一种氢燃料电池汽车的电源控制系统的制作方法

本发明属于氢燃料汽车技术领域，具体是一种氢燃料电池汽车的电源控制系统。

背景技术：

随着新能源汽车的发展，零污染排放的氢燃料电池汽车也越来越受到重视。氢燃料电池汽车被业界称为“终极环保车”，在使用和环保方面都具有传统燃油车无法比拟的优点。

氢燃料客车以氢气为燃料，系统将氢气送入到燃料电堆内发生电化学反应，尾气仅有水排放，可以真正实现零污染排放。然而，目前市场上的氢燃料电池汽车往往每百公里氢气消耗量较大，在实际使用中不经济，同时续驶里程达不到预期效果，同时在使用过程中往往会出现车辆制动时向氢燃料电池充电，或动力电池向氢燃料电池充电，使氢燃料电池损坏的情况，为了解决此类问题，我们提供一种氢燃料电池汽车的电源控制系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种氢燃料电池汽车的电源控制系统，根据车辆的行驶状态和氢燃料电池、动力电池以及驱动电机的状态，实现高压电源系统的组合形式，实现制动能量回收，能够延长车辆的续驶里程，又能防止向氢燃料电池充电，而损坏氢燃料电池，同时能够最大限度地减少氢燃料的使用，降低了车辆的使用成本，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氢燃料电池汽车的电源控制系统，包括驱动耦合器、氢燃料电池、动力电池、整车控制器和驱动电机，所述驱动耦合器的内部设有电源分配器，所述氢燃料电池与动力电池通过电源分配器能够单独或共同为驱动电机提供高压电源，所述氢燃料电池能够对动力电池进行充电；

所述整车控制器用于对氢燃料电池、动力电池和驱动电机的状态信息进行监测。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动耦合器还包括与氢燃料电池连接的第一高压正接口和第一高压负接口，所述电源分配器与第一高压正接口连接的高压回路上依次连接有接触器一、保险一、手动开关一、二极管和接触器四。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动耦合器还包括与动力电池连接的第二高压正接口和第二高压负接口，所述电源分配器与第二高压正接口连接的高压回路上依次连接有接触器二、保险二和手动开关二。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动耦合器还包括与驱动电机连接的第三高压正接口和第三高压负接口，所述电源分配器与第三高压正接口连接的高压回路上连接有保险三。

作为本发明再进一步的方案：所述第一高压负接口、第二高压负接口或第三高压负接口分别通过高压导线与电源分配器连接。

作为本发明再进一步的方案：所述二极管的截止端与手动开关二之间连接有接触器三。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动耦合器还包括与整车控制器连接的低压接口一、低压接口二、低压接口三和低压接口四，所述接触器一、接触器二、接触器三与接触器四的低压控制连接分别通过低压接口一、低压接口二、低压接口三和低压接口四与整车控制器连接。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动电机的高压正极分别与氢燃料电池和动力电池的高压正极连接，所述氢燃料电池和动力电池的高压正极在电源分配器内部无连接。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动电机的高压负极分别与氢燃料电池和动力电池的高压负极连接，所述氢燃料电池和动力电池的高压负极在电源分配器内部无连接。

作为本发明再进一步的方案：所述整车控制器与氢燃料电池、动力电池和驱动电机分别通过第一通讯连线、第二通讯连线和第三通讯连线进行连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在氢燃料电池车的电源系统中，增加了驱动耦合器，能够实现氢燃料电池和动力电池电源的组合分配，优化了供电方式，降低了车辆的使用成本，实现制动能量回收，同时又能防止向氢燃料电池充电而损坏氢燃料电池；

2、本发明采用整车控制器作为电源控制系统的控制单元，能够根据整车控制器、驱动电机、氢燃料电池和动力电池的综合情况，决定高压电源的组合分配形式，能够延长车辆的续驶里程，同时能够最大限度地减少氢燃料的使用，降低了车辆的使用成本。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明原理图的结构示意图。

