专利名称：混合燃料电池客车的电力系统及其控制方法
混合燃料电池客车的电力系统及其控制方法 5 相关申请的 _参考本申请要求2006年10月11日向韩国专利局提交的韩国专利申请 No.lO-200W)099024的优先to利益。技术领域10 本申请涉及混^^斗电池客车的电力系 其控制肃去，尤其涉及4顿燃料E包池和超级电容器作为电源的混^M料电池客车的电力系统以及其控制方法，其中超级电，是与燃料电池相连的育疆存fi^a。 背景狱15 燃料电池是M3i电化学^将燃料的化学能直接转化为电能的装置。由于这种微斗电池高效率并且几乎没有排放物，因此正在开发舰麟斗电池作为电源的燃料电池车。车辆中的燃料电池，氢气作为燃料。氢气在阳极被，为，子和电子，MJ贡预过电解质迁移到阴极并在阴极与氧和外电鹏供的电子反应生 20 成水。，"Bia外电路的电子細作电能。大多f^料电池车是混合车，其中會巨量存储^a例如高^ji电池^^电容器与燃料电池一起^ffi。由于超级电容器具有各种优点，另外，^M料电池车il^低电压辅助电池作为备用电源。辅助电池给涉 25 及车的启动例如燃料电池的启动部分^i共能量。为了^^料电池产生电能， 应当事先开动燃j斗供应系统例如氢和氧的供顿统和各种控制器。迄今为止，燃料电池车主要被研发的是小型车例如客车。然而，近来研 发了要求—,出功率的大车例如客车的混^i料电池系统。然而，由于传统的微斗电池车或传统的混合燃料电池车赵十对小型车的，标准)和各种控制器的控制逻辑也慰十对小型车的。
然而，由于传统的内伊幼L客车使用24V的辅助电池(自动t腿标准)， 设计各种电动部分舰24V的辅助电池。因此，为了研发混^M料电池客车，存在重新设计各种电动部分和燃料 电池系统的问题。也就是，在燃料电池车中使用的12V电动部分需要重新设 5计或者应当改变传统内燃飢客车中的24V电动部分。发明内容本发明致力于Mi乓一种混合燃料电池客车的电力系^S其控制方法，其 中i^统和方法具有^^t不同电池电压设计的不同部分中的设计改变最小化 io 的优点。而且，本发明致力于jeH种混^^斜电池客车的电力系,其控制方 法，其中该系统和方法具有可以利用现有的燃料电池车的12V电动部分和内 矢m客车的24V电动部^j^!^研发混合燃料电池客车系统的时间和成本的 优点。5 而且，本发明致力于提供一种混^^料电池客车的电力系 其控制方法，其中该系统和方法具有有^i行超级电織和燃料电池的混合系统的优 占。"、、o本发明的示例性实施例JI^一种混合燃料电池客车的电力系统，包括 燃料起也堆；,电，，与燃料电池堆相连并M3iJ^斗电池堆充电；牵20引电机，由^f斗电池堆^^料电池iffP超级电^l^同,电能来驱动车辆，并将再生制动产生的电能供，级电^^;电机控制单元，控制电能输入到 牵引电柳电育纵牵引电机输出；第一和第二辅助电池，第一和第二辅助电 池的电压彼此不同并且分别给使用不同电压的第一和第二电动部分提供电能；以及堆启动部分，与第一和第二辅助电池^接，并且iM料电池ilig25 行。第一辅助电池可以是12V辅助电池，而第1助电池可以是24V辅助电池。第一辅助电池可以给能与燃料电池车--起使用的第一电动部分提供电 能，第二辅助电池慰合能与内微几车一起娜的第二电动部分麟电能。 30堆启动部分可以电 到第~^助电池上，从而在启动燃料电池il^前 1M第一辅助电池的电售^t行，并且可以电连接到燃料电池堆上，从而可以
