本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

世界范圍內(nèi)的電能危機(jī)和環(huán)境污染問題日趨嚴(yán)重，多年來的實(shí)踐證明，節(jié)能和減排是汽車技術(shù)發(fā)展的主要方向，電力驅(qū)動(dòng)車輛是解決車輛電能危機(jī)與尾氣污染的一個(gè)重要途徑。因此，電力驅(qū)動(dòng)車輛的電能供給系統(tǒng)開發(fā)就顯得尤為重要。在電力驅(qū)動(dòng)車輛的電能供給系統(tǒng)方面，盡管單純使用儲(chǔ)能動(dòng)力電池的電力驅(qū)動(dòng)車輛具有零排放、低噪音和高效率的優(yōu)點(diǎn)，但由于受到儲(chǔ)能電池能量密度低的局限，導(dǎo)致純動(dòng)力電池提供能量供給的車輛不但制造成本高，而且續(xù)航里程短和充電時(shí)間長(zhǎng)。在儲(chǔ)能電池的能量密度得到突破性進(jìn)展前，目前的電能供給系統(tǒng)尚不能滿足人們對(duì)電力驅(qū)動(dòng)車輛的使用需求。

而目前采用增程式車輛的電能供給驅(qū)動(dòng)車輛是一種介于傳統(tǒng)車輛和純動(dòng)力電池提供電能驅(qū)動(dòng)車輛之間的過渡型車輛，兼有兩者的一些優(yōu)點(diǎn)，如低排放、高效率和續(xù)航里程長(zhǎng)等。目前市場(chǎng)上采用增程式的電能驅(qū)動(dòng)車輛主要有兩種方式：采用單一內(nèi)燃機(jī)發(fā)電和單一動(dòng)力電池聯(lián)合提供電能供給；采用儲(chǔ)氫形式的質(zhì)子交換膜燃料電池和單一動(dòng)力電池聯(lián)合提供電能供給。第一種形式雖然它是電力驅(qū)動(dòng)，但也不是零排放的。內(nèi)燃機(jī)發(fā)電也會(huì)有排放污染。第二種形式雖然零排放，但是車載儲(chǔ)氫具有加氫難、危險(xiǎn)系數(shù)高、技術(shù)難度大等諸多局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)采用儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)存氫氣向燃料電池提供氫氣，存在加氫難、危險(xiǎn)系數(shù)高的技術(shù)問題，提供了一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)及其控制方法，其可采用甲醇、乙醇、天然氣等清潔燃料作為能源，解決了加氫難、危險(xiǎn)系數(shù)高的技術(shù)問題。

為了解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)，包括燃料罐、燃料重整反應(yīng)堆、燃料電池發(fā)電機(jī)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、配電單元、電池系統(tǒng)和電能管理控制器，所述燃料罐、燃料重整反應(yīng)堆和燃料電池發(fā)電機(jī)依次通過連接管路連接，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端與燃料電池發(fā)電機(jī)電連接，所述配電單元分別與電池系統(tǒng)、電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出端電連接，所述電能管理控制器分別與燃料電池發(fā)電機(jī)的控制端、電池系統(tǒng)的控制端、配電單元的控制端和整車控制器電連接。

在本技術(shù)方案中，燃料罐存儲(chǔ)甲醇、乙醇或天然氣等清潔燃料。燃料罐中的燃料輸送到燃料重整反應(yīng)堆中后，燃料重整反應(yīng)堆中的燃料在氧氣不足的環(huán)境下在高溫或催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣。燃料重整反應(yīng)堆輸送到燃料電池發(fā)電機(jī)中的一氧化碳和氫氣在600℃～800℃下直接和氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)生電能。DC/DC轉(zhuǎn)換器將燃料電池發(fā)電機(jī)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為電動(dòng)汽車需要的電壓。配電單元用于控制電池系統(tǒng)、電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器之間的電路連通或斷開。

電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)和配電單元工作，與電池系統(tǒng)通信獲取電動(dòng)汽車電池的信息。電能管理控制器還與整車控制器通信獲取整車信息，反饋電能供給系統(tǒng)信息到整車控制器。電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，整車控制器發(fā)送信息給電能管理控制器，電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。

