[发明专利]一种无DC-DC变压器的燃料电池电动摩托车动力系统

说明书

本发明涉及一种无DC‑DC变压器的燃料电池电动摩托车动力系统，该系统包括动力总成框架、高压氢罐、以及设置在动力总成框架上的作为动力源的燃料电池和蓄电池、功率电阻以及防反二极管，所述的高压氢罐通过进氢管路与燃料电池的输入端阳极连接，所述的燃料电池的输出端正极依次通过功率电阻和防反二极管与电机正极连接，输出端负极与电机负极连接，所述的蓄电池为锂电池组，其输出端正负极分别与电机正负极连接。与现有技术相比，本发明具有简化控制逻辑、降低成本、布局合理、利用率高等优点。

技术领域

本发明涉及燃料电池混合动力系统领域，尤其是涉及一种无DC-DC变压器的燃料电池电动摩托车动力系统。

背景技术

近年来，随着全世界范围内极端、异常气候的频繁出现，人们对于环境保护和节能减排的重视程度不断提高，科学家和技术人员正逐渐将更多目光投向新型车用能源技术的探索当中，其中燃料电池是最有发展前景的能源形式。质子交换膜燃料电池是一种通过氢气和氧气在电堆内部进行电化学反应从而产生电能的装置，反应过程产物只有水，因其具有运行温度低、功率密度高、响应快、启动迅速等优点，被认为最适合替代内燃机的车用动力源之一。

小型两轮车辆诸如电动自行车、燃油摩托车等，因其结构简单，价格低廉等优点在亚洲范围内得到人们广泛的欢迎和日常使用，尤其是在中国随物流行业的兴起，其保有量非常大，仅小型电动车保有量已经过亿。燃油摩托车因其排放难以控制，污染较大已逐渐被市场所淘汰，小型纯电摩托车是目前市场的主流。但是纯电摩托车续航里程较短，仅有30～50km左右，且充电时间较长，在使用上带来了不便。燃料电池电动摩托车刚好具有续航里程长的优点，正是希望解决上述的问题，希望能够做到充能时间和燃油摩托车加油时间相当的同时又能做到和纯电摩托车一样节能环保。

质子交换膜燃料电池主要分为水冷和空冷两种，水冷电堆相比于空冷电堆虽然工作稳定性和性能更好，但是体积大，成本比空冷电堆要高很多，因此在轻便摩托车布置空间有限的小型两轮交通工具上采用空冷式(阴极开放式)的燃料电池电堆更为合适。阴极开放式燃料电池的阴极直接暴露在空气中，由进气区域流动的空气为反应提供氧气，而阳极的反应物氢气则是通过高压氢瓶或金属储氢罐经过管路输入到电堆的阳极侧。

由于阴极开放式燃料电池在负载快速变化时的响应速度较慢以及出于防止急加速时电机瞬时大负载对燃料电池造成不可逆的损伤的考虑，燃料电池电动摩托车的动力系统大多采用燃料电池和蓄电池电-电耦合驱动的方案。

目前车用燃料电池动力系统一般采用燃料电池和蓄电池并联的方式，将燃料电池和蓄电池的正极和负极分别与电机母线的正负极相连。为了保证燃料电池和蓄电池功率输出的稳定可控，一般会在燃料电池或蓄电池的输出端加入DC-DC变压器(包括变压和稳压两个比较大的元器件)，通过DC-DC变压器的变压和稳压作用，可以实现燃料电池和蓄电池的输出电压稳定工作并且能够调节负载在二者间分配的比例。但是DC-DC变换器本身体积较大，且成本高昂，如果能在DC-DC变换器从动力系统中去掉将会有利于系统在车内的布置以及降低整车成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种无DC-DC变压器的燃料电池电动摩托车动力系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种无DC-DC变压器的燃料电池电动摩托车动力系统，该系统包括动力总成框架、高压氢罐、以及设置在动力总成框架上的作为动力源的燃料电池和蓄电池、功率电阻以及防反二极管，所述的高压氢罐通过进氢管路与燃料电池的输入端阳极连接，所述的燃料电池的输出端正极依次通过功率电阻和防反二极管与电机正极连接，输出端负极与电机负极连接，所述的蓄电池为锂电池组，其输出端正负极分别与电机正负极连接。