图中：1、驱动耦合器；11、接触器一；12、保险一；13、手动开关一；14、二极管；15、保险二；16、手动开关二；17、接触器二；18、接触器三；19、电源分配器；2、氢燃料电池；21、第一高压正接口；22、第一高压负接口；3、动力电池；31、第二高压正接口；32、第二高压负接口；4、整车控制器；41、低压接口一；42、低压接口二；43、低压接口三；44、低压接口四；45、接触器四；46、第一通讯连线；47、第二通讯连线；48、第三通讯连线；5、驱动电机；51、第三高压正接口；52、第三高压负接口；53、保险三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本发明实施例中，一种氢燃料电池汽车的电源控制系统，包括驱动耦合器1、氢燃料电池2、动力电池3、整车控制器4和驱动电机5，所述驱动耦合器1的内部设有电源分配器19，所述氢燃料电池2与动力电池3通过电源分配器19能够单独或共同为驱动电机5提供高压电源，所述氢燃料电池2能够对动力电池3进行充电，通过氢燃料电池2与动力电池3的设置，能够实现氢燃料电池2和动力电池3电源的组合分配，优化了供电方式，降低了车辆的使用成本，实现制动能量回收，同时又能防止向氢燃料电池2充电而损坏氢燃料电池2。

所述整车控制器4用于对氢燃料电池2、动力电池3和驱动电机5的状态信息进行监测，采用整车控制器4作为电源控制系统的控制单元，能够根据整车控制器4、驱动电机5、氢燃料电池2和动力电池3的综合情况，决定高压电源的组合分配形式，能够延长车辆的续驶里程，同时能够最大限度地减少氢燃料的使用，降低了车辆的使用成本。

所述驱动耦合器1还包括与氢燃料电池2连接的第一高压正接口21和第一高压负接口22，所述电源分配器19与第一高压正接口21连接的高压回路上依次连接有接触器一11、保险一12、手动开关一13、二极管14和接触器四45，实现电源分配器19与氢燃料电池2的连接。

所述驱动耦合器1还包括与动力电池3连接的第二高压正接口31和第二高压负接口32，所述电源分配器19与第二高压正接口31连接的高压回路上依次连接有接触器二17、保险二15和手动开关二16，实现电源分配器19与动力电池3的连接。

所述驱动耦合器1还包括与驱动电机5连接的第三高压正接口51和第三高压负接口52，所述电源分配器19与第三高压正接口51连接的高压回路上连接有保险三53，实现电源分配器19与驱动电机5的连接，通过保险三53实现对连接线路的保护。

所述第一高压负接口22、第二高压负接口32或第三高压负接口52分别通过高压导线与电源分配器19连接。

所述二极管14的截止端与手动开关二16之间连接有接触器三18，是氢燃料电池2能够向动力电池3进行充电，而动力电池3不能向氢燃料电池2进行充电，对氢燃料电池2进行有效保护。

所述驱动耦合器1还包括与整车控制器4连接的低压接口一41、低压接口二42、低压接口三43和低压接口四44，所述接触器一11、接触器二17、接触器三18与接触器四45的低压控制连接分别通过低压接口一41、低压接口二42、低压接口三43和低压接口四44与整车控制器4连接，通过接触器一11、接触器二17、接触器三18与接触器四45的通断实现对氢燃料电池2和动力电池3工作过程中的通断进行调控。

所述驱动电机5的高压正极分别与氢燃料电池2和动力电池3的高压正极连接，所述氢燃料电池2和动力电池3的高压正极在电源分配器19内部无连接；所述驱动电机5的高压负极分别与氢燃料电池2和动力电池3的高压负极连接，所述氢燃料电池2和动力电池3的高压负极在电源分配器19内部无连接。

所述整车控制器4与氢燃料电池2、动力电池3和驱动电机5分别通过第一通讯连线46、第二通讯连线47和第三通讯连线48进行连接，实现将氢燃料电池2、动力电池3和驱动电机5的状态信息反馈到整车控制器4。