在启动妒凝斗电 tii^后用梦撒l"电池堆的电待^行。电力系统还可以包括第一 DC/DC转换器和高压DC/DC转拔碟，其中该 第一DC/DC转换器连接在第一辅助电池和堆启动部分之间，从而可以将第一 车兩助电池的^fli转换为堆启动部分的电压，该高压DODC转换翻各燃料电池 5 堆的电压转换为堆启动部分的电压，电连接在第一DC/DC转换器上使得通过 高压DC/DC转换器转换的电压提供给第一 DODC转换器。燃料电池堆司'以产生900V的DC腿。堆启动部分的驱动电压可以是350V。第二DODC转换器可以设置^E^料料电池ilSl第二辅助电^^之间， 10因此可以用燃料电池堆的电會維第二辅助电池充电。反相器可以电连接到燃茅斗电池堆上，该反相器由燃料电池itJlf共电能来 驱动辅助緣辅助部件可以包括7jC泵、能量引导泵、以及空气调节MI机中的至少一种。15 电力系统还可以包括电连ilg^料电池聯哮引电机的电力线路，和在连接,电容器的电力线路中通过断路器和制动电阻的电力线路，其中, 电 容器过充电时M断路器和制动电阻消耗能量。在本发明的示例性实例中，混合燃料电池客车电力系统的控制方汰,括: 第一步，将第一辅助电池的低电压转换为堆启动部分的驱动电压；第二步， 20 通辦启动部分的驱动电压驱动堆启动部分；第三步，通辦启动部分的运 行开动;^斗电池堆；第四步，通3 |4电池堆的运行产生高压电力；第 ， 将电能供i^t转换到堆启动部分来将高压电力转换为堆启动部分的电压， 并将转换的电力供^±1启动部分；第六步，将高压电力供给牵引电机；第七 步，将转换为堆启动部分的驱动电压的电能转换为第一辅助电池的电压；以 25及第八步，用髙压⑩给超级电，充电。第一^S可以包括分别糊皮此具有不同电压的第一和第二辅助电池的电 能供给分别与辅助电池相连的第一和第二电动部分。在第~"#中，第一辅助电池可以是12V辅助电池，而第二辅助电池可以 是24V辅助电池。 30 第—步和第七步可以使用相同的DC/DC转换器。第五步可以将900V转换为350V。第五步^六^S可以包括转换高压电力升溜第助电池充电。第七iK3S可以包括将高压电力供给辅助部件的反4照经。 控制方法还可以包括第九步，在第八步之后进行驱动模式，其中驱动模 工m^^其中5i—正常驱动矛莫式，包括将燃料电池堆高电压转换成堆启动部5分的驱动电压，并将高極供给牵引电机和反相器；加速或上坡f^，包括 将燃料电池堆高电压转l^艾堆启动部分的驱动电压，将髙电压供给牵弓IEfe机 和反相器，以及将超级电容器的充电电能供给牵引电机；和再生制动模式， 包^151牵弓I电机的再生制动产生再生电能，将再生电能转换为堆启动部分 的驱动电压，将再生电能提供给反相器，确，级电，是否过充电，当超io 级电織为过充电时消l^f共^m电額l的电能，当繊电容器没有充电 吋il过再生电會^^电^l充电。
图i是根据本发明示例性实施例的混^r斗电池客车的电力系统图。15 图2 ，释根据本发明示例性实施例的混^t料电池客车的电力系统的控制方法中启动^|的、 图。图3A到3D是示出根据本发明示例性实施例的混，料电池客车的电力系统的电流图。图4 ^出泡艮据本发明示例性实施例的混合j^斗电池客车的电力系统20中驱动^的&m图。图5A ^出混合^*斗电池^ 正常驱动^^情况下的电流图。图5B録出在混合M4电池^a隨t試lM^模式情况下的混合燃料电池客车的to系统的电流图。图5C畅出在再生制动f試中进OT级电織充电情况下混^^斗电 25池客车的电力系统的电流图，其中在再生制动模式中再生制动产生i^激-电 池客车中。图5D是示出在再生制动模式中超级电容器发生过充电的情况下混合燃 料电池客车的电力系统的电流图，其中在再生制动+試中再生制动产生:&l 料电池客车中。30 图6A ^出OT断路器32和制动电阻34 ^0电^l充电的图。图6B歸出在图5D中的再生制动模式中当通过制动电阻消耗旨疆时的
