阅读说明：本技术 一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统 (Fuel cell energy management system of hydrogen energy automobile ) 是由 祯昌辰隆 魏跃晖 范华明 张永波 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统,涉及氢燃料新能源技术领域,当发动机驱动车轮转动时,发动机与发电机之间的动力断开,当汽车在行驶过程中制动时,发动机亦相应的不驱动车轮转动,同时发动机与发电机传动连接,使发动机空转的动能带动发电机转动,产生的电能通过电池组储存起来,同时通过DC-DC双向变换器对超级电容进行充电,最大限度实现能量的回收,避免氢燃料电池反应堆产生的多余电能被浪费,当电动汽车起步、加速需要大功率电能时,总控制系统分别给出信号至电池监控单元和电容控制单元,通过电池组和超级电容辅助参与放电,补充部分发动机所需要的功率,从而使本发明与传统技术相比,提高了能量的利用率。(The invention discloses a fuel cell energy management system of a hydrogen energy automobile, which relates to the technical field of new energy of hydrogen fuel, when an engine drives wheels to rotate, the power between the engine and a generator is disconnected, when the automobile is braked in the driving process, the engine also does not drive the wheels to rotate correspondingly, and simultaneously the engine is in transmission connection with the generator, so that the kinetic energy generated by the idling of the engine drives the generator to rotate, the generated electric energy is stored through a battery pack, and simultaneously a super capacitor is charged through a DC-DC bidirectional converter, the recovery of the energy is realized to the maximum extent, the waste of redundant electric energy generated by a hydrogen fuel cell reactor is avoided, when the electric automobile needs high-power electric energy for starting and accelerating, a master control system respectively gives signals to a battery monitoring unit and a capacitor control unit, and the electric energy is discharged through the battery pack and the super capacitor, the power required by part of the engine is supplemented, so that the invention improves the utilization rate of energy compared with the prior art.)

一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统

技术领域

本发明涉及氢燃料新能源技术领域，尤其涉及一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统。

背景技术

氢燃料电池汽车以其较高的能量转化效率和几乎零排放污染的优点越来越被人们喜爱，可以预见，随着汽车技术的发展，氢燃料电池汽车的应用将越来越广泛，通常情况下氢燃料电池汽车以氢燃料电池反应堆为主要能量源，电池为辅助能量源，然而汽车在行驶过程中经常需要制动，通过氢燃料电池反应堆产生的多余电能只能浪费掉，并且现有技术中还存在能量利用率不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于回收氢燃料电池反应堆产生的多余电能，提高能量的利用率。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统，包括：

氢燃料电池反应堆，其将所接收到的氢气和氧气转化为氢燃料汽车所需要的电能；

储氢罐，其通过连接管与氢燃料电池反应堆连通，为氢燃料电池反应堆提供氢气；

控制阀，其设置在储氢罐与氢燃料电池反应堆之间的连接管上，控制氢气输送的流量以及通断；

氧气供给系统，其通过连接管与氢燃料电池反应堆连通，为氢燃料电池反应堆提供氧气；

电控模块，其与氢燃料电池反应堆电性连接，控制氢燃料电池反应堆中电能输出的电压和功率；

发动机，其与电控模块电性连接，氢燃料电池反应堆产生的电能通过电控模块驱动发动机转动，从而带动车轮转动；

发电机，当发动机驱动车轮转动时，发动机与发电机之间的动力断开，当发动机不驱动车轮转动时，发动机与发电机传动连接；

电池组，其与发电机电性连接，用于储存发电机产生的电能；

电池监控单元，其与电池组信号连接，电池监控单元控制电池组的充放电；

DC-DC双向变换器，其与发电机电性连接，用于与电机进行双向充放电；

超级电容，其与DC-DC双向变换器电性连接；

电容控制单元，超级电容和DC-DC双向变换器分别与电容控制单元信号连接，控制超级电容的充放电；

总控制系统，电池监控单元和电容控制单元分别与总控制系统信号连接。

进一步地，所述主储氢罐或备用储氢罐提供的氢气导入氢燃料电池反应堆作为负极，氧气供给系统提供的氧气导入氢燃料电池反应堆作为正极，在正极与负极之间发生反应产生电能。

进一步地，所述电池监控单元和电容控制单元通过CAN总线与总控制系统进行数据通讯。

进一步地，所述电池监控单元还包括温度传感器、电压传感器和电流传感器，温度传感器、电压传感器和电流传感器分别用于监测电池组的温度、电压和电流，并将监测信息发送至总控制系统进行分析与处理。

进一步地，所述氧气供给系统包括空气过滤系统和制氧系统，所述空气过滤系统将空气过滤之后，输送至制氧系统，通过制氧系统将空气中的氧气提取出来，并输送至氢燃料电池反应堆。