具体地，所述氢燃料电池2的额定功率为30kw，额定电压为536v；所述动力电池3的额定电量为50kwh，额定电压为500v；所述驱动电机5的额定电压为480v。

当车辆在行驶时，整车控制器4根据氢燃料电池2的状态(燃料)是否充足、温度和动力电池3的状态电池的带电量、温度决定电源的启动状态，即分为以下状态：

s1：当动力电池3不满足使用状态时，且氢燃料电池2满足使用状态，整车控制器4就会闭合接触器一11和接触器四45，接通氢燃料电池2的高压为驱动电机5供电，同时断开接触器二17和接触器三18，使动力电池3的高压处于断电状态；

s2：当氢燃料电池2不满足使用状态时，且动力电池3满足使用状态，整车控制器4就会闭合接触器二17，接通动力电池3的高压为驱动电机5供电，同时断开接触器一11、接触器三18和接触器四45，使氢燃料电池2的高压处于断电状态；

s3：当车辆在爬坡时，驱动电机5的使用功率比较大，氢燃料电池2或动力电池3单独供电都不能满足驱动电机5的功率需求时，整车控制器4就会闭合接触器一11、接触器四45和接触器二17，同时是接触器三18处于断开状态下，使氢燃料电池2和动力电池3同时为驱动电机5提供高压；

s4：当氢燃料电池2单独为驱动电机5提供高压电源后仍然有富余，此时动力电池3需要充电，整车控制器4就会闭合接触器三18和接触器二17，氢燃料电池2就会向动力电池3充电，且在氢燃料电池2与电源分配器19连接的高压正极回路上，串联一个二极管14使氢燃料电池2能向动力电池3充电，而动力电池3不能向氢燃料电池2充电；

s5：当氢燃料电池2和动力电池3都能满足整车使用状态要求时，整车控制器4就会优先接通动力电池3的高压回路，同时断开氢燃料电池2的高压回路，此时，只有动力电池3的高压回路为整车行驶提供电源，使车辆的使用成本降低到最低；

s6：当车辆在刹车时，驱动电机5就会反转形成电动势，此时整车控制器4就会闭合接触器二17，同时使接触器一11、接触器三18和接触器四45处于断开状态，使驱动电机5形成的电动势向动力电池3充电。

实施例2

请参阅图1，本发明实施例中，一种氢燃料电池汽车的电源控制系统，包括驱动耦合器1、氢燃料电池2、动力电池3、整车控制器4和驱动电机5，所述驱动耦合器1的内部设有电源分配器19，所述氢燃料电池2与动力电池3通过电源分配器19能够单独或共同为驱动电机5提供高压电源，所述氢燃料电池2能够对动力电池3进行充电，通过氢燃料电池2与动力电池3的设置，能够实现氢燃料电池2和动力电池3电源的组合分配，优化了供电方式，降低了车辆的使用成本，实现制动能量回收，同时又能防止向氢燃料电池2充电而损坏氢燃料电池2。

所述整车控制器4用于对氢燃料电池2、动力电池3和驱动电机5的状态信息进行监测，采用整车控制器4作为电源控制系统的控制单元，能够根据整车控制器4、驱动电机5、氢燃料电池2和动力电池3的综合情况，决定高压电源的组合分配形式，能够延长车辆的续驶里程，同时能够最大限度地减少氢燃料的使用，降低了车辆的使用成本。

所述驱动耦合器1还包括与氢燃料电池2连接的第一高压正接口21和第一高压负接口22，所述电源分配器19与第一高压正接口21连接的高压回路上依次连接有接触器一11、保险一12、手动开关一13、二极管14和接触器四45，实现电源分配器19与氢燃料电池2的连接。

所述驱动耦合器1还包括与动力电池3连接的第二高压正接口31和第二高压负接口32，所述电源分配器19与第二高压正接口31连接的高压回路上依次连接有接触器二17、保险二15和手动开关二16，实现电源分配器19与动力电池3的连接。

所述驱动耦合器1还包括与驱动电机5连接的第三高压正接口51和第三高压负接口52，所述电源分配器19与第三高压正接口51连接的高压回路上连接有保险三53，实现电源分配器19与驱动电机5的连接，通过保险三53实现对连接线路的保护。