电流图。 具体实船式参照附图下文将详细描述本发明的示例性实施例。5 图1是根据本发明示例性实施例的混合妒凝斗电池客车的电力系统图。参照图1，根据本发明示例性实施例的混^^燃料电池客车的电力系统包 繊斗电鹏10。燃料电池堆10将大约900V的高压电力#^应给客车的DC电力线路1 。为了燃料电池堆io正常运行，因此^5:大约卯ov的制玉电力，涉i^K)料电池堆例如氣供JS^置、空气或氧供iS^置、冷却装置等启动的堆启动部分20应当事先开动。使堆启动部分20与客车的DC电力线路1相连使得 料电池堆10启 动之后由燃沐斗电池堆10供给电力， §料电池堆10启动之前由12V辅助电 池50供给to来启动。 15 根据本发明的示例性实施例的混^t料电池客车的电力系统包括作为能 量存f^fi的繊电雜。，电，30与客车的DC电力线路1 tfe^接来存储燃料电池堆10提 供的肖遣。在牵引电机40高负载运行时，例如，在燃料电池客车加iM/r顿时，超20级电鄉30作为备用电源例如旨^*^者^ 电雜30中供给牵弓I电机40。 超级电 30与伊凝斗电池堆10并联，并充电来将备用电力供给牵弓I电 机40。启动燃料电鹏10之后粒900V高电Ji开々繊级电織30 充电。織断鹏32和制动电阻34的电力线鹏括顿级电総30和燃料电 25池堆10之间的^^接中。因此，电杉谐制单元45 i!51不具有和具有断路器 32及制动电阻34的电力线j 紛别连接到燃料电池堆10和繊电容器30，使 得挪節模纖跑路通路。当m电，30用j^斗电池堆10产生的电能充电时傲B断路器32和制 动电阻34， *1 |斗电池堆10的會糧MiKI供，级电容器30，因 30 鄉料嶙堆10的停ifc^^电織30的损坏。根据本发明示例性实施例的混^i料电池客车的电力系统包括作为驱动
能源的牵引电机40。由燃料电池堆io ^j;然料电池堆io和超级电，30两者{，牵引电机 根据本发明的示例性实施例的混合燃料电池客车的电力系统包括电机控5制单元，艮卩用于控制库引柳L40运行的MCU45。当JSf斗电池堆10在启动后正常运行时，即成为辭庙提供900V高压电力 的情况下，MCU45控帝,给牵弓I电机40电力的妒維l.电池堆10。牵引电机40i^lDC或AC电能，在本发明的实施例中电机Jii^三相 AC电能的电机。MCU45包括将DC电能转换为AC电能的转,(未示出)， io 从而电机可以由燃料电池堆10供给的900VDC电能驱动。另外，根据本发明的示例性实施例，在f贫的制动时牵引电机40进行再 生制动5)^行作为产生电能的发电机，并将电能供给客车的DC电力线路l。牵引电机40的再生制动产生的电能，即再生能^i^j乍为辅助部件的反 相器70和鹏动部分20的驱动能和繊电辩旨30的存储能。由此，MCU4515内部的反相器e^它的电力转换方向从而将牵引电机的AC电能转换为DC电宫總后将转换的电力供给DC电力线路1 ，该反相器包括用 51再生制动 建立S^ft至900V^Jl的部分(未示出)。同样，MCU45通^S制牵引电机 40的电力输ASl电力输出5l^^峰引电机40。根据本发明示例性实施例的混^B料电池客车的电力系统装配有12V辅 20 助电池50和24V辅助电池50， Jl^M个辅助电池作为驱动M在混^^料 电池客车中的12V电动部分(未示出)和24V电动部分(未示出)的两啊氐 电压辅助电池。12V辅助电池50是设置在客车上的低压电池，而24V辅助电池是设置在内iit/L^车上的^E电池。