进一步地，还包括排水系统，氢气和氧气在氢燃料电池反应堆内部发生反应之后产生的水通过排水系统排出。

进一步地，还包括充气装置，所述充气装置与主储氢罐的进气端连通。

进一步地，所述总控制系统采用微处理器。

本发明的有益效果为：本发明通过储氢罐为氢燃料电池反应堆提供氢气，通过氧气供给系统为氢燃料电池反应堆提供氧气，从而使氢燃料电池反应堆持续产生电能，通过电控模块将电压控制在稳定的范围之后，使发动机通电工作，从而带动车轮转动；当发动机驱动车轮转动时，发动机与发电机之间的动力断开，氢燃料电池反应堆持续产生的电能转化为发动机的动能；当汽车在行驶过程中制动时，发动机亦相应的不驱动车轮转动，同时发动机与发电机传动连接，使发动机空转的动能带动发电机转动，产生的电能通过电池组储存起来，同时通过DC-DC双向变换器对超级电容进行充电，最大限度实现能量的回收，避免氢燃料电池反应堆产生的多余电能被浪费，当电动汽车起步、加速需要大功率电能时，总控制系统分别给出信号至电池监控单元和电容控制单元，通过电池组和超级电容辅助参与放电，补充部分发动机所需要的功率，从而使本发明与传统技术相比，提高了能量的利用率。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1所示的一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统，包括：

氢燃料电池反应堆，其将所接收到的氢气和氧气转化为氢燃料汽车所需要的电能；其中所述主储氢罐或备用储氢罐提供的氢气导入氢燃料电池反应堆作为负极，氧气供给系统提供的氧气导入氢燃料电池反应堆作为正极，在正极与负极之间发生反应产生电能；

储氢罐，其通过连接管与氢燃料电池反应堆连通，为氢燃料电池反应堆提供氢气；

充气装置，所述充气装置与主储氢罐的进气端连通；

控制阀，其设置在储氢罐与氢燃料电池反应堆之间的连接管上，控制氢气输送的流量以及通断；

氧气供给系统，其通过连接管与氢燃料电池反应堆连通，为氢燃料电池反应堆提供氧气；

排水系统，氢气和氧气在氢燃料电池反应堆内部发生反应之后产生的水通过排水系统排出；

电控模块，其与氢燃料电池反应堆电性连接，控制氢燃料电池反应堆中电能输出的电压和功率；

发动机，其与电控模块电性连接，氢燃料电池反应堆产生的电能通过电控模块驱动发动机转动，从而带动车轮转动；

发电机，当发动机驱动车轮转动时，发动机与发电机之间的动力断开，当发动机不驱动车轮转动时，发动机与发电机传动连接；

电池组，其与发电机电性连接，用于储存发电机产生的电能；

电池监控单元，其与电池组信号连接，电池监控单元控制电池组的充放电；

DC-DC双向变换器，其与发电机电性连接，用于与电机进行双向充放电；

超级电容，其与DC-DC双向变换器电性连接；

电容控制单元，超级电容和DC-DC双向变换器分别与电容控制单元信号连接，控制超级电容的充放电；

总控制系统，所述总控制系统采用微处理器，电池监控单元和电容控制单元分别与总控制系统信号连接。

所述电池监控单元和电容控制单元通过CAN总线与总控制系统进行数据通讯，CAN总线使通讯数据准确、稳定。

通过储氢罐为氢燃料电池反应堆提供氢气，通过氧气供给系统为氢燃料电池反应堆提供氧气，从而使氢燃料电池反应堆持续产生电能，通过电控模块将电压控制在稳定的范围之后，使发动机通电工作，从而带动车轮转动。

当发动机驱动车轮转动时，发动机与发电机之间的动力断开，氢燃料电池反应堆持续产生的电能转化为发动机的动能；当汽车在行驶过程中制动时，发动机亦相应的不驱动车轮转动，同时发动机与发电机传动连接，使发动机空转的动能带动发电机转动，产生的电能通过电池组储存起来，同时通过DC-DC双向变换器对超级电容进行充电，最大限度实现能量的回收，避免氢燃料电池反应堆产生的多余电能被浪费，当电动汽车起步、加速需要大功率电能时，总控制系统分别给出信号至电池监控单元和电容控制单元，通过电池组和超级电容辅助参与放电，补充部分发动机所需要的功率，从而使本发明提高了能量的利用率。

所述电池监控单元还包括温度传感器、电压传感器和电流传感器，温度传感器、电压传感器和电流传感器分别用于监测电池组的温度、电压和电流，并将监测信息发送至总控制系统进行分析与处理。

所述氧气供给系统包括空气过滤系统和制氧系统，所述空气过滤系统将空气过滤之后，输送至制氧系统，通过制氧系统将空气中的氧气提取出来，并输送至氢燃料电池反应堆。

本发明的工作原理为：通过充气装置向储氢罐内充入氢气，通过储氢罐为氢燃料电池反应堆提供氢气，通过氧气供给系统为氢燃料电池反应堆提供氧气，从而使氢燃料电池反应堆持续产生电能，通过电控模块将电压控制在稳定的范围之后，使发动机通电工作，从而带动车轮转动。

当发动机驱动车轮转动时，发动机与发电机之间的动力断开，氢燃料电池反应堆持续产生的电能转化为发动机的动能；当汽车在行驶过程中制动时，发动机亦相应的不驱动车轮转动，同时发动机与发电机传动连接，使发动机空转的动能带动发电机转动，产生的电能通过电池组储存起来，同时通过DC-DC双向变换器对超级电容进行充电，最大限度实现能量的回收，避免氢燃料电池反应堆产生的多余电能被浪费。

当电动汽车起步、加速需要大功率电能时，总控制系统分别给出信号至电池监控单元和电容控制单元，通过电池组和超级电容辅助参与放电，补充部分发动机所需要的功率。

以上所述并非对本发明的技术范围作任何限制，凡依据本发明技术实质对以上的实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。