用于液氢燃料电池汽车的能量回收利用系统及方法

摘要

本发明公开了一种用于液氢燃料电池汽车的能量回收利用系统及方法。该系统包括浸泡在液氢容器内的超导线圈，安装在低温杜瓦内的超导开关和全桥式直流斩波器，设置于低温氢气管道内的超导电流引线，直流链电容器，直流-交流双向变换器，车载电机及测控系统；超导电流引线用于连接超导线圈、超导开关和全桥式直流斩波器；低温氢气管道用于连接液氢燃料电池、液氢容器和低温杜瓦。与现有技术相比，本发明采用车载液氢直接冷却超导线圈，并采用车载液氢气化产生的低温氢气直接冷却超导电流引线、超导开关和全桥式直流斩波器，使超导磁储能装置在液氢燃料电池汽车上得到了实用，提高了汽车制动能量回收和再利用效率，减少了汽车启动及加速时间。

主权项

一种用于液氢燃料电池汽车的能量回收利用系统，所述系统与车载液氢燃料电池(8)相连，其特征在于：所述系统包括浸泡在液氢容器(2)内的超导线圈(1)，安装在低温杜瓦(5)内的超导开关(3)和全桥式直流斩波器(4)，低温氢气管道(7)，设置于低温氢气管道(7)内的超导电流引线(6)，直流链电容器(9)，直流‑交流双向变换器(10)，车载电机(11)，及测控系统(12)；超导线圈(1)，利用超导电流引线(6)与超导开关(3)和全桥式直流斩波器(4)相连，通过吸收或释放其存储的电能来实时调节直流链电容器(9)的工作电压，进而满足液氢燃料电池汽车的启动、加速、匀速、减速、制动及停止不同行驶状态的不同能量需求；低温氢气管道(7)，用于连接液氢燃料电池(8)、液氢容器(2)和低温杜瓦(5)；液氢容器(2)内产生的部分低温氢气通过低温氢气管道(7)直接输出至液氢燃料电池(8)以产生电能；液氢容器(2)内产生的另外部分低温氢气通过低温氢气管道(7)进入低温杜瓦(5)维持其内部低温环境，然后再通过低温氢气管道(7)输出至液氢燃料电池(8)以产生电能；超导开关(3)，利用超导电流引线(6)与超导线圈(1)和全桥式直流斩波器(4)相连，通过调节超导开关(3)的开关状态来实时调控超导线圈(1)在无能量损耗的闭合储能状态与实时能量交换操作之间的切换；全桥式直流斩波器(4)，分别与超导线圈(1)、超导开关(3)和直流链电容器(9)相连，通过调节其内部功率开关器件的开关状态，实现其运行状态的切换，进而调控超导线圈(1)的实时能量交换操作；直流链电容器(9)，分别与全桥式直流斩波器(4)、直流‑交流双向变换器(10)和液氢燃料电池(8)相连，辅助超导线圈(1)对车载电机(11)进行实时能量交换操作；直流‑交流双向变换器(10)，分别与直流链电容器(9)和车载电机(11)相连，通过调节其内部功率开关器件的开关状态，实现其运行状态的切换，进而实现将车载电机(11)制动或减速操作产生的交流电能转换为直流电能以供超导线圈(1)吸收，或将超导线圈(1)释放的直流电能转换为交流电能以供车载电机(11)启动或加速操作；车载电机(11)，与直流‑交流双向变换器(10)相连，通过调节其运行状态，实现液氢燃料电池汽车的启动、加速、匀速、减速、制动及停止行驶状态；测控系统(12)，分别与超导线圈(1)、超导开关(3)、全桥式直流斩波器(4)、直流链电容器(9)、直流‑交流双向变换器(10)和车载电机(11)相连，通过测量超导线圈(1)、超导开关(3)、全桥式直流斩波器(4)、直流链电容器(9)、直流‑交流双向变换器(10)和车载电机(11)的运行状态及参数，实时调节它们的运行状态及参数，以满足液氢燃料电池汽车的启动、加速、匀速、减速、制动及停止行驶命令。