25 继，12V电动部^^品见有燃料电池车(包括混^^凝斗电池车)的部分，是指^^可以用在除了禾鹏本发明示例性实施例的混，料电池客车之 夕h(OT伊凝斗电池作为能源的各种燃料电池车上的部分。为了与24V电动部分 区分，12V电动部分可以称为第一电动部分。12V电动部他括各种控制器 例如燃料电池堆控伟幡、牵引电鹏制器以及汽车控制器。30 继，24V电动部他括内微几客车的部分。因此，24V电动部分是指一般可以用于混^^料电池客车和内燃机客车上的电动部分。为了与12V电
动部分区分，24V电动部分可以称为第二电动部分。24V电动部^SS^般 内炉甜L客车电动部州列如散热扇、无线电、头灯、用来开/关门的电驱动睃置 等。在本发明的示例性^"施例中，堆启动部分20由12V辅助电池50驱动。5 12V辅助电池50将电能供雜启动部分的控制器，同时在初始启辦I^; 中作为ii^料电池堆io中Kz:90ov电JK:前驱动堆启动部分20的电源。设计堆启动部分20 ^ffi 350V电力作为驱动电力。因此，第一DODC 转换器55与堆启动部分20和12V辅助电池50之间的DC电力线路相连，该 第一 DC/DC转换器55将12V辅助电池50的电压转换为驱动堆启动部分20 io 的350V腿。另外，为了^lilJ^斗电鹏10的正常运行粒900V电压之后，堆启 动部分20由燃料电池堆10供给电力，高电压DC/DC转换器25与堆启动部 分20和燃料电池堆IO之间的电力线路相连，该高压DC/DC转换器25将900V 电压转齢350V極。 15 启动^*斗电 10之后，燃料电池堆的EyjffiiiDC电力线路供给12V辅助电池50来给12V辅助电池50充电。同时，高电压DC/DC转换器25转 换为350V的电力iM^'— DC/DC转换器55转换为12V备用电池的电压， 并，到电力线斷吏12V辅助电池50可以被充电。设计第一DC/DC转换器55进行两个方向的DC/DC转换，因此在汽车的3，料电池堆10的900V电压tet后,高^EDC/DC转换 350V电 力转换为12V辅助电池电力然后将转换的电力供给12V辅助电池50。在本发明的^'胜实施例中，24V辅助电池50皿电力线路i^接到梦斜斗 电池堆10，并且^^TO^斗电池堆10产生的电力充电。为此，用于将900V 25 EM转^^24V辅助电池电压的第二DC/DC转换器65与超妾24V辅助电池 50和燃料电池堆10的电力线路相连。因此，群启动^消耗驱动24V电 动部分的电能的24V辅助电池50在燃料电池堆10的正常运行之后被充电。在根据本发明示例性实施例的混合燃料电池客车的电力系统中，连接电力线路以使将燃料电池堆10的to供给辅助部件作为其驱动电力。辅助部件30包括水泵72、能量引导泵74、和空气调节压縮机76中的至少一种。根据本发明示例性实施例的混合燃料电池客车设计为辭侈与内燃机客车—起i顿辅助部州列如水泵72、會糧弓|导泵74和空气调节压縮机76。为jli^配有转^鄉料电池堆10电力的反相器70。反相器70控审鹏料电 池堆10的900V高压电力的转换，并驱动7jC泵72、能量弓|导泵74和空气调 节W舰76。5 图2劍早释根据本发明示例性实施例的混^M料电池客车的电力系统的控制方法中启动模式的》維图，图3A到3D是示出根据本发明7^f列性实施例 的混合燃料电池客车的电力系统的电流图。