[发明专利]基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统及能量分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池混合动力汽车储能结构及能量分配方法。

背景技术

延长电池循环寿命和增加电动汽车续驶里程是电动汽车研究中其中两个重要的方向，由此复合能源系统被提出，各种不同的电力储能元件被应用在电动汽车上，包括铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池和超级电容等。目前，包含铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池储能元件的电动汽车分别存在污染问题、寿命问题和充电慢的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有混合动力汽车使用的电池存在充电慢寿命短同时污染环境的问题，提出了一种基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统及能量分配方法。

本发明所述的基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统，它包括电池管理系统1、弹性储能装置2、超级电容3、燃料电池4、双向DC/DC交换器5、电动机6、机械传动装置7、驱动控制器8、整车控制器9、制动踏板传感器10、油门踏板传感器11和车速传感器12；

制动踏板传感器10用于采集电动汽车的制动踏板开度信号，制动踏板传感器10的信号输出端连接整车控制器9制动踏板开度信号输入端；

油门踏板传感器11用于采集电动汽车的油门踏板开度信号，油门踏板传感器11的信号输出端连接整车控制器9油门踏板开度信号输入端；

车速传感器12用于采集电动汽车的车速信号；车速传感器12的信号输出端连接整车控制器9车速信号输入端；

整车控制器9的驱动控制信号输出端连接驱动控制器8的驱动控制信号输入端；整车控制器9的功率分配控制信号输出端连接电池管理系统1的控制信号输入状态信号输入端；

电池管理系统1的能量充放控制信号输出端连接弹性储能装置2充能或释放能量控制信号输入端；

电池管理系统1的电容充放电控制信号输出端连接超级电容3充放电控制信号输入端；

电池管理系统1的燃料电池充放电控制信号输出端连接燃料电池4的充放电控制信号输入端；

弹性储能装置2的电流信号输入输出端连接驱动控制器8驱动信号输入电流信号输出端，双向DC/DC交换器5的另一个电流信号输入输出端连接驱动控制器8的驱动信号输入电流信号输出端；

超级电容3的充放电信号端和燃料电池4的充放电信号端均连接双向DC/DC交换器5的一个电流信号输入输出端；

驱动控制器8的驱动信号输出电流信号输入端连接电动机6的驱动信号输入电流信号输入端；电动机6的轴承与机械传动装置7同轴连接；机械传动装置7带动车轮转动。

基于弹性储能的燃料电池混合动力汽车储能系统的能量分配方法，该方法的具体步骤为：

步骤一、采用制动踏板传感器10采集电动汽车的制动踏板开度信号，采用油门踏板传感器11采集电动汽车的油门踏板开度信号，采用车速传感器12采集电动汽车的车速信号，同时，通过电池管理系统1获得弹性储能装置2的储能状态、超级电容3的荷电状态和燃料电池4的剩余电量；

步骤二、整车控制器9判断燃料电池4的剩余电量否大于电池荷电状态阈值α，若是，则执行步骤三，否则，整车控制器9发出电池电量低的警告信号；

步骤三、整车控制器9判断油门踏板开度是否大于0，若是，整车控制器9根据车速和油门踏板开度计算电动汽车需求的驱动总功率P_e，执行步骤四，否则，执行步骤七；

步骤四、整车控制器9判断电动汽车需求的驱动总功率P_e是否大于燃料电池第一额定输出功率阈值P2，若是，整车控制器9通过电池管理系统1控制弹性储能装置2释放能量、超级电容3和燃料电池4均放电，直至放电功率达到电动汽车需求的驱动总功率P_e，返回执行步骤一，否则执行步骤五；

步骤五、整车控制器9判断电动汽车需求的驱动总功率P_e是否大于燃料电池第二额定输出功率阈值P1，若是，整车控制器9通过电池管理系统1控制超级电容3和燃料电池4均放电；直至放电功率达到电动汽车需求的驱动总功率P_e，返回执行步骤一，否则，执行步骤六；其中，池第一额定输出功率阈值P2大于燃料电池第二额定输出功率阈值P1；