一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统的制作方法

2021-02-03 17:02:57|

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本实用新型涉及氢能源汽车领域，尤其涉及一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统。

背景技术：

国家提倡新能源汽车，意在改善能源结构，同时降低污染物排放。电动化能够减少汽车对于化石燃料的依赖，且在使用过程中无污染，显然很好地满足了上述两点。站在消费者角度来说，纯电动汽车之所以还不能得到大规模认可，主要原因还是在于使用局限性太大，在续航里程和充电频次、充电时间上都不合消费者的心意。与纯电车型相比，氢燃料电池汽车也能做到使用过程无污染，且不会影响到现有的电网系统。而氢燃料电池车的加氢流程与燃油车加油相似，仅需3-5分钟即可完成，续航里程也可以接近并超过燃油车，更加符合消费者的用车需求和习惯。另外氢气来源广泛，目前工业伴生氢、化石燃料制氢都能够以较低成本的获取氢气，同时生物制氢、光催化剂制氢技术也在不断发展，未来或许能够做到无污染制备氢气。

然而，从燃料电池的发电核心——电堆分析，电堆的主进气歧管流道、分配流道、反应流道等等，还没有条件做到多工况可变，只能通过空压机和比例阀来相应调整气体输入量来控制功率，但同时也对冷却系统也提出了应变要求，所以当前技术条件下，氢燃料电池动力堆还无法像燃油机一样快速精密地完成输出控制，不能满足频繁的输出功率变化。因此，当前氢燃料电池车辆均需要搭配动力电池使用。就匹配方式来说，存在氢燃料电池为主、动力电池为辅(全功率式系统)，或氢燃料电池为辅、动力电池为主(增程式系统)，或二者相当(混合式系统)。此三种方式适用于不同的工作场景，甚至因为氢燃料电池的效率和动力电池的能效管控效率不同，会产生不同的技术结果。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，可以适用氢燃料电池和动力电池的不同搭配模式，提高整车能源使用效率，使得车辆总体布置、能源模型的逻辑构建可以更加灵活。

该氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统，包括：动力分配单元、氢燃料电池dcdc转换模块、氢燃料电池堆、氢燃料电池供给系统、氢燃料电池管理单元、超级电容dcdc转换模块、超级电容、动力电池组、动力电池组管理单元、电机控制单元、整车控制单元、车身控制模块、热管理模块、can总线和高压线；

氢燃料电池堆和动力电池组，分别通过高压线接入两个动力分配单元，两个动力分配单元通过高压线相互连通，实现能源的分配及传递；

氢燃料电池堆通过氢燃料电池dcdc转换模块，和氢燃料电池供给系统一同与一动力分配单元电性连接，超级电容通过超级电容dcdc转换模块，和动力电池组一同与另一动力分配单元电性连接；

氢燃料电池管理单元，通过can线，用来对氢燃料电池堆、氢燃料电池dcdc转换模块和氢燃料电池供给系统能源的进行控制管理；

动力电池组管理单元，通过can线，用来对超级电容和动力电池组之间进行动力调配；

整车控制单元，通过can总线，用来对氢燃料电池管理单元、动力电池组管理单元、电动机管理单元、动力分配单元、超级电容、热管理模块和车身控制模块的能源需求进行控制与管理。

进一步地，所述动力分配单元还用于对动力能源的负荷进行报警。

进一步地，所述氢燃料电池堆和动力电池组可以同时工作，也可以独立工作，以便为整车提供动力能源。

进一步地，所述氢燃料电池堆在满足整车动力能源需求的前提下，还用于为动力电池充电。

进一步地，整车控制单元还用于对氢燃料电池堆和动力电池组的状态进行实时监控。

进一步地，所述氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统还包括电动机，该电动机通过电机控制单元与动力分配单元进行连接，为整车的控制机提供动力。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：通过该技术方案的实施能够满足搭载全功率式系统、增程式系统、混合式系统的平台化要求，确保有效能源分配管理，简化了氢燃料电池反应堆的控制子系统和动力直接支持系统，降低了氢燃料电池的功率特性要求，通过双动力分配单元的间接式连接，对不同类型的动力电池的容忍度显著提高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型实施例中一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统的结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型的实施例提供了氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统。

请参考图1，图1是本实用新型实施例中一种氢燃料电池车辆双动力分配单元动力系统的结构图，包括：动力分配单元1、氢燃料电池dcdc转换模块2、氢燃料电池堆3、氢燃料电池供给系统4、氢燃料电池管理单元5、超级电容dcdc转换模块6、超级电容7、动力电池组8、动力电池组管理单元9、电机控制单元10、电动机11、整车控制单元12、车身控制模块13、热管理模块14、can总线15和高压线16；

氢燃料电池堆3和动力电池组8，分别通过高压线接入两个动力分配单元1，两个动力分配单元1通过高压线相互连通，实现能源的分配及传递；

氢燃料电池堆3通过氢燃料电池dcdc转换模块2，和氢燃料电池供给系统4一同与一动力分配单元1电性连接，超级电容7通过超级电容dcdc转换模块6，和动力电池组8一同与另一动力分配单元1电性连接；

氢燃料电池管理单元5，通过can线，用来对氢燃料电池堆3、氢燃料电池dcdc转换模块2和氢燃料电池供给系统4能源的进行控制管理；

动力电池组管理单元9，通过can线，用来对超级电容7和动力电池组8之间进行动力调配；

整车控制单元12，通过can总线，用来对氢燃料电池管理单元5、动力电池组管理单元9、电动机管理单元10、动力分配单元1、超级电容7、热管理模块14和车身控制模块13的能源需求进行控制与管理。

所述动力分配单元1可以用来对动力能源的负荷进行报警。

所述动力分配单元1的接口数目可以扩展。

所述氢燃料电池堆和动力电池组可以同时工作，也可以独立工作，以便为整车提供动力能源。

所述氢燃料电池堆3在满足整车动力能源需求的前提下，可以为动力电池组8充电。整车控制单元12还可对氢燃料电池堆3和动力电池组8的状态进行实时监控。

电动机11通过电机控制单元10与动力分配单元1进行连接，为整车的控制机11提供动力，以驱动整车。

本实用新型的有益效果是：通过该技术方案的实施能够满足搭载全功率式系统、增程式系统、混合式系统的平台化要求，确保有效能源分配管理，简化了氢燃料电池反应堆的控制子系统和动力直接支持系统，降低了氢燃料电池的功率特性要求，通过双动力分配单元的间接式连接，对不同类型的动力电池的容忍度显著提高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。