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原文传递一种基于燃料电池的电动汽车动力系统及其控制方法

专利名称：	一种基于燃料电池的电动汽车动力系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于燃料电池的电动汽车动力系统，其包括整车控制器VCU、燃料电池系统、单向DC/DC变换器、充电控制器、钛酸锂动力电池系统、高压配电器、电机控制器；还公开了一种基于燃料电池的电动汽车动力系统的控制方法，通过本发明以高功率密度的钛酸锂动力电池系统为车载动力输出源，以高能量密度的质子交换膜燃料电池系统作为“移动充电桩”通过控制系统经由单向DC/DC变换器为钛酸锂动力电池充电，从而大幅提升电动汽车的续驶里程并从根本上规避燃料电池作为动力输出源所面临的车载动工况下频繁变载对燃料电池系统的冲击，进而有效保障燃料电池的可靠性、耐久性及长寿命，此外还可有效降低整个动力系统的成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	银隆新能源股份有限公司
发明人：	季孟波;马学明;魏银仓
专利状态：	有效
申请日期：	2017-09-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201710825389.7
公开号：	CN110015210A
代理机构：	深圳市合道英联专利事务所(普通合伙)
代理人：	廉红果;侯峰
分类号：	B60L58/40(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	519000 广东省珠海市金湾区三灶镇金湖路16号
主权项：	1.一种基于燃料电池的电动汽车动力系统，其特征在于，其包括：整车控制器VCU，用于根据钛酸锂动力电池系统的荷电状态SOC值控制位于燃料电池系统和充电控制器之间的第一继电器的断开和闭合、根据电动汽车的运行状态信号控制位于充电控制器和高压配电器之间的第二继电器的断开和闭合、以及根据燃料电池系统的温度情况控制燃料电池系统、钛酸锂动力电池系统之间的第三继电器的断开和闭合；燃料电池系统，用于当所述第一继电器闭合、第二继电器和第三继电器断开时向单向DC/DC变换器输出电能、以及当所述第三继电器闭合、第一继电器和第二继电器断开时接收钛酸锂动力电池系统输出的电能进行预热；单向DC/DC变换器，用于将所述燃料电池系统输出的电能变换后输出至充电控制器；充电控制器，用于将所述单向DC/DC变换器变换后的电能以及电机动力回馈或外接充电设备经由高压配电器的电能输出至钛酸锂动力电池系统；钛酸锂动力电池系统，用于所述充电控制器对输入的电能进行存储并且按需向高压配电器输出电能；还用于当所述第三继电器闭合、第一继电器和第二继电器断开时，对所述燃料电池系统进行供电加热；高压配电器，用于向电机控制器、燃料电池系统、整车控制器VCU、单向DC/DC变换器、充电控制器分配电能；还用于当第二继电器闭合、第一继电器和第三继电器断开时，向所述充电控制器输出电能；电机控制器，用于控制驱动电机。 2.根据权利要求1所述的基于燃料电池的电动汽车动力系统，其特征在于，其进一步还包括充电接口，所述充电接口与高压配电器连接，用于接收外部充电设备输出的电能；所述高压配电器，还用于将通过充电接口接收的电能输出到充电控制器。 3.根据权利要求1或2所述的基于燃料电池的电动汽车动力系统，其特征在于，所述整车控制器VCU，还用于采集燃料电池系统、钛酸锂动力电池系统、单向DC/DC变换器、充电控制器、高压配电器、电机控制器的信号并且采集电动汽车的状态信号。 4.根据权利要求3所述的基于燃料电池的电动汽车动力系统，其特征在于：所述燃料电池系统为质子交换膜燃料电池系统，包括质子交换膜燃料电池电堆、质子交换膜燃料电池辅助系统和质子交换膜燃料电池控制器；所述质子交换膜燃料电池电堆为由若干个质子交换膜燃料电池单体串联而成的堆栈；所述质子交换膜燃料电池辅助系统包括氢气子系统、空气子系统和温控子系统，并与质子交换膜燃料电池电堆进行气液双向流的交互；所述温控子系统至少包括冷却水加热器；所述质子交换膜燃料电池控制器，用于获得质子交换膜燃料电池电堆的电压、电流、压力、温度，接收整车控制器VCU的控制信号经由质子交换膜燃料电池辅助系统控制进入质子交换膜燃料电池电堆的氢气和空气的量从而产生电能，并通过控制温控子系统对质子交换膜燃料电池电堆进行热管理。 5.根据权利要求4所述的基于燃料电池的电动汽车动力系统，其特征在于，所述单向DC/DC变换器包括单向DC/DC拓扑变换器和单向DC/DC控制器，所述单向DC/DC拓扑变换器，用于将所述质子交换膜燃料电池系统输出的电能变换并通过充电控制器为钛酸锂动力电池组进行可控充电；所述单向DC/DC控制器，用于接收整车控制器VCU给定的数值进行充电功率的控制。 6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的基于燃料电池的电动汽车动力系统的控制方法，其特征在于，该方法为：当整车控制器VCU获取钥匙启动信号并且钛酸锂动力电池系统的荷电状态SOC值处于启动区间时，所述整车控制器VCU控制第一继电器、第二继电器和第三继电器断开，所述钛酸锂动力电池系统的放电电流经由高压配电器分配进入电机控制器，所述电机控制器控制驱动电机，电动汽车开始启动行驶；当所述钛酸锂动力电池系统的荷电状态SOC值处于充电区间时，所述整车控制器VCU控制第一继电器闭合、第二继电器和第三继电器断开，所述燃料电池系统向钛酸锂动力电池系统进行实时充电；当所述钛酸锂动力电池系统的荷电状态SOC值处于停止充电区间时，所述整车控制器VCU控制第一继电器断开。 7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括：当所述整车控制器VCU获取钥匙启动信号、所述钛酸锂动力电池系统的荷电状态SOC值处于充电区间并且所述燃料电池系统的温度低于低温设定区时，所述整车控制器VCU控制第三继电器闭合、第一继电器和第二继电器断开，所述钛酸锂动力电池系统向燃料电池系统进行供电加热，直至所述燃料电池系统的温度高于低温设定区时，所述整车控制器VCU控制第一继电器闭合、第二继电器和第三继电器断开，所述燃料电池系统向钛酸锂动力电池系统进行实时充电。 8.根据权利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括：当电动汽车停放在有充电设备的区域时，将充电枪插入外接充电接口中，所述整车控制器VCU控制第二继电器闭合、第一继电器和第三继电器断开，外接电流经由充电控制器为钛酸锂电池组进行外接充电。 9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括：当电动汽车下坡、减速、停车时，所述整车控制器VCU控制第二继电器闭合、第一继电器和第三继电器断开，并且向电机控制器、高压配电器和充电控制器发送信号将电动汽车制动的动力回馈能量转化成电能经由充电控制器充入钛酸锂动力电池系统中。
所属类别：	发明专利