参见图2到图3D，根据本发明示例性实施例的混封然料电池客车的电力系统的控制:^^括启动模式si，包括第一步SIO，将第一辅助电池的低10电压转换为堆启动部分的驱动电压；第二步S20，用堆启动部分的驱动电压 驱动堆启动部分；第三步S30， 《1堆启动部分的运行 料电池,行； 第四步S40，通a^料电池堆的运行产生髙电压电力；第五步S50，将电能供 应M转换到堆启动部分，并将高压电力转换成堆启动部分电压，因此将转 船的电力供给堆启动部分；第六步S60，将高压电力供给牵引电机；第七15步S70，将转换为堆启动部分的电力转换为第一辅助电池电压；以，八步 S80，用高压电力，级电容器充电，和第九步S90，进行混合驱动模式。如图2和图3A所示，如果汽车转到钥匙状态(a key on state)，汽车控制 器监控各种控制器例如DC/DC转换器和反相器，并且辩开始运行。首先，第一步SIO， 12V辅助电池即第一辅助电池的电压升至350V即堆20启动部分的驱动电压。为了电压的升高，第一DC/DC转换器55，在12V 辅助电池50即第一辅助电池和堆启动部分20之间。如果汽，到钥^t态，12V辅助电池50即第一辅助电池，和第二辅助 电池60将电力供给第一和第二电动部分。如上所述"第一和第二电动部分包 括能够与燃料电池车"^使用的电动部分和与内燎凯^一起使用的电动部25 分o如果汽车转动至糊匙状态，包括各种由汽车钥匙启动的控制器的电动部分由辅助电池的电力驱动，通3i^种操作使用辅助电池的电力。同时，根据本发明示例性实施例的混^i料电池客车的电力系统的控制效i^用12V辅助电池即第一辅助电池的电力作为驱动堆启动部分的电源。 30之后，錢二步S20中，驱动了堆启动部分20，即氢供iS^S、氧或气 体供)S^K和冷却體等。 参见图2和图3B，如果这样驱动了堆启动部分，则在第三步S30驱动燃 料-电池堆〗.0。在第四步S40, jf凝斗电池堆10产生大约900V的高压电力，并将高压电 力供给^^乍的DC电力线路。 5 运行燃料电池堆10来产生高压电力，^m'五步S50，电力供/Sil道转换到堆启动部分，因此停止将12V辅助电池电压升高到350V。通过高电压 DC/DC转换器25将900V降至350V，并将陶氐的itffi^^堆启动部分。鄉六步S60中，将高压电力供纟链接到DC电力线路1的牵引柳40。皿MCU 45控制的燃料电池堆i0的电力供给牵引电机40。 MCU 45 io包括反相器等。MCU45将由燃料电池堆10 i^L邻勺DC电力转换为AC电九 -J1^S讳峰弓1电机40的运行使得根棘自汽车控制器的输入信号来驱动汽车。同时，由于24V电动部分，即第二电动部分4OT 24V辅助电池50的电 力，需要给24V辅助电池50充电，上述24V备用电动部分是与内燃机车一 起娜的电动部分。15 在第五步S50麟六步S60，在步骤S55运行中，第二 DC/DC转麟65，将900V电压降至24V辅助电池，即第二辅助电池的电压，并给24V辅 助电池50充电，该第二 DC/DC转换器65由连接M^凝斗电池10的DC电力 线S&^应900V电力。参见图2和图3C，在第七步S70中，第一DQDC转J繊55转至恍电模 20 式，并转换燃料电、鹏10的900V高極为12V辅助电池50的充电4E， 使得12V辅助电池50，即第一辅助电池开始舰电。第八步S80包括将^I4电池堆10的高压电力供给用于其运行的辅助部件 的反相器70的步骤。在启动的初始阶段，第一DC/DC转换器55将12V辅助电池50的^Ji 25升至350V并且将升高的电压供雜启动部分20。如娜料电池堆10的电力 通过高腿DC/DC转换器25开始供给:ltja动部分20，贝廿第一 DC/DC转换 器55转到充电1i^，其中将DC/DC转换器25的高电压350V输出斷氐到12V 辅助电池50的Effi并且开始充电。另外，麟斗敏鹏10的高压电力舰DC电力线路开始供给辅助部件的 30 反相器70， ^行辅助部件例如水泵72、能量引导泵74和空气调节JBI机 76。
