一种用于氢燃料电池客车的动力设备的制作方法

本发明涉及一种氢燃料电池客车，尤其涉及一种用于氢燃料电池客车的动力设备，属于新能源汽车技术领域。

背景技术：

新能源汽车对于解决环境污染、能源危机具有重大的意义，引起了越来越多人的关注。而氢燃料电池汽车因其无污染、零排放成为电动汽车研究的一个热点，它克服了纯电动汽车续驶里程短的缺陷。同时氢燃料电池汽车具有能量转化效率高、环境友好等内燃机汽车不可比拟的优点，而且仍然保持传统内燃机汽车的加速性能、高速度、长距离行驶和安全、舒适等性能。

目前，氢燃料电池汽车技术还处于研究、开发和示范运行阶段，在车辆系统技术、加氢设施、车辆储氢、制造成本、运行经验、标准和法规等方面，还有大量问题需要系统地考虑和解决，这就需要政府、企业、研究机构和各国政府之间的紧密合作。因此，开展氢燃料电池汽车技术方案研究已显得十分必要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于氢燃料电池客车的动力设备，是以质子交换膜燃料电池作为氢燃料电池客车的主动力源，锂离子动力电池作为车辆的辅助动力源，异步交流电机作为车辆的驱动电机，并确定其能量管理策略。

本发明的技术方案为：一种用于氢燃料电池客车的动力设备，它包括整车控制器、驱动桥、储氢系统、和驱动电机，其特征在于：所述驱动电机通过驱动桥与汽车轮胎连接，储氢系统连接到氢燃料电池堆上，氢燃料电池堆通过dcdc升压器与电机控制器连接，电机控制器控制驱动电机旋转，电机控制器还连接有动力电池组，所述动力电池组通过bms和整车控制器与氢燃料电池堆连接。

所述氢燃料电池堆上还连接有供氢系统和附件系统。

所述整车控制器是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池、驱动电机、动力转向系统、再生制动系统和辅助系统进行检测和管理。

所述整车控制器通过can网络连接氢燃料电池、驱动电机、操纵控制系统和动力系统部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明的技术方案，以质子交换膜燃料电池作为氢燃料电池客车的主动力源，锂离子动力电池作为车辆的辅助动力源，异步交流电机作为车辆的驱动电机，并确定其能量管理策略。氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。具体能量分配时，vcu根据当前动力电池的soc、电机需求功率、辅助功率以及车速作为输入，计算当前氢燃料电池系统的输出功率，以保证动力电池soc在某区间范围内平衡，最优地满足整车动力性指标及经济性指标，取得了很好的使用效果。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明控制系统原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照本说明书附图对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1-2所示，一种用于氢燃料电池客车的动力设备，它包括整车控制器、驱动桥、储氢系统、和驱动电机，其特征在于：所述驱动电机通过驱动桥与汽车轮胎连接，储氢系统连接到氢燃料电池堆上，氢燃料电池堆通过dcdc升压器与电机控制器连接，电机控制器控制驱动电机旋转，电机控制器还连接有动力电池组，所述动力电池组通过bms和整车控制器与氢燃料电池堆连接。

进一步的，氢燃料电池堆上还连接有供氢系统和附件系统。

进一步的，整车控制器是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池、驱动电机、动力转向系统、再生制动系统和辅助系统进行检测和管理。

进一步的，整车控制器通过can网络连接氢燃料电池、驱动电机、操纵控制系统和动力系统部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。

整车控制系统是氢燃料电池客车的大脑，负责对氢燃料电池系统、驱动电机系统、动力转向系统、再生制动系统和其它辅助系统进行检测和管理。整车控制器通过can网络连接氢燃料电池系统、驱动电机系统、操纵控制系统等动力系统主要零部件，对整车进行功率控制、能量管理等检测、诊断、控制。

本发明动力结构由于动力电池组的存在，减轻了氢燃料电池系统的压力。动力电池组的功能是回收汽车制动能量，在汽车启动、加速、爬坡的过程中提供补充能量。

本发明动力结构主要优点在于：1）相对减少对氢燃料电池的功率需求；2）氢燃料电池系统相对容易；3）万一氢燃料电池出现故障，动力电池组仍可工作，系统的可靠性高；4）可以回收制动能量。

本发明中氢燃料电池动力系统使用常电和on挡电信号的供电方式。常电为氢燃料电池系统提供低压电源，on挡信号作为唤醒和停止工作信号。当整车上on挡电，氢燃料系统接收到on挡信号，氢燃料电池系统则从休眠状态启动，系统低压上电，ign（唤醒信号）达到on状态，氢燃料系统完成上电状态。氢燃料电池系统的控制系统升压器（dcdc）直接与整车高压电相连，当整车动力电池总正总负连通后，dcdc系统会进行预充电处理，在自诊断整车无故障的条

件下，氢燃料系统进入就绪状态。当整车控制器发出启动信号后，氢燃料系统开始启动、运行，整个过程不能出现二级以上故障。当整车控制器发出停止或者出现重大故障时，氢燃料系统会自行关闭。

本发明中氢燃料电池系统能量控制：

纯电动模式下，氢燃料电池系统不参与工作，整车动力由动力电池提供，动力电池能量通过驱动电机及控制器到主减速器和差速器分配到车轮，实现车辆的驱动。能量从驱动电机返回动力电池，实现能量回收；

混动模式下，氢燃料电池系统产生的电能与动力电池的电能共同输送到驱动电机，驱动电机产生的驱动力再传递到车轮，实现车辆的驱动。能量分别从氢燃料电池系统和驱动电机共同返回动力电池实现能量回收；

怠速模式下，能量由驱动燃料电池系统发电通过dcdc流入动力电池，实现动力电池的充电；行车充电模式下，能量由氢燃料电池系统分别流向动力电池和驱动电机及控制器，从而实现动力电池的充电和整车驱动。

本发明氢燃料电池客车控制系统主要由整车控制系统、储氢系统、氢燃料电池系统、辅助控制系统、动力电池系统、驱动电机系统等组成，各元件通过can总线组成一个分布式控制系统，采用的是并联式双能源形式。氢燃料电池作为主能源，提供车辆行驶的主要动力；动力电池组是辅助能量源，在汽车行驶中提供瞬时大扭矩。

本发明中，氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。

具体能量分配时，vcu根据当前动力电池的soc、电机需求功率、辅助功率以及车速作为输入，计算当前氢燃料电池系统的输出功率，以保证动力电池soc在某区间范围内平衡，最优地满足整车动力性指标及经济性指标。

本发明中，氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。

以质子交换膜燃料电池作为氢燃料电池客车的主动力源，锂离子动力电池作为车辆的辅助动力源，异步交流电机作为车辆的驱动电机，并确定其能量管理策略。氢燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆启动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供峰值功率；在车辆起步功率需求量不大时，动力电池可以单独输出能量；制动能量回收由动力电池来完成；动力电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补氢燃料电池技术上的不足。具体能量分配时，vcu根据当前动力电池的soc、电机需求功率、辅助功率以及车速作为输入，计算当前氢燃料电池系统的输出功率，以保证动力电池soc在某区间范围内平衡，最优地满足整车动力性指标及经济性指标，取得了很好的使用效果。

本发明优点在于：1）相对减少对氢燃料电池的功率需求；2）氢燃料电池系统相对容易；3）万一氢燃料电池出现故障，动力电池组仍可工作，系统的可靠性高；4）可以回收制动能量。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。