源，主要起到調(diào)峰，增容，回收能量等作用，通過(guò)控制主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端電壓，可以調(diào)節(jié)電容充電的SOC上限，確保電容有足夠的空間存儲(chǔ)回饋能量。
[0028]當(dāng)整車(chē)起步、加速、上坡時(shí)，電機(jī)需求功率增加，超級(jí)電容系統(tǒng)電容可提供電能至電機(jī)，以滿足電機(jī)瞬時(shí)的大功率需求。直至電壓降至與主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端電壓相同或者低于主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端電壓時(shí)，超級(jí)電容系統(tǒng)停止供電。
[0029]當(dāng)整車(chē)減速、下坡時(shí)，電機(jī)需求功率減少，超級(jí)電容系統(tǒng)回收燃料電池的富余電能和制動(dòng)能量。
[0030]燃料電池機(jī)車(chē)實(shí)施例
[0031]燃料電池機(jī)車(chē)包括傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)等。所述動(dòng)力系統(tǒng)與上述實(shí)施例中的燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)完全相同，故不在此重復(fù)說(shuō)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，它包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；直流母線上直接連接有超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于:所述直流母線上超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動(dòng)能量向動(dòng)力電池系統(tǒng)回饋的二極管。3.一種燃料電池機(jī)車(chē)，其特征在于:包括燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，所述燃料電池機(jī)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；直流母線上直接連接有超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池機(jī)車(chē)，其特征在于:所述直流母線上超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動(dòng)能量向動(dòng)力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及燃料電池機(jī)車(chē)及其動(dòng)力系統(tǒng)，它包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過(guò)主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過(guò)電機(jī)控制器連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)；直流母線上直接連接有超級(jí)電容系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。本實(shí)用新型簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)中動(dòng)力系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，降低了成本，有利于燃料電池機(jī)車(chē)及其動(dòng)力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】B60L11/00, B60L11/18
【公開(kāi)號(hào)】CN204726251
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520294972
【發(fā)明人】李玉鵬, 秦學(xué), 李進(jìn), 李飛強(qiáng), 王宗田
【申請(qǐng)人】鄭州宇通客車(chē)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月28日
【申請(qǐng)日】2015年5月8日