参见图2和图3D，在第八步S80，用断路器32和制动屯阻34，级电 額"O充电。如上戶脱，断路器32调整轿iA至鹏级电稱绘30的电;驢顿 fe^沐l-电池堆10的停止和繊电容器30的损坏。图6A是示出傲肖断路器 32和制动电阻34纟^!1级电容器充电的示意图。 5 如上所示、进行启动模式S1之后，在第;M^S90,混"^燃料电池客车^A混合驱动模式，且驱动模式包括正常驱动模式S2、爬i域加速模式S4和再 生制动模式S6。由于超级电織30已充电，在要求高负艇行对，例如爬坡和加邀诉间 牵引电禾几40可以由^^斗电、池唯10和超级电容器30供给电力。 10 图4是示出在根据本发明示例性实施例的混，料电池^的电力系统中驱动t弒的》徳图。该驱动模式包括正常驱动tl^ S2、爬坡働腿丰弒S4， 和再生制动模式S6，并且具有根据各自模式的电力流动通道。图5A到图5D ^^出招艮据本发明的示例性实施例的混合燃料电池客车 的电力系统中的驱动模式的电流图。 15 参见图4和图5A，正常驱动模式S2包括将燃料电池堆的高,转换为堆启动部分的驱动电压的步骤S9i，和将高电压供给牵引电;fcn^卩反相器的步骤S92。在正常驱辦莫式S2中，燃料电池堆10 J^共汽^驱动會瞳和辅助部件驱 动育糧。因此，燃料电池堆10的电力微合牵引电机40、高顿DC/DC转换 20 器25和辅助部件反相器70。同时，对第一和第二 DODC转换器55和65的运行的控制依赖于12V 和24V辅助电池的充电量，如果i2V和24V辅助电池需要充电，使第一和 第二 DC/DC转换器55和65运行，辅助电池充电。另外，如^^电織30需要充电，可以进摘级电織30的充电。 25 图5A示出12V辅助电池50和24V辅助电池60以皿级电額^ 30完成充电状态的电力流动。参见图4和图5B， )i^[働fl速模式S4包括将燃料电池唯10的高电压转 换为堆启动部分的驱动腿的步骤S93、将高^E供给牵引电机40和反相器 70的步骤S94和将繊电織30的充电电力供给牵弓I电机40的步骤S95。 30在牵弓I电机40需^E高负载例如加速g^时运行的情况下，燃料电池 堆10和，电辭晷30同时作为电源。关于这种情况，力腿和 模式 ..匕;^混合t莫式。存储在超级电容器30中的电力作为辅助电力i^^牵引电衫L 40。当存储在遛级电額IU0中的电力供给牵引电机40时，供给牵引电机40 的电力不通过断路器32和制动电阻34。将加逨，坡模式S4与正常驱动模式S2相比，除了超级电W^ 30的电5力供给牵弓I电机40 a卜的期iliii行彼此相同。参见图4、图5C和图5D，再生制动模式S6包括步骤S96， 3M:牵引 电机40的再生制动产生再生电力；歩骤S97，格再生电力转换为堆启动部分 20的驱动电压；步骤S98，将再生电力供给反相器70;步骤S99，确定， 电容器30是否过充电；步骤SIOO，在超级电織过充电的情况下消繊给 10 超级电 30的电力；以及步骤S101 ， M0电皿30没有过充电的情况 下，M31再生电力，级电額经30充电。在再生制动模式S6中，运行牵弓I电机40作为发电t/l^产生电能，即通 过再生制动再生电九且将这中电力鹏DC电路线路1 ^^t启动部分20、 辅助部件的反相器70和繊电織30。也就是说，在再生制动+試中，牵 15 引电机40作为电源。