[发明专利]一种改善氢燃料电池汽车供暖的制动能量捕捉器及其供暖方法

说明书

本发明公开了一种改善氢燃料电池汽车供暖的制动能量捕捉器及其供暖方法，所述制动能量捕捉器包括能量捕捉控制器，加热驱动器和加热室，所述加热室与循环水泵、除霜器、驾驶员脚部暖风器和乘客舱暖风器串联在暖风供热管路上构成整车的除霜和供暖系统；所述能量捕捉控制器通过CAN总线或其它通讯总线与整车各系统的控制单元连接；加热驱动器通过高压直流总线连接到整车的高压直流母线上，利用高压直流母线上的电能来加热暖风供热管路中的循环水；在能量捕捉控制器的控制下，能量捕捉控制器在整车制动过程中，择机利用高压直流母线上富余的制动回馈电能并通过加热室来加热暖风供热管路中的循环水为整车各部分的温度控制提供热源。

技术领域

本发明属于氢燃料电池汽车空调暖通技术领域，具体涉及一种改善氢燃料电池汽车供暖的制动能量捕捉器及其供暖方法。

背景技术

氢燃料电池汽车因具有零排放、能量转换效率高、能量来源广泛、加氢速度快和低温适应好等优点，被认为是除锂离子动力电池外不可或缺的新能源汽车动力源发展方向之一，近年来在国内外日益受到重视，我国更把发展氢燃料电池汽车作为新能源汽车示范应用和推广的重要领域。尤其在北方高寒地区的冬季，氢燃料电池汽车比装用锂离子动力电池的纯电动汽车具有更好的环境适应性，自2018年起，在京津冀地区陆续有几百辆氢燃料电池公交车和商用车投入大规模商业化示范运营，这些氢燃料电池汽车的动力系统都采用“燃料电池+锂离子动力电池”的氢-电混合方案。

目前在北方高寒地区运行的燃料电池汽车上，冬季乘客舱采暖主要采用电采暖方式，所需电能靠燃料电池系统发电来提供，这不仅增大了整车所配置的燃料电池系统发电功率，导致氢耗和成本增加，而且随着运行时间长燃料电池性能出现衰减时，开启暖风还会导致整车动力性能下降和锂离子动力电池荷电状态SOC过低，有时为了保证汽车性能，驾驶员被迫关闭电暖风，从而导致乘客在冬季乘坐燃料电池公交车的体验很差。

综上，如何在不额外增大燃料电池系统功率和氢耗的前提下显著改善乘客舱的供暖效果，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种改善氢燃料电池汽车供暖的制动能量捕捉器，其特征在于，所述制动能量捕捉器13包括能量捕捉控制器21，加热驱动器23和加热室22，其中，

所述加热室22与循环水泵11、风挡除霜器14、驾驶员脚部暖风器15和乘客舱暖风器16串联在暖风供热管路17上构成整车的除霜和供暖系统；

所述能量捕捉控制器21通过CAN总线或其它通讯总线29与整车各系统的控制单元连接；

加热驱动器23通过高压直流总线12连接到整车的高压直流母线4上，利用高压直流母线4上的电能来加热暖风供热管路17中的循环水；

在能量捕捉控制器21的控制下，能量捕捉控制器21在整车制动过程中，择机利用高压直流母线4上富余的制动回馈电能并通过加热室22来加热暖风供热管路17中的循环水，热水在循环水泵11的推动下经暖风供热管路17依次分别流过风挡除霜器14、驾驶员脚部暖风器15和乘客舱暖风器16,为整车各部分的温度控制提供热源。

优选的，所述能量捕捉控制器21通过CAN总线或其它通讯总线29分别与燃料电池控制单元24、燃料电池DC-DC变换器的控制单元25、动力电池管理系统26、附件控制单元27、电机控制器28、空调控制单元30和整车控制器31进行通讯连接，所述能量捕捉控制器21接收风挡除霜器开关18、空调暖风开关19和制动开关20的模拟信号。

优选的，制动能量捕捉器13的工作模式包括直接加热模式和捕捉加热模式，其中，直接加热模式是风挡除霜器开关18开启时的工作模式，该模式直接从高压直流母线4上获取电能来加热暖风供热管路17中的循环水，以便迅速利用热风除去风挡玻璃上的冰霜，尽快使氢燃料电池车辆的风挡视野满足安全驾驶要求；