作為優(yōu)選，所述一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)還包括熱能回收裝置，所述熱能回收裝置包括熱交換器、風(fēng)機(jī)、進(jìn)風(fēng)管路和出風(fēng)管路，所述熱交換器的熱媒進(jìn)口、熱媒出口分別與燃料電池發(fā)電機(jī)的排熱系統(tǒng)連接，所述熱交換器的冷媒進(jìn)口通過進(jìn)風(fēng)管路與風(fēng)機(jī)連接，所述熱交換器的冷媒出口與出風(fēng)管路連接，所述出風(fēng)管路上設(shè)有第一出風(fēng)口，所述第一出風(fēng)口通過通氣管路與電池系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口連接，所述第一出風(fēng)口上設(shè)有第一電磁閥，所述電能管理控制器分別與風(fēng)機(jī)和第一電磁閥電連接。

電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，電能管理控制器與電池系統(tǒng)通信獲取電池溫度信息，當(dāng)電池溫度較低時(shí)，電能管理控制器控制第一電磁閥打開，控制風(fēng)機(jī)工作，風(fēng)機(jī)吹入的冷風(fēng)通過熱交換器加熱后成為熱風(fēng)吹入電池系統(tǒng)，給電池加熱，保證電池在較好的充放電性能溫度區(qū)間。

作為優(yōu)選，所述出風(fēng)管路上還設(shè)有第二出風(fēng)口，所述第二出風(fēng)口通過通氣管路與電動(dòng)汽車駕駛室內(nèi)的出氣口連接，所述第二出風(fēng)口上設(shè)有第二電磁閥，所述第二電磁閥與電能管理控制器電連接。電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，用戶可通過整車控制器向電能管理控制器發(fā)送控制信號(hào)，電能管理控制器控制第二電磁閥打開，控制風(fēng)機(jī)工作，風(fēng)機(jī)吹入的冷風(fēng)通過熱交換器加熱后成為熱風(fēng)吹入電動(dòng)汽車駕駛室，給電動(dòng)汽車駕駛室提供暖風(fēng)。

作為優(yōu)選，所述燃料罐用于存儲(chǔ)燃料，所述燃料為甲醇、乙醇或天然氣。

作為優(yōu)選，所述燃料罐輸送到燃料重整反應(yīng)堆中的燃料在氧氣不足的環(huán)境下在高溫或催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣。

作為優(yōu)選，所述燃料重整反應(yīng)堆輸送到燃料電池發(fā)電機(jī)中的一氧化碳和氫氣在600℃～800℃下直接和氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)生電能。

作為優(yōu)選，所述電池系統(tǒng)包括鋰離子電池和電池管理控制模塊。

作為優(yōu)選，所述一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)還包括檢測(cè)燃料電池發(fā)電機(jī)輸出電壓電流的電壓電流檢測(cè)模塊，所述電壓電流檢測(cè)模塊與電能管理控制器電連接。電能管理控制器將檢測(cè)的燃料電池發(fā)電機(jī)輸出電壓、電流數(shù)據(jù)發(fā)送到整車控制器。

作為優(yōu)選，所述配電單元與電池系統(tǒng)之間設(shè)有第一接觸器和第一保險(xiǎn)絲，所述配電單元與DC/DC轉(zhuǎn)換器之間設(shè)有第二接觸器和第二保險(xiǎn)絲，所述電能管理控制器分別與第一接觸器的控制端和第二接觸器的控制端電連接。當(dāng)電池系統(tǒng)輸出的電壓或電流過高時(shí)，電能管理控制器控制第一接觸器斷開，當(dāng)燃料電池發(fā)電機(jī)輸出的電壓或電流過高時(shí)，電能管理控制器控制第二接觸器斷開。

本發(fā)明的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)的控制方法，用于上述的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)，包括以下步驟：當(dāng)電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)工作發(fā)電，通過配電單元控制電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)電連接，電池系統(tǒng)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電；當(dāng)電動(dòng)汽車啟動(dòng)N秒后，電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)電連接，控制電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)斷開連接，燃料電池發(fā)電機(jī)單獨(dú)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電。

燃料電池發(fā)電機(jī)由于工作溫度較高，所以啟動(dòng)時(shí)間較慢，啟動(dòng)時(shí)需要由電池系統(tǒng)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電。