然而，鄉级电織30过充电的情况下，供織级电織30的电力可 以导致损坏例如縮^^电，30的g。因此，在步骤S99中，确^^电織是否过充电。顿级电織30没 有过充电的情况下，也就是需要充电的情况下，在步骤SIOI中，级电容器 20 30充电，SM^电額I 30过充电的情况下，在步骤S100中消繊^j^电 織30的电力。M级电織30可以被充电的情况下，如图5C戶标，牵弓I电机40的再 生电力^m电雜30因llt^电織30航电。 ^电雜30用再 生电力充电时，超级电額§30处于部分充电状态因此没有电力的骤变，因此 25不用舰断路器32和制动电阻34供给电力。顿级电雜30舰电的情况下，如图5D所示，牵引电机40产生的 电力在通过断路器32和制动电阻34被消耗。图6B是示出繊电容器30过 充电时牵引电机40产生的电力在M:制动电阻34被消耗的示意图。断路器32包括两个转换晶，，作为开关。3M:调1^电皿30初 30 始充电期间的电流和消耗再生电力，可以对由于电流骤变，例如燃料电池堆 的停止和，电容器的损坏状态做准备。通过这种电流的调 免了超级电容器的过充电。
通皿种构造，根据本发明的示例性实施例的混燃料电池客车的电力车的部分i^B 。V—辅助B电池，上述24V辅助电池用于内燃机客i中,制造中，并且电动部;可以与其他^相同。—=口 " 、' 二 、尽管已经结，在认为是实际示例性实施例描述了本发明，可以 本 发明不限于公开的实施例，而是相反的，旨在覆盖包括在随附的权利要斜肯 神和范围之内的各种，和等价配置。根据本发明，可以 ^—种混^M料电池客车的电力系皿其控制^T去， 其中可以使用12V辅助电池和24V辅助电池，因此可以^燃料电池车的 12V电动部分和内梦^TL客车的24V电动部分，因此混合燃料电池客车的研究 时间和力tt可以减小。而且，根据本发^^，在混^^料电池客车中可以有效利用繊电雜和 燃料电池的混合系统。1权利要求
1、一种燃料电池客车的电力系统，包括燃料电池堆；超级电容器，连接所述燃料电池堆并由燃料电池堆充电；牵引电机，由燃料电池堆或者燃料电池堆和超级电容器两者供应电能来驱动汽车，并将再生制动产生的电能供给超级电容器；电机控制单元，控制输入到牵引电机的电能和从牵引电机输出的电能；第一和第二辅助电池，彼此电压不同并且分别将电能供给使用不同电压的第一和第二电动部分；以及堆启动部分，电连接到第一和第二辅助电池之一，并运行燃料电池堆。
2、根据权利要求1所述的电力系统，其中所述第一辅助电池是12V辅助电池，而第二辅助电池是24V辅助电池。
3、 根据权利要求2所述的电力系统，其中所述第一辅助电池将电 能供给能与燃料电池车一起使用的第一电动部分，而第二辅助电池将20电能供给能与内燃机车一起使用的第二电动部分。
4、 根据权利要求2或3所述的电力系统，其中所述堆启动部分电 连接到第一辅助电池使得在燃料电池堆启动之前用第一辅助电池运 行，并且电连接到所述燃料电池堆使得在燃料电池堆启动之后用燃料25 电池堆的电能运行。
5、 根据权利要求4所述的电力系统，还包括第一 DC/DC转换器 和高压DC/DC转换器，其中所述第一DC/DC转换器连接在第一辅助 电池和堆启动部分之间，因此将第一辅助电池的电压转换为堆启动部分的电压，其中所述高压DC/DC转换器电连接第一DC/DC转换器， 从而将高压DC/DC转换器转换的电压供给第一 DC/DC转换器。
6、 根据权利要求5所述的电力系统，其中所述燃料电池堆产生 900V DC电压。
7、 根据权利要求5或6所述的电力系统，其屮所述堆启动部分的 5 驱动电压是350V。
