一種新型燃料電池混合動力電動汽車能量管理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型燃料電池混合動力電動汽車能量管理系統，特別涉及一種燃料電池與太陽能聯合供電能量管理系統，屬于新能源技術領域。
【背景技術】
[0002]能源與環境是人類賴以生存的物質基礎，隨著社會工業化進程不斷發展，能源危機和環境污染是人類面臨的兩大難題。汽車燃油的燃燒消耗了大量的石油資源，同時排放了大量的有害氣體，嚴重污染了人類生存的環境。近年來，新能源汽車不斷涌現，如插電式混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車以及混合動力電動汽車等。以日本為代表的插電式油電混合動力汽車已經量產多年，在其他新能源汽車技術不成熟的情況下，該類型的電動汽車僅作為一種過渡的新能源汽車。純電動汽車在國內市場漸漸開始發展，由于目前的配套設施并不完善和一些關鍵技術需要進一步研究，阻礙了純電動汽車的發展。荷蘭埃因霍溫科技大學的團隊設計了全球首輛太陽能家用汽車，可容納一家四口，在晴天可行駛672公里，驗證了太陽能電動汽車的可行性，為太陽能電動汽車的發展奠定了基礎。燃料電池汽車成為新能源汽車研究的重點之一，2008年北京奧運會，國產燃料電池汽車示范運行。燃料電池動力系統是核心部分，目前國內燃料電池汽車相關的研究新成果不斷涌現。簡言之，目前新能源汽車技術不夠成熟，成本高，消費者的接受度低，新能源電動汽車需要依靠政府的補貼才能得以發展。為解決能源危機和環境污染，一個重要且可行的方法就是大力發展新能源電動汽車，降低新能源電動汽車的成本，改進新能源電動汽車的技術，使得新能源汽車運行可靠、價格低廉，所以新型的新能源電動汽車及相關的系統成為研究熱點和重點。
[0003]目前我國的汽車市場發展狀況是:汽車增長速度快，能源需求日益膨脹，能源危機日益顯著，并且室內停車位數量非常少，導致的結果是大多數汽車暴曬于路邊。從而使得汽車車內氣溫高，車內氣味難聞，甚至產生有害氣體，尤其是在炎熱的夏天。
【發明內容】
[0004]發明目的:針對上述現有技術存在新能源電動汽車成本高與市場接受度低的問題與不足，本發明的目的是提供一種新型燃料電池混合動力電動汽車能量管理系統。
[0005]技術方案:為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種新型燃料電池混合動力電動汽車能量管理系統，包括:
[0006]儲氫裝置，儲存電動汽車所需的燃料氫氣，由高壓儲氫罐構成；
[0007]燃料電池子系統，將氫燃料的化學能轉化為直流電能，由燃料電池堆和輔助設備構成；
[0008]高壓直流DC / DC變換器，將燃料電池的直流電能變換為高壓直流電能，由DC /DC升壓電路構成；
[0009]動力鋰電池組，用于燃料電池輔助設備的供電和作為驅動電機的輔助能源，并在汽車制動時，回收制動能，由鋰離子電池串并聯構成；
[0010]驅動電機，用于驅動車輛，將電能轉換為機械能，由永磁同步電機構成；
[0011]雙向變換器，用于將燃料電池的直流電能變換為驅動電機所需要的交流電能，并在車輛制動時，為車輛制動能回收提供能量傳輸通道；
[0012]直流降壓DC / DC變換器，將燃料電池的直流電能變換為穩定的24V車用電源，并給車用負載供電，由降壓型DC / DC變換器構成；
[0013]直流升壓DC / DC變換器，將光伏發電子系統的直流電能轉為為高壓直流電能，以滿足動力鋰電池組的充電，并實現光伏發電子系統的最大功率跟蹤控制，由升壓型DC / DC變換器構成；
[0014]車載蓄電池，用于汽車車用負載的供電，如雨刷、電動天窗，中控等供電，由鉛酸車載電池構成。
[0015]能量管理控制系統，用于控制電動汽車燃料電池、動力鋰電池組、光伏電池的供電與負載的功率需求平衡，由高性能的DSP芯片構成；
[0016]光伏發電子系統，將太陽輻射能轉換為電能，由光伏電池串并聯構成；
[0017]車用負載，為汽車常用的負載，如收音機、車燈、雨刷等。