作為優(yōu)選，在燃料電池發(fā)電機(jī)單獨(dú)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電的過程中，當(dāng)燃料電池發(fā)電機(jī)所發(fā)電量不能滿足電動(dòng)汽車需求時(shí)，電能管理控制器通過配電單元控制電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)電連接，燃料電池發(fā)電機(jī)和電池系統(tǒng)都給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電。

本發(fā)明的有益效果是：可采用甲醇、乙醇、天然氣等清潔燃料作為能源，解決了加氫難、危險(xiǎn)系數(shù)高的技術(shù)問題，根據(jù)車輛行駛的不同工況，提供一個(gè)最優(yōu)的供電模式。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種電路原理連接框圖；

圖3是熱能回收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、燃料罐，2、燃料重整反應(yīng)堆，3、燃料電池發(fā)電機(jī)，4、DC/DC轉(zhuǎn)換器，5、配電單元，6、電池系統(tǒng)，7、電能管理控制器，8、電機(jī)系統(tǒng)，9、整車控制器，10、熱交換器，11、風(fēng)機(jī)，12、進(jìn)風(fēng)管路，13、出風(fēng)管路，14、第一電磁閥，15、第二電磁閥，16、電壓電流檢測(cè)模塊，17、報(bào)警模塊，18、第一出風(fēng)口，19、第二出風(fēng)口，20、無線通信模塊。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。

實(shí)施例1：本實(shí)施例的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)，如圖1、圖2所示，包括燃料罐1、燃料重整反應(yīng)堆2、燃料電池發(fā)電機(jī)3、DC/DC轉(zhuǎn)換器4、配電單元5、電池系統(tǒng)6和電能管理控制器7，燃料罐1、燃料重整反應(yīng)堆2和燃料電池發(fā)電機(jī)3依次通過連接管路連接，DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸入端與燃料電池發(fā)電機(jī)3電連接，配電單元5分別與電池系統(tǒng)6、電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)8和DC/DC轉(zhuǎn)換器4的輸出端電連接，電能管理控制器7分別與燃料電池發(fā)電機(jī)3的控制端、電池系統(tǒng)6的控制端、配電單元5的控制端和整車控制器9電連接。

燃料罐用于存儲(chǔ)燃料，所述燃料為甲醇、乙醇或天然氣。燃料罐中的燃料輸送到燃料重整反應(yīng)堆中后，燃料重整反應(yīng)堆中的燃料在氧氣不足的環(huán)境下在高溫或催化劑作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成一氧化碳和氫氣。燃料重整反應(yīng)堆輸送到燃料電池發(fā)電機(jī)中的一氧化碳和氫氣在600℃～800℃下直接和氧化劑反應(yīng)，產(chǎn)生電能。DC/DC轉(zhuǎn)換器將燃料電池發(fā)電機(jī)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為電動(dòng)汽車需要的電壓。配電單元用于控制電池系統(tǒng)、電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)和DC/DC轉(zhuǎn)換器之間的電路連通或斷開。電池系統(tǒng)包括功率型鋰離子電池和電池管理控制模塊，功率型鋰離子電池主要起到“削峰填谷”的作用。

電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)和配電單元工作，與電池系統(tǒng)通信獲取電動(dòng)汽車電池的信息。電能管理控制器還與整車控制器通信獲取整車信息，反饋電能供給系統(tǒng)信息到整車控制器。電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，整車控制器發(fā)送信息給電能管理控制器，電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)工作發(fā)電。

如圖3所示，電能供給系統(tǒng)還包括熱能回收裝置，熱能回收裝置包括熱交換器10、風(fēng)機(jī)11、進(jìn)風(fēng)管路12和出風(fēng)管路13，熱交換器10的熱媒進(jìn)口、熱媒出口分別與燃料電池發(fā)電機(jī)3的排熱系統(tǒng)連接，熱交換器10的冷媒進(jìn)口通過進(jìn)風(fēng)管路12與風(fēng)機(jī)11連接，熱交換器10的冷媒出口與出風(fēng)管路13連接，出風(fēng)管路13上設(shè)有第一出風(fēng)口18，第一出風(fēng)口18通過通氣管路與電池系統(tǒng)6的進(jìn)風(fēng)口連接，第一出風(fēng)口18上設(shè)有第一電磁閥14，電能管理控制器7分別與風(fēng)機(jī)11和第一電磁閥14電連接，出風(fēng)管路13上還設(shè)有第二出風(fēng)口19，第二出風(fēng)口19通過通氣管路與電動(dòng)汽車駕駛室內(nèi)的出氣口連接，第二出風(fēng)口19上設(shè)有第二電磁閥15，第二電磁閥15與電能管理控制器7電連接。

