CN113580960A - 一种氢能燃料电池卡车驱动系统和卡车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氢能燃料电池卡车驱动系统，驱动系统主要包括：燃料电池系统、整车控制器、高压动力电池、储氢系统、五合一控制器、低压蓄电池、交流/直流充电口、一体式集成桥。各高压部件间留有足够的安全距离，降低了相互干扰的可能性，车架两侧预留有充足的低压线束布局空间，与高压系统之间距离最大化，最大程度降低高压系统对低压系统的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料汽车技术领域，具体涉及一种氢能燃料电池卡车驱动系统和卡车。
背景技术
燃油卡车高排放，污染大，而氢能源卡车能够完全实现零污染、零排放，储能时间短，续航里程长，是未来新能源汽车的发展方向之一。氢能燃料电池卡车驱动系统主要包括：燃料电池系统、储氢系统、整车控制器、高压动力电池、驱动电机、电机控制器及高压配电等，需要很大的布置空间，对于全功率的燃料电池系统，实现长续航就得进一步增加储氢系统的储量，因而体积就得进一步增加。传统纯电动卡车驱动系统架构一般采用直驱方式，将电机布置在车架中部，动力通过传动轴输入给后桥差速器，实现整车驱动；高压动力电池布置在车架的两侧或驾驶室后方的车架上；电机控制器及高压配电箱布置在驾驶室下方的车架上。按照这种动力系统布置方法燃料电池系统和储氢系统没有足够的布置空间，强行安装之下势必会导致高压系统与低压系统没有足够的预留空间，造成安装维护困难，且各部件间存在相互干扰，严重影响车辆安全。
发明内容
本发明解决的一个主要问题是传统动力系统布置方法中燃料电池系统和储氢系统没有足够的布置空间，强行安装导致高压系统与低压系统没有足够的预留空间，造成安装维护困难，且各部件间存在相互干扰，严重影响车辆安全的问题。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种氢能燃料电池卡车驱动系统，包括：燃料电池系统、整车控制器、高压动力电池、第一储氢瓶、第二储氢瓶、备用储氢瓶、五合一控制器、低压蓄电池、充电口、一体式驱动车桥；
所述燃料电池系统与所述第一储氢瓶、所述第二储氢瓶、所述备用储氢瓶和所述五合一控制器连接；
所述五合一控制器集成了空调压缩机控制器、空调PTC、高压转向控制器、DC/DC和高压配电功能；
所述高压动力电池安装在车架中部，所述五合一控制器安装在高压动力电池和所述一体式驱动车桥的中间，所述第一储氢瓶和所述第二储氢瓶位于所述高压电池包的左右两侧，所述低压蓄电池安装在所述第一储氢瓶的后侧，所述充电口安装在所述第二储氢瓶的后侧。
进一步地，所述五合一控制器用于分别控制空调压缩机、空调加热器、DC/DC转换器，以及控制卡车实现高压转向和高压配电功能。
进一步地，所述一体式驱动车桥集成电机、电机控制器、减速器、差速器和车桥于一体，且所述电机的输出轴与所述车桥的输出轴同轴线。
进一步地，所述电机、减速器和差速器集成在所述车桥的桥壳内，所述电机控制器集成在所述桥壳上。
进一步地，所述五合一控制器通过高压动力线与所述燃料电池系统、所述高压动力电池和所述电机控制器连接。
进一步地，所述五合一控制器通过动力线与所述充电口相连。
进一步地，所述五合一控制器通过线束与所述低压蓄电池相连。
进一步地，所述整车控制器通过CAN总线分别与所述燃料电池系统的控制器、所述高压动力电池的控制器和所述电机控制器连接，用于控制所述燃料电池系统和所述高压动力电池的放电功率分配，并控制电机驱动和回馈。
进一步地，所述氢能燃料电池卡车驱动系统还设有备用储氢罐，所述备用储氢罐设置在车架尾部，与所述燃料电池系统相连。
根据本发明的另一个方面,还公开一种氢能燃料电池卡车，所述氢能燃料电池卡车包括车架和装配在所述车架上的如前述的氢能燃料电池卡车驱动系统，所述氢能燃料电池卡车驱动系统运行时用于驱动所述氢能燃料电池卡车行驶。
本发明采用五合一控制器和一体式驱动车桥，一体式驱动车桥的结构紧凑，系统效率高，成本低，安全可靠，使得各高压部件间留有足够的安全距离，降低了相互干扰的可能性，车架两侧预留有充足的低压线束布局空间，与高压系统之间距离最大化，最大程度降低高压系统对低压系统的干扰。整个车架有三个区域可以安装储氢瓶，能满足全功率燃料电池系统长续航里程的需要。
附图说明
本发明构成说明书的一部分附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明实施例中氢能燃料电池卡车驱动系统的布置示意图。
图1中，1、燃料电池系统；2、整车控制器；3、第一储氢瓶；4、高压动力电池；5、第二储氢瓶；6、五合一控制器；7、低压蓄电池；8、交流/直流充电口；9、一体式驱动车桥；10备用储氢罐。
具体实施方式
下面将结合附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例一，如图1所示，为氢能燃料电池卡车驱动系统的布置结构示意图，