[0018]其中，所述燃料電池子系統由燃料電池堆和輔助設備構成，儲氫裝置用管道與燃料電池子系統的燃料電池堆的陽極連接，燃料電池子系統的輔助設備由電纜與動力鋰電池組輸出連接。燃料電池子系統的輸出通過電纜與高壓直流DC / DC變換器的輸入連接，高壓直流DC / DC變換器輸出與雙向變換器的輸入連接，雙向變換器的輸出與驅動電機連接。高壓直流DC / DC變換器的輸出與直流降壓DC / DC變換器輸入連接，直流降壓DC / DC變換器的輸出與車載蓄電池和車用負載連接、光伏發電子系統的輸出與直流升壓DC / DC變換器的輸入連接，直流升壓DC / DC變換器輸出與動力鋰電池組的輸入和直流降壓DC /DC變換器的輸入連接。
[0019]本發明與現有技術相比，有益效果:
[0020](I)實現燃料電池與太陽能光伏發電共同給電動汽車供電，無污染。
[0021](2)當電動汽車存放在露天的停車場時，可以將太陽能轉換為電能存儲于動力鋰電池組中。
[0022](3)系統可靠性高，適應環境能量強，動力輸出特性好。
[0023](4)系統可實現制動能回收，提高能源利用效率。
[0024](5)系統具有能量管理控制系統，實現功率平衡控制，即控制燃料電池、光伏發電、動力鋰電池與負載的功率平衡。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明結構示意圖；
[0026]圖中有儲氫裝置1、燃料電池子系統2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅動電機5、雙向變換器6、直流降壓DC / DC變換器7、車載蓄電池組8、能量管理控制系統9、車用負載10、光伏發電子系統11、直流升壓DC / DC變換器12。
[0027]圖2為新型燃料電池混合動力電動汽車加速時燃料電池與動力鋰電池共同輸出功率。
[0028]圖中有:燃料電池子系統2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅動電機5、雙向變換器6。
[0029]圖3為新型燃料電池混合動力電動汽車輕載時，燃料電池子系統給動力鋰電池組充電過程。
[0030]圖中有:燃料電池子系統2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅動電機5、雙向變換器6。
[0031]圖4為新型燃料電池混合動力電動汽車制動時,制動能回收過程。
[0032]圖中有:燃料電池子系統2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅動電機5、雙向變換器6
[0033]圖5為新型燃料電池混合動力電動汽車受到光照時，光伏輸出功率。
[0034]圖中有:燃料電池子系統2、高壓直流DC / DC變換器3、動力鋰電池組4、驅動電機5、雙向變換器6、直流降壓DC / DC變換器7、車載蓄電池組8、車用負載10、光伏發電子系統11、直流升壓DC / DC變換器12。
[0035]圖6為新型燃料電池混合動力系統能量管理控制系統結構。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖，進一步闡明本發明。
[0037]如圖1所示，燃料電池子系統2由燃料電池堆和輔助設備構成，儲氫裝置I由管道與燃料電池子系統2的燃料電池堆的陽極連接，燃料電池子系統2的輔助設備由電纜與動力鋰電池組4輸出連接，動力鋰電池組4在燃料電池子系統2啟動時給其輔助設備供電，以便燃料電池子系統2啟動。燃料電池子系統2的輸出通過電纜與高壓直流DC / DC變換器3的輸入連接，高壓直流DC / DC變換器3輸出與雙向變換器6的輸入連接，雙向變換器6的輸出與驅動電機5連接。至此，完成了燃料電池子系統2給驅動電機5的供電。
[0038]高壓直流DC / DC變換器3的輸出與直流降壓DC / DC變換器7的輸入連接，直流降壓DC / DC變換器7的輸出與車載蓄電池8和車用負載10連接，此電路完成了燃料