一種燃料電池機(jī)車及其動力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池機(jī)車及其動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，汽車工業(yè)領(lǐng)域，燃油車仍然占絕對多數(shù)。由于燃油汽車的大量應(yīng)用，引發(fā)了嚴(yán)重的環(huán)境污染，導(dǎo)致全球氣候變暖，造成了人類生存的危機(jī)；同時，燃油汽車的大量應(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，新能源汽車的發(fā)展勢在必行。燃料電池汽車是新能源汽車的終極目標(biāo)，該類車以氫能為燃料，通過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，代表了新能源汽車的未來方向，也因此成為當(dāng)前電動汽車領(lǐng)域的研宄熱點(diǎn)。
[0003]燃料電池作為動力源是燃料電池汽車上的核心零部件。它的可靠性、壽命和成本等問題直接影響著整車的安全性和整個生命周期的成本。目前的關(guān)鍵技術(shù)在于，如何的確保整車的可靠性、延長動力系統(tǒng)的壽命和降低動力系統(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力源、動力電池、超級電容作為輔助動力源的電-電混合動力系統(tǒng)。
[0004]公告號為CN204161142U的專利文件公開了一種燃料電池客車動力系統(tǒng)，燃料電池電堆通過單向主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(jī)。直流母線上連接有超級電容，起到調(diào)峰、回收能量等作用；動力電池作為輔助動力源通過雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器并聯(lián)在直流母線上。所述雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器用于使動力電池輸出穩(wěn)定。由于采用了兩個DC/DC轉(zhuǎn)換器，使得該動力系統(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]本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池機(jī)車及其動力系統(tǒng)，用以解決的現(xiàn)有技術(shù)中動力系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0007]一種燃料電池機(jī)車動力系統(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)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(jī)；直流母線上直接連接有超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)，所述動力電池系統(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電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
[0009]一種燃料電池機(jī)車，包括燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)，所述燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(jī)；直流母線上直接連接有超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)，所述動力電池系統(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電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
[0011]本發(fā)明采用一種新型的燃料電池車動力系統(tǒng)，當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)工作時，其通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器驅(qū)動整車運(yùn)行，直接給超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。當(dāng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)不工作時，動力電池系統(tǒng)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器保證直流母線的電壓穩(wěn)定。由于本發(fā)明只使用了一個DC/DC轉(zhuǎn)換器，簡化了動力系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)，降低了成本，有利于燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。同時，能夠?qū)囕d能源進(jìn)行快速充電。同時滿足了電機(jī)瞬時高功率的需求，提升了燃料電池車行駛里程。
[0012]由于在直流母線上超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有二極管，能夠防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋，提高了動力電池系統(tǒng)的使用壽命。
[0013]本發(fā)明可以通過動力電池系統(tǒng)輸出電壓與主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入端所設(shè)定的電壓自動判斷主DC/DC轉(zhuǎn)換器的復(fù)用，提高了燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)效率和主DC/DC轉(zhuǎn)換器的利用率。
[0014]本發(fā)明可以通過控制器調(diào)節(jié)主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出端電壓，確保超級電容系統(tǒng)有合理的容量空間存儲回饋的制動能量。
【附圖說明】
[0015]圖1是燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)實(shí)施例
[0018]如圖1所示的燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)，包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(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電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)，動力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0020]在直流母線的超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有二極管，用于防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋。
[0021]與燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)配套設(shè)置有控制器，控制器用于對整個動力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制:如對主DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制、采集動力系統(tǒng)中的各種電氣參數(shù)、控制母線電壓、控制動力電池電壓、控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)開閉狀態(tài)等?？刂破骺梢詥为?dú)設(shè)置，也可以由整車控制器充當(dāng)。
[0022]燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)分為兩種工作模式:
[0023]1、純電動模式:
[0024]燃料電池發(fā)電系統(tǒng)不工作時，利用動力電池系統(tǒng)和超級電容系統(tǒng)同時給整車供電。當(dāng)動力電池系統(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，開關(guān)B閉合、A斷開。動力電池系統(tǒng)直接與超級電容系統(tǒng)一起給電機(jī)提供穩(wěn)定電壓。
[0025]當(dāng)動力電池系統(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，開關(guān)A閉合、B斷開。動力電池系統(tǒng)可通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器輸入端將電壓升至輸出端電壓值，與超級電容系統(tǒng)同時給電機(jī)提供穩(wěn)定的電壓。
[0026]2、混合動力模式:
[0027]即燃料電池發(fā)電系統(tǒng)工作模式。此時，開關(guān)B閉合、A斷開。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為主動力源通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器和電機(jī)控制器驅(qū)動整車運(yùn)行，提供整車所需的平均功率；同時，它還通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器直接給超級電容和動力電池系統(tǒng)進(jìn)行充電。此時，超級電容系統(tǒng)作為輔助動力源，主要起到調(diào)峰，增容，回收能量等作用，通過控制主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回饋能量。
[0028]當(dāng)整車起步、加速、上坡時，電機(jī)需求功率增加，超級電容系統(tǒng)電容可提供電能至電機(jī)，以滿足電機(jī)瞬時的大功率需求。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，超級電容系統(tǒng)停止供電。
[0029]當(dāng)整車減速、下坡時，電機(jī)需求功率減少，超級電容系統(tǒng)回收燃料電池的富余電能和制動能量。
[0030]燃料電池機(jī)車實(shí)施例
[0031]燃料電池機(jī)車包括傳動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等。所述動力系統(tǒng)與上述實(shí)施例中的燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)完全相同，故不在此重復(fù)說明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃料電池機(jī)車動力系統(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)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(jī)；直流母線上直接連接有超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)，所述動力電池系統(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)車動力系統(tǒng)，其特征在于:所述直流母線上超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
3.一種燃料電池機(jī)車，其特征在于:包括燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)，所述燃料電池機(jī)車動力系統(tǒng)包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(jī)；直流母線上直接連接有超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)，所述動力電池系統(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，其特征在于:所述直流母線上超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)的接點(diǎn)之間連接有防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃料電池機(jī)車及其動力系統(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)通過主DC/DC轉(zhuǎn)換器連接直流母線，直流母線通過電機(jī)控制器連接驅(qū)動電機(jī)；直流母線上直接連接有超級電容系統(tǒng)和動力電池系統(tǒng)，所述動力電池系統(tǒng)還連接所述主DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端。本發(fā)明簡化了現(xiàn)有技術(shù)中動力系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，降低了成本，有利于燃料電池機(jī)車及其動力系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。
【IPC分類】B60L11-18, B60L11-00
【公開號】CN104859478
【申請?zhí)枴緾N201510232160
【發(fā)明人】李玉鵬, 秦學(xué), 李進(jìn), 李飛強(qiáng), 王宗田
【申請人】鄭州宇通客車股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月8日