所述第一高压负接口22、第二高压负接口32或第三高压负接口52分别通过高压导线与电源分配器19连接。

所述二极管14的截止端与手动开关二16之间连接有接触器三18，是氢燃料电池2能够向动力电池3进行充电，而动力电池3不能向氢燃料电池2进行充电，对氢燃料电池2进行有效保护。

所述驱动耦合器1还包括与整车控制器4连接的低压接口一41、低压接口二42、低压接口三43和低压接口四44，所述接触器一11、接触器二17、接触器三18与接触器四45的低压控制连接分别通过低压接口一41、低压接口二42、低压接口三43和低压接口四44与整车控制器4连接，通过接触器一11、接触器二17、接触器三18与接触器四45的通断实现对氢燃料电池2和动力电池3工作过程中的通断进行调控。

所述驱动电机5的高压正极分别与氢燃料电池2和动力电池3的高压正极连接，所述氢燃料电池2和动力电池3的高压正极在电源分配器19内部无连接；所述驱动电机5的高压负极分别与氢燃料电池2和动力电池3的高压负极连接，所述氢燃料电池2和动力电池3的高压负极在电源分配器19内部无连接。

所述整车控制器4与氢燃料电池2、动力电池3和驱动电机5分别通过第一通讯连线46、第二通讯连线47和第三通讯连线48进行连接，实现将氢燃料电池2、动力电池3和驱动电机5的状态信息反馈到整车控制器4。

具体地，所述氢燃料电池2的额定功率为50kw，额定电压为560v；所述动力电池3的额定电量为90kwh，额定电压为525v；所述驱动电机5的额定电压为500v。

当车辆在行驶时，整车控制器4根据氢燃料电池2的状态(燃料)是否充足、温度和动力电池3的状态电池的带电量、温度决定电源的启动状态，即分为以下状态：

s1：当动力电池3不满足使用状态时，且氢燃料电池2满足使用状态，整车控制器4就会闭合接触器一11和接触器四45，接通氢燃料电池2的高压为驱动电机5供电，同时断开接触器二17和接触器三18，使动力电池3的高压处于断电状态；

s2：当氢燃料电池2不满足使用状态时，且动力电池3满足使用状态，整车控制器4就会闭合接触器二17，接通动力电池3的高压为驱动电机5供电，同时断开接触器一11、接触器三18和接触器四45，使氢燃料电池2的高压处于断电状态；

s3：当车辆在爬坡时，驱动电机5的使用功率比较大，氢燃料电池2或动力电池3单独供电都不能满足驱动电机5的功率需求时，整车控制器4就会闭合接触器一11、接触器四45和接触器二17，同时是接触器三18处于断开状态下，使氢燃料电池2和动力电池3同时为驱动电机5提供高压；

s4：当氢燃料电池2单独为驱动电机5提供高压电源后仍然有富余，此时动力电池3需要充电，整车控制器4就会闭合接触器三18和接触器二17，氢燃料电池2就会向动力电池3充电，且在氢燃料电池2与电源分配器19连接的高压正极回路上，串联一个二极管14使氢燃料电池2能向动力电池3充电，而动力电池3不能向氢燃料电池2充电；

s5：当氢燃料电池2和动力电池3都能满足整车使用状态要求时，整车控制器4就会优先接通动力电池3的高压回路，同时断开氢燃料电池2的高压回路，此时，只有动力电池3的高压回路为整车行驶提供电源，使车辆的使用成本降低到最低；

s6：当车辆在刹车时，驱动电机5就会反转形成电动势，此时整车控制器4就会闭合接触器二17，同时使接触器一11、接触器三18和接触器四45处于断开状态，使驱动电机5形成的电动势向动力电池3充电。

结合实施例1与实施例2，该发明根据车辆的行驶状态和氢燃料电池2、动力电池3以及驱动电机5的状态，实现高压供电电源的组合形式，实现制动能量回收，能够延长车辆的续驶里程，同时又能防止向氢燃料电池2充电而损坏氢燃料电池2，且能够最大限度地减少氢燃料的使用，降低了车辆的使用成本。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。