專利名稱：性能優異的氫電混合動力車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種氫電混合動力車。
背景技術：
隨著科學技術的發展，人們的生活水平得到很大提高，但是由于人們過度利用現代交通工具而造成化石能源危機和環境逐步惡化，進而威脅到汽車工業的發展。基于此種情形，尋求一種既能利用可再生能源而又不污染環境的新能源車受到國際社會的極大關注。氫電混合動力車是一種新能源車，而且是一種環保車，它具有能量轉化效率高、環境污染小等優點，從而成為汽車工業研發的熱點。目前純電動車的缺點是續駛里程短、充電時間長；燃料電池車的缺點是低溫啟動性能差、燃料電池壽命短、不能回收制動能量等；油電混合動力車的缺點是仍消耗石油能源這種不可再生資源、排放有害氣體，還不是真正意義上的環保車；燃料電池車示范運行時存在的問題說明，采用一種新的混合動力車，解決目前一些新能源車存在的問題，是非常必要的；而且燃料電池用在分布電站和基站上壽命較長，但是用在汽車上的壽命卻遠遠小于在分布電站上使用，充分說明其工作條件對燃料電池影響較大。目前燃料電池車雖然也有電池，但電池功率較小，只是為了啟動時給儀表供電，帶動風扇供氧、供氫等需要，所以功率較小。此外，燃料電池車和其他車輛一樣，也經常啟停、加減速頻繁等，不僅造成燃料電池壽命大大縮短，而且也使氫氣用量增加。所以，為了提高燃料電池混合動力車(FCHV)動力系統的燃料電池、蓄電池和電機之間工作的協調性，解決整車的動力性、壽命和燃料經濟性問題成為關鍵。它在正常速度行駛狀態由燃料電池系統供應電能，在加速時由充電電池補充電能，而在減速或怠速狀態時這可由燃料電池系統給充電電池充電，其優點是讓燃料電池系統始終保持在恒定輸出功率狀態下運行，即較佳的工作狀態下運行，避免負載響應過度，可提高其運行壽命和獲得小的燃料消耗；同時，充電電池可以確保加速所需要的高功率放電要求，如附加超級電容，還可以回收剎車時的能量；更重要的是有充電電池動力，這樣不僅可在氫氣耗盡且無法馬上加氫時提供動力，大大提高了燃料電池整車的可靠性和方便性。根據目前燃料電池車、純電動車和油電(即內燃機-動力電池)混合動力車運行存在的上述問題，氫電混合動力車是目前一個很好的發展方向。同時，氫電混合動力系統也將是目前燃料電池車發展的一個方向，而且氫電混合動力車繼承了傳統汽車的許多優良性能，如高速度、加速性能、長距離行駛以及安全舒適等，同時克服了純電動汽車以及油電混合動力車的上述缺點，適應了當今社會可持續發展的要求。然而，如何解決混合度問題將成為氫電混合動力車的一個關鍵技術問題，即燃料電池和充電電池兩種動力源的功率如何匹配，才能實現最佳的氫燃料經濟性。目前，燃料電池車是以燃料電池為唯一動力，就像目前大多數汽車以燃油發動機為唯一動力一樣。與目前汽車為了提高節油和降低排放，而出現了油電混合動力車(即內燃機-充電電池)類似，為了解決目前燃料電池車燃料電池壽命短，啟動時功率低，加速慢，反復啟動時耗氫量大等不足，我們提出了一種燃料電池-充電電池混合動力車，我們將其簡稱為氫電混合動力車。該充電電池具有較大的功率，能在車輛剛啟動且速度較低時為主帶動車輛行駛，而且在氫燃料耗盡時，還可單獨提供動力，供車輛行駛到加氫站。能很好解決目前燃料電池車存在的不足，是未來燃料電池車一個很好的發展方向，將大大促進燃料電池車的發展。目前，供氫電混合動力車用的燃料電池已不是問題，用的充電電池和超級電容也不是問題，關鍵是燃料電池和二次(充電)電池的匹配及混合問題。所謂混合度是指多動力源系統共同驅動車輛時，涉及到動力源功率匹配的問題，即混合度的問題，具體到氫電混合動力車，也就是說根據電機功率，選擇多大功率的燃料電池和多大功率的電池問題。在滿足車輛動力性指標的前提下，考慮到滿足車輛行駛時的各種工況和路況等因素，實現最低的燃料消耗和最長電池壽命
發明內容
本發明的目的在于提供一種氫燃料經濟性好，性能好的性能優異的氫電混合動力車。本發明的技術解決方案是
