[实用新型]一种后备储能式车用燃料电池混合动力系统

说明书

本实用新型公开了一种后备储能式车用燃料电池混合动力系统，包括燃料电池电堆及控制单元、氢气储存及管路单元、锂电池组及电池管理单元、后备锂电池组单元、车辆控制器和操作及显示单元；通过将为燃料电池辅机供电的机能独立，增加了另一组小容量的锂电池组为燃料电池系统供电及吸收燃料电池待机工作时的多余能量。本实用新型能够有效维持燃料电池的全时段正常运行，避免停机，提高了系统可靠性及安全性；避免燃料电池停机引起频繁启停减少燃料电池寿命。

技术领域

本实用新型属于燃料电池混合动力技术领域，尤其涉及一种后备储能式车用燃料电池混合动力系统。

背景技术

在燃料电池动力车中，燃料电池电堆的成本占据了主要因素，在目前技术环境下，电堆实际寿命通常在2000-5000小时之间，并与工况中的启停及剧烈变载有关，为燃料电池提供一个平稳的工作状态，能极大地延长燃料电池工作寿命及供电系统的可靠稳定程度。为使燃料电池在复杂工况下能维持平稳的工作环境，通常使用锂电池与燃料电池组合成混合动力系统，由锂电池提供剧烈变化的功率需求分量，燃料电池提供稳定的功率需求分量，同时多个供电源也提高了供电系统整体的可靠性。

不同于锂电池等传统储能系统，燃料电池发电系统在工作中往往需要向辅助燃料电池电堆工作的燃料电池控制器等辅机设备供电来维持系统运行。由于燃料电池发电系统存在一定不稳定性，需要提供后备储能提高系统稳定性，目前车用燃料电池混合动力系统中，一般使用锂电池作为为燃料电池辅机系统供电的动力源。

但在实际使用中往往会出现锂电池电量不足或锂电池出现故障而导致燃料电池无法正常启动的现象；并且在车辆运行过程中，经常出现上下车等系统短暂停止的状态，也大大影响了燃料电池的自身寿命。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种后备储能式车用燃料电池混合动力系统，能够有效维持燃料电池的全时段正常运行，避免停机，提高了系统可靠性及安全性；避免燃料电池停机引起频繁启停减少燃料电池寿命。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种后备储能式车用燃料电池混合动力系统，包括燃料电池电堆及控制单元、氢气储存及管路单元、锂电池组及电池管理单元、后备锂电池组单元、车辆控制器和操作及显示单元；

所述燃料电池电堆及控制单元包括燃料电池、燃料电池控制器和燃料电池管理器，所述氢气储存及管路单元连接至燃料电池的氢气入口，所述燃料电池的供电端通过燃料电池管理器连接至车辆动力装置，所述后备锂电池组单元的供电端通过燃料电池控制器连接至燃料电池，所述燃料电池控制器与车辆控制器信号连接；

所述锂电池组及电池管理单元包括动力锂电池组和动力锂电池管理器，动力锂电池组通过动力锂电池管理器连接至车辆动力装置，所述动力锂电池管理器检测动力锂电池状态信息并将检测的信息传达给车辆控制器；

所述后备锂电池组单元包括后备锂电池和后备电池管理器，所述后备锂电池管理器分别连接燃料电池和后备锂电池，且所述后备锂电池连接至燃料电池控制器；所述后备锂电池管理器与车辆控制器信号连接；

所述车辆控制器接收车辆控制器、动力锂电池管理器和后备电池管理器传递的数据信息，输出开关信号至燃料电池控制器和燃料电池管理器；

所述操作及显示单元包括操作设备、车辆控制器和显示器，所述操作设备和显示器均连接至车辆控制器；所述操作设备将操作信号送入车辆控制器，车辆控制器控制车辆运行，由显示器显示参数。

进一步的是，所述燃料电池管理器、动力锂电池管理器和后备电池管理器均为电能变换器；控制各处电能的供给工况。

进一步的是，所述氢气储存及管路单元包括高压氢气储气罐和氢气管路，所述高压氢气储气罐通过氢气管路连通燃料电池氢气入口；为燃料电池提供稳定的氢气能源，提高了燃料电池的寿命。