電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，電能管理控制器與電池系統(tǒng)通信獲取電池溫度信息，當(dāng)電池溫度較低時(shí)，電能管理控制器控制第一電磁閥打開，控制風(fēng)機(jī)工作，風(fēng)機(jī)吹入的冷風(fēng)通過熱交換器加熱后成為熱風(fēng)吹入電池系統(tǒng)，給電池加熱，保證電池在較好的充放電性能溫度區(qū)間。

電動(dòng)汽車運(yùn)行過程中，用戶可通過整車控制器向電能管理控制器發(fā)送控制信號(hào)，電能管理控制器控制第二電磁閥打開，控制風(fēng)機(jī)工作，風(fēng)機(jī)吹入的冷風(fēng)通過熱交換器加熱后成為熱風(fēng)吹入電動(dòng)汽車駕駛室，給電動(dòng)汽車駕駛室提供暖風(fēng)。

電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)還包括檢測(cè)燃料電池發(fā)電機(jī)輸出電壓、電流的電壓電流檢測(cè)模塊16和設(shè)置在電動(dòng)汽車駕駛室內(nèi)的報(bào)警模塊17，電能管理控制器7分別與電壓電流檢測(cè)模塊16和報(bào)警模塊17電連接。

電能管理控制器將檢測(cè)的燃料電池發(fā)電機(jī)輸出電壓、電流數(shù)據(jù)發(fā)送到整車控制器。當(dāng)燃料電池發(fā)電機(jī)輸出的電壓或電流過高時(shí)，報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警。

電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)還包括無線通信模塊20，無線通信模塊20與電能管理控制器7電連接。電能管理控制器能通過無線通信模塊與其他設(shè)備進(jìn)行無線通信，用戶可通過智能手機(jī)等終端與電能供給系統(tǒng)通信，獲取數(shù)據(jù)，修改參數(shù)，升級(jí)系統(tǒng)等。

本實(shí)施例的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)的控制方法，用于上述的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)，包括以下步驟：當(dāng)電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)工作發(fā)電，通過配電單元控制電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)電連接，電池系統(tǒng)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電；當(dāng)電動(dòng)汽車啟動(dòng)N秒后，電能管理控制器控制燃料電池發(fā)電機(jī)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)電連接，控制電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)斷開連接，燃料電池發(fā)電機(jī)單獨(dú)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電。

燃料電池發(fā)電機(jī)由于工作溫度較高，所以啟動(dòng)時(shí)間較慢，啟動(dòng)時(shí)需要由電池系統(tǒng)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電。

在燃料電池發(fā)電機(jī)單獨(dú)給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電的過程中，當(dāng)燃料電池發(fā)電機(jī)所發(fā)電量不能滿足電動(dòng)汽車需求時(shí)，電能管理控制器通過配電單元控制電池系統(tǒng)與電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)電連接，燃料電池發(fā)電機(jī)和電池系統(tǒng)都給電動(dòng)汽車的電機(jī)系統(tǒng)供電，當(dāng)電池系統(tǒng)內(nèi)的電池電量不足時(shí)，電能管理控制器通過配電單元控制電池系統(tǒng)與燃料電池發(fā)電機(jī)電連接，燃料電池發(fā)電機(jī)給電池系統(tǒng)充電。

實(shí)施例2：本實(shí)施例的一種電動(dòng)汽車電能供給系統(tǒng)，配電單元5與電池系統(tǒng)6之間設(shè)有第一接觸器和第一保險(xiǎn)絲，配電單元5與DC/DC轉(zhuǎn)換器4之間設(shè)有第二接觸器和第二保險(xiǎn)絲，電能管理控制器7分別與第一接觸器的控制端和第二接觸器的控制端電連接，其余結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同。

當(dāng)電池系統(tǒng)輸出的電壓或電流過高時(shí)，電能管理控制器控制第一接觸器斷開，當(dāng)燃料電池發(fā)電機(jī)輸出的電壓或電流過高時(shí)，電能管理控制器控制第二接觸器斷開。