一種性能優異的氫電混合動力車，包括氫電動力源，其特征是所述氫電動力源是燃料電池和二次電池兩種動力源混合的混合動力源；所述二次電池是鉛酸蓄電池、鎳氫電池或鋰電池；燃料電池和鉛酸蓄電池或鎳氫電池兩種動力源混合時的混合動力源的混合度范圍為O. 4-0. 7 ;燃料電池和鋰電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度范圍為O. 5-0. 8。在滿足車輛動力性要求(最高車速> 90km/h，百公里加速時間< 13. 6s，爬坡度> 25%)的前提下，氫燃料經濟性最佳。說明二次電池即充電池，也叫蓄電池等。燃料電池和鉛酸(或鎳氫)蓄電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度為
O.597。在滿足車輛動力性要求(最高車速彡90km/h，百公里加速時間彡13. 6s，以16.1km/h爬坡時的爬坡度> 25%)的前提下，氫燃料經濟性最佳。燃料電池和鋰電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度為0.694。在滿足車輛動力性要求(最高車速彡90km/h，百公里加速時間< 13. 6s，以32. 2km/h爬坡時的爬坡度^ 25%)的前提下，氫燃料經濟性最佳。混合度等于燃料電池功率除以電機峰值功率，電機峰值功率等于燃料電池功率與充電電池功率之和。混合度控制通過軟件編寫和車載電腦系統根據車輛行駛狀態來控制執行單元實行動力混合。本發明氫燃料經濟性好，性能好，電池壽命長。下面結合實施例對本發明作進一步說明。
具體實施例方式實施例1 :燃料電池和鉛酸電池兩種動力源混合
一種氫電混合動力轎車，采用燃料電池和鉛酸蓄電池兩種動力源混合的混合動力源，燃料電池和鉛酸蓄電池的功率分別為37kW和25kW，此時混合度為O. 597，在FTP(美國工況)和ECE_EUDC (歐洲工況)兩種工況下百公里氫消耗最少，達到64. 8L和65. 9L，此時最高車速彡90km/h，百公里加速時間為13. 5s，以16. lkm/h爬坡時的爬坡度為28. 1%，滿足車輛動力性要求。實施例2 :燃料電池和鋰電池兩種動力源混合
一種氫電混合動力轎車，采用燃料電池和鋰電池兩種動力源混合的混合動力源；燃料電池和鋰電池的功率分別為43kW和19kW，此時混合度為O. 694，在FTP (美國工況)和ECE_EUDC (歐洲工況)兩種工況下百公里氫消耗最少，分別達到42. 8L和43. 6L，此時最高車速彡90km/h，百公里加速時間為13. 3s，以32. 2km/h爬坡時的爬坡度為34. 7%，滿足車輛動力 性要求。
權利要求
1.一種性能優異的氫電混合動力車，包括氫電動力源，其特征是所述氫電動力源是燃料電池和二次電池兩種動力源混合的混合動力源；所述二次電池是鉛酸蓄電池、鎳氫電池或鋰電池；燃料電池和鉛酸蓄電池或鎳氫電池兩種動力源混合時的混合動力源的混合度范圍為0. 4-0. 7 ;燃料電池和鋰電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度范圍為0.5—0. 8 o
2.根據權利要求1所述的性能優異的氫電混合動力車，其特征是所述二次電池為鉛酸蓄電池時，燃料電池和鉛酸蓄電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度為0. 597。
3.根據權利要求1所述的性能優異的氫電混合動力車，其特征是燃料電池和鋰電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度為0. 694。
全文摘要
本發明公開了一種性能優異的氫電混合動力車，包括氫電動力源，所述氫電動力源是燃料電池和二次電池兩種動力源混合的混合動力源；燃料電池和鉛酸電池或鎳氫電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度范圍為0.4-0.7；燃料電池和鋰電池兩種動力源混合的混合動力源的混合度范圍為0.5-0.8。在滿足車輛動力性要求(最高車速≥90km/h，百公里加速時間≤13.6s，爬坡度≥25%)的前提下，氫燃料經濟性和電池壽命最佳。
文檔編號B60L11/18GK103010043SQ20121052862
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者黃明宇, 馮小保, 厲丹彤, 問朋朋, 馬駿, 廖萍, 倪紅軍, 周一丹, 朱昱 申請人:南通大學