[发明专利]一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法，该装置包括驱动电机、双向变流器、斩波器、动力电池、燃料电池、高压储氢罐、电控阀门、控制器、油门踏板和制动踏板；驱动电机的输出通过变速齿轮箱与电动汽车的传动轴连接，驱动电机的输入与双向变流器的交流输出端连接，双向变流器的直流输入端并联动力电池的输出与斩波器的输出，斩波器的输入与燃料电池的电源输出连接，燃料电池的燃料进口通过电控阀门与高压储氢罐的输出连接，控制器的输出分别与电控阀门的控制端口和双向变流器的控制端口连接，控制器输入端分别连接油门踏板和制动踏板的输出信号。控制方法为BP神经网络控制。本发明可实施性高，节能减排效果好。

技术领域

本发明涉及一种电动汽车能量管理装置及控制方法，特别涉及一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法。

背景技术

电动汽车在国际上已经得到了广泛的关注。目前最具有代表性的美国特斯拉电动汽车，已经在全球大部分国家开始销售。电动汽车不排放任何有害气体和温室气体，但是电动汽车最为担心的问题是：一次充电续航能力，以及充电时间的长短以及充电设施的配套等。我国正在积极推动电动汽车的产业，但是电动汽车的快速发展带来的充电问题也相当严重。亚洲电动汽车之父陈清泉院士指出：“电动汽车发展所经历的三个阶段，第一阶段以丰田普锐斯为代表的油电混合电动汽车，目前我国自主研发了该类型的电动汽车；第二阶段是纯电动汽车，目前我国正处于大力发展发展阶段，比亚迪、北汽等推出多款纯电动汽车；第三阶段是燃料电池电动汽车，目前国际上已经商业化产品代表为丰田的Mira”。燃料电池是将燃料中的化学能高效地转化为电能，每辆燃料电池电动汽车就好像一座小型的发电站，可以自己发电，提供车辆所需要的电力，在必要的情况下，也可为其他设备提供电力。

从国际上看，燃料电池电动汽车还存在诸多问题，然而，利用燃料电池作为辅助动力，与充电式电动汽车结合，构成综合能源的电动汽车，是电动汽车发展的一个重要的阶段，利用装机容量较小的燃料电池作为增程器，提升电动汽车的续航能力。增程式电动汽车一般采用串联式拓扑结构，结构相对较简单，是混合动力汽车的一种，其在纯电动汽车的基础上增加一套燃料电池发动机，目的是为了增加汽车的行驶路程，从而有效解决一般纯电动汽车行驶路程较短，续航能力不足的问题。燃料电池发动机作为整车动力系统增程器充当备用能源角色，而动力蓄电池作为车辆驱动的主要能源。当动力蓄电池电能不足或输出功率难以满足工况需求时，增程器开始工作，为动力蓄电池充电或直接驱动车辆，从而增加车辆的续驶里程。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种增程式燃料电池电动汽车动力装置及其控制方法，在纯电动汽车的基础上增加一套燃料电池系统，作为增程器，提升电动汽车的续航能力；另一方面，采用智能控制方案控制燃料电池的工作状态，达到节能减排的效果。

技术方案：本发明提供了一种增程式燃料电池电动汽车动力装置，该装置包括：驱动电机、双向变流器、斩波器、动力电池、燃料电池、高压储氢罐、电控阀门、控制器、油门踏板和制动踏板；

所述驱动电机的输出通过变速齿轮箱与电动汽车的传动轴连接，驱动电机的输入与双向变流器的交流输出端连接，双向变流器的直流输入端并联动力电池的输出与斩波器的输出，斩波器的输入与燃料电池的电源输出连接，燃料电池的燃料进口通过电控阀门与高压储氢罐的输出连接，所述控制器的输出分别与电控阀门的控制端口和双向变流器的控制端口连接，控制器输入端分别连接油门踏板和制动踏板的输出信号。

优选的，所述控制器为BP神经网络控制器，其中，BP神经网络的结构为2-5-2结构，即输入层神经元个数为2，中间层为神经元个数为5，输出层神经元个数为2；输入层为信号传递，输出两个控制量y₁和y₂。

优选的，所述动力电池为锂离子电池。