8、 根据权利要求3或5所述的电力系统，其中所述将第二 DC/DC 转换器设置在燃料电池堆和第二辅助电池的连接之间，因此用燃料电 池堆的电能给第二辅助鬼池充电。
9、 根据权利要求2或5所述的电力系统，其中所述由燃料电池堆 供给电能来驱动辅助部件的反相器电连接燃料电池堆。
10、 根据权利要求9所述的电力系统，其中所述辅助部件包括水 15泵、能量引导泵和空气调节压縮机中的至少一种。
11、 根据权利要求2或5所述的电力系统，还包括电连接燃料电 池堆和牵引电机的电力线路和在连接超级电容器的电力线路中通过断 路器和制动电阻的电力线路，其中超级电容器过充电时通过所述断路20 器和制动电阻消耗能量。
12、 一种混合燃料电池客车所述的电力系统所述的控制方法，包括第一步，将第一辅助电池的低电压转换为堆启动部分的驱动电压； 25 第二步，通过堆启动部分的驱动电压驱动堆启动部分；第三歩，通过堆启动部分的运行使燃料电池堆运行； 第四歩，通过燃料电池堆的运行产生高压电力； 第五歩，将电力供给通道转换到堆启动部分从而将高压电力转换 为堆启动部分的电压，并且将转换的电力供给堆启动部分； 30 第六步，将高压电力供给牵引电机；第七步，将转换为堆启动部分的驱动电压转换为第一辅助电池的 电压；以及 第八歩，用高压电力给超级电容器充电。
13、根据权利要求12所述的控制方法，其中还包括分别将彼此具 有不同电压的第一和第二辅助电池的电能供给分别与辅助电池相连的 5 第一和第二电动部分。
14、根据权利要求13所述的控制方法，其中在第一步中，第一辅 助电池是12V辅助电池，第二辅助电池是24V辅助电池。
15、根据权利要求13或14所述的控制方法，其中所述第一步和第七步使用相同的DC/DC转换器。
16、 根据权利要求13所述的控制方法，其中所述第五步将卯0V 转换为350V。
17、 根据权利要求13或14所述的控制方法，其中所述第五步或 第六步还包括转换高压电力来给第二辅助电池充电。
18、 根据权利要求13或14所述的控制方法，其中所述第七步还 20 包括将高压电力供给辅助部件的反相器。
19、 1t据权利要求13或14所述的控制方法，还包括第九步，即 在第八步之后进行的驱动模式，其中所述驱动模式选自下列之一正常驱动模式，包括将燃料电池堆高电压转换成堆启动部分的驱25动电压，并将所述高电压供给牵引电机和反相器；加速或上坡模式，包括将燃料电池堆高电压转换成堆启动部分的 驱动电压，将高电压供给牵引电机和反相器，以及将超级电容器的充电电能供给牵引电机；以及再生制动模式，包括通过牵引电机的再生制动产生再生电能，将30再生电能转换为堆启动部分的驱动电压，将再生电能提供给反相器，确定超级电容器是否过充电，当超级电容器为过充电时消耗提供给超 级电容器的电能，当超级电容器没有过充电时通过再生电能给超级电 容器充电。
全文摘要
一种混合燃料电池客车的电力系统，包括燃料电池堆；超级电容器，与燃料电池堆相连并且通过燃料电池堆充电；牵引电机，由燃料电池堆或燃料电池堆和超级电容器共同提供电能来驱动车辆，并将再生制动产生的电能供给超级电容器；电机控制单元，控制输入到牵引电机和从牵引电机输出的电能；第一和第二辅助电池，第一和第二辅助电池的电压彼此不同并且分别给使用不同电压的第一和第二电动部分提供电能；以及堆启动部分，与第一和第二辅助电池电连接，并且使燃料电池堆运行。
文档编号B60L11/18GK101161498SQ20061017288
公开日2008年4月16日 申请日期2006年11月30日 优先权日2006年10月11日
发明者姜昊成 申请人:现代自动株式会社