[發明專利]緊湊型燃料電池電源系統

有效

• 申請號: 201210367280.0
• 申請日: 2012-09-28
• 公開（公告）號: CN102862491A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 葛栩栩
• 申請（專利權）人: 引峰新能源科技（上海）有限公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H01M8/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明涉及新能源領域，具體地，涉及緊湊型燃料電池電源系統。

背景技術

燃料電池車工作時，作為燃料的氫氣在車輛搭載的燃料電池中與大氣中的氧氣發生化學反應，從而產生電能啟動電動機，進而驅動車輛；這類化學反應除了電能就只產生水，因而燃料電池車被稱為“地道的環保車”。此外，燃料電池的能量轉換效率比內燃機高2～3倍。因此不管是從能源的利用，或是從環境保護方面來看，燃料電池車都是理想的車輛。

近年來，燃料電池車更是取得了重大進展。世界著名汽車制造廠，如戴姆勒-克萊斯勒、福特、豐田和通用汽車公司均紛紛進駐燃料電池車制造領域；車載燃料電池技術因此也取得了顯著的進步。

鑒于燃料電池相對于內燃機的諸多優點，工程師們已嘗試將燃料電池應用于多種交通工具作為能源供給，但遺憾的是這樣的應用僅在轎車、大巴等大型車輛上獲得成功，而在叉車等小型車輛上幾乎沒有理性的方案。

經對現有公開文獻的檢索，名稱為“一種燃料電池汽車的能量混合型動力系統”、申請號為“200610011555.1”的中國發明專利申請存在如下問題：

1、除給動力系統供電的蓄電池組外，啟動時需要使用額外配置的24V蓄電池，為了對24V蓄電池充電還額外設置了24VDC/DC變換器；造成了系統零件繁多，故障點多，同時也造成零件對應的線路繁多，占用大量的空間，系統體積無法精簡。

2、其整車控制器一直連接在24V蓄電池上，通過24V蓄電池供電；因此，整車控制器一直處于運轉狀態、造成系統能耗高。

3、整車控制器通過鑰匙信號控制大功率繼電器K2對燃料電池輔助系統供電，啟動燃料電池；啟動后再切換為大功率繼電器K1通過燃料電池對燃料電池輔助設備供電；繼電器過多，造成系統繁瑣，體積無法精簡。

4、采用分散的燃料電池控制器、整車控制器、蓄電池能量管理系統；每個裝置均需要外殼保護，這就造成了體積過大；各裝置之間需要線路連接，線束繁多；這些均不利于實現系統體積的緊湊。

5、燃料電池輔助系統直接從燃料電池取電，由于燃料電池的電壓范圍波動較大，需要定制控制器或者電源來對輔助系統供電；這將造成系統成本居高不下。

當采用類似上述專利中繁瑣的系統來設計叉車用燃料電池系統時，設計出的系統將需要重新設計叉車。例如名稱為“FUEL?CELL?INDUSTRIAL?VEHICLE”公開號為“US2009236182A1”的美國專利文獻，以及名稱為“FUEL?CELL?INDUSTRIAL?VEHICLE”、公開號為“CA2659135A1”的加拿大專利文獻。這兩件專利文獻所公開的設計方案必須重新制造叉車，而無法直接取代鉛酸電池而不對叉車系統進行改造。

此外，現有技術可以直接放進叉車的燃料電池系統設計臃腫繁雜。用戶反應系統故障率高、維護麻煩。零部件周圍沒有空間可以用來拆卸，維護操作。不得不先拆卸不需要維修零件，騰出空間后在來進行拆卸需要維修的零件。電子控制原件周圍沒有空間將會影響散熱，散熱不足將會造成電子元器件的性能下降甚至失效。嚴重影響系統的可靠性、穩定性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種緊湊型燃料電池電源系統。

根據本發明的一個方面，提供一種緊湊型燃料電池電源系統，包括燃料電池、DCDC變換單元、接觸器、蓄能裝置、控制器、輔助系統，其特征在于，還包括電源輸出端、操作控制單元，其中，所述接觸器為常開型大電流接觸器，所述DCDC變換單元包括相連接的DCDC變換器和大功率二極管，所述燃料電池的輸出端連接所述DCDC變換單元的輸入端，DCDC變換單元通過所述接觸器連接所述蓄能裝置，所述DCDC變換單元的輸出端還連接所述電源輸出端和所述輔助系統所包含的大功率輔助部件，所述蓄能裝置的端口通過所述接觸器連接所述電源輸出端和輔助系統，所述操作控制單元分別連接所述蓄能裝置、DCDC變換單元、控制器，所述控制器分別連接所述燃料電池、DCDC變換單元、接觸器的控制端、蓄能裝置、輔助系統，所述操作控制單元用于接收操作信號并為所述控制器和DCDC變換單元供電，所述控制器用于接收所述操作控制單元根據所述操作信號生成的操作指令并根據所述操作指令控制所述接觸器、DCDC變換單元、輔助系統，所述控制器還用于測量所述燃料電池的狀態參數、測量所述蓄能裝置的狀態參數、測量所述輔助系統的狀態參數和接收所述DCDC變換單元的狀態數據。