燃料电池系统和整车控制器安装在驾驶室下方，便于安装与维护，缩短了整车控制器到驾驶室的低压线束；高压动力电池包安装在车架中部，五合一控制器安装在车架中后部位于高压动力电池的正后方；第一储氢瓶和第二储氢瓶分别位于高压电池包的两侧；低压蓄电池安装在右侧氢瓶的正后方；交流或直流充电口安装在左侧氢瓶后部；电机、电机控制器、减速器、差速器和车桥集成在一起，且电机的输出轴与车桥输出轴同轴线；车架尾部还有一个备用储氢罐，该备用储氢瓶与燃料电池系统的电堆相连，用于提升整车续航里程。
前述的五合一控制器，集成了空调压缩机控制器、空调PTC、高压转向控制器、DC/DC转换器和高压配电功能，结构合理，体积小，成本低。
燃料电池系统、高压动力电池和电机控制器通过高压动力线与五合一控制器连接，交流或直流充电口通过动力线与五合一控制器相连；交流/直流充电口用于给高压动力电池充电；五合一控制器通过线束与低压蓄电池连接，其中的DC/DC用于给低压蓄电池补电；燃料电池作为驱动车辆行驶的主要电力来源，通过五合一控制器配电使电机驱动；高压动力电池作为辅助能源，主要用于储存电机在回馈过程中产生的电能，然后再输出电能驱动电机。
整车下电过程中，管路中残余的氢气通过燃料电池发电给高压动力电池充电，提高了氢气的利用率，降低了整车的使用成本。
整车控制器通过CAN总线与燃料电池系统控制器、高压动力电池控制器、电机控制器连接(图中未示出)，控制燃料电池和高压动力电池的放电功率分配，控制电机驱动和回馈。
在一些实施例中，氢能燃料电池卡车驱动系统中，主要包括前述实施例一中的：燃料电池系统、整车控制器、高压动力电池、储氢系统、五合一控制器、低压蓄电池、交流/直流充电口、一体式驱动集成桥；一体式驱动集成桥主要包含电机、电机控制器、减速器、差速器和车桥，电机、减速器和差速器集成在桥壳内，电机控制器集成在桥壳上，通过常规电子元器件的连接方式连接，结构紧凑，系统效率高，成本低，安全可靠。
前述各高压部件间留有足够的安全距离，降低了相互干扰的可能性，车架两侧预留有充足的低压线束布局空间，与高压系统之间的距离最大化，最大程度降低高压系统对低压系统的干扰，整个车架有三个区域可以安装储氢瓶，即为图中储氢瓶和备用储氢瓶的安装位置，能满足全功率燃料电池系统长续航里程的需要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，包括：燃料电池系统、整车控制器、高压动力电池、第一储氢瓶、第二储氢瓶、备用储氢瓶、五合一控制器、低压蓄电池、充电口、一体式驱动车桥；
所述燃料电池系统分别与所述第一储氢瓶、所述第二储氢瓶、所述备用储氢瓶和所述五合一控制器连接；
所述五合一控制器集成空调压缩机控制器、空调PTC、高压转向控制器、DC/DC转换器和高压配电功能；
所述高压动力电池安装在车架中部，所述五合一控制器安装在高压动力电池和所述一体式驱动车桥的中间，所述第一储氢瓶和所述第二储氢瓶位于所述高压电池包的左右两侧，所述低压蓄电池安装在所述第一储氢瓶的后侧，所述充电口安装在所述第二储氢瓶的后侧。
2.如权利要求1所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述五合一控制器用于分别控制空调压缩机、空调加热器、直流斩波器，以及控制卡车实现高压转向和高压配电功能。
3.如权利要求1所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述一体式驱动车桥集成电机、电机控制器、减速器、差速器和车桥于一体，且所述电机的输出轴与所述车桥的输出轴同轴线。
4.如权利要求3所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述电机、减速器和差速器集成在所述车桥的桥壳内，所述电机控制器集成在所述桥壳上。
5.如权利要求3所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述五合一控制器通过高压动力线与所述燃料电池系统、所述高压动力电池和电机控制器连接。
6.如权利要求1所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述五合一控制器通过动力线与所述充电口相连。
7.如权利要求1所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述五合一控制器通过线束与所述低压蓄电池相连。
8.如权利要求3所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述整车控制器通过CAN总线分别与所述燃料电池系统的控制器、所述高压动力电池的控制器和所述电机控制器连接，用于控制所述燃料电池系统和所述高压动力电池的放电功率分配，并控制电机驱动和回馈。
9.如权利要求1所述的一种氢能燃料电池卡车驱动系统，其特征在于，所述氢能燃料电池卡车驱动系统还设有备用储氢罐，所述备用储氢罐设置在车架尾部，与所述燃料电池系统相连。
10.一种氢能燃料电池卡车，其特征在于，所述氢能燃料电池卡车包括车架和装配在所述车架上的如权利要求1-9所述的氢能燃料电池卡车驱动系统，所述氢能燃料电池卡车驱动系统运行时用于驱动所述氢能燃料电池卡车行驶。
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