[實(shí)用新型]緊湊型燃料電池電源系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220500963.4
• 申請(qǐng)日: 2012-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN202806422U
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛栩栩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 引峰新能源科技（上海）有限公司
• 主分類號(hào): B60L11/18
• 分類號(hào): B60L11/18;H01M8/24
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及新能源領(lǐng)域，具體地，涉及緊湊型燃料電池電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池車工作時(shí)，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(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生電能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)車輛；這類化學(xué)反應(yīng)除了電能就只產(chǎn)生水，因而燃料電池車被稱為“地道的環(huán)保車”。此外，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)高2～3倍。因此不管是從能源的利用，或是從環(huán)境保護(hù)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(jìn)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(jìn)駐燃料電池車制造領(lǐng)域；車載燃料電池技術(shù)因此也取得了顯著的進(jìn)步。

鑒于燃料電池相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，工程師們已嘗試將燃料電池應(yīng)用于多種交通工具作為能源供給，但遺憾的是這樣的應(yīng)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(jīng)對(duì)現(xiàn)有公開文獻(xiàn)的檢索，名稱為“一種燃料電池汽車的能量混合型動(dòng)力系統(tǒng)”、申請(qǐng)?zhí)枮椤?00610011555.1”的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)存在如下問題：

1、除給動(dòng)力系統(tǒng)供電的蓄電池組外，啟動(dòng)時(shí)需要使用額外配置的24V蓄電池，為了對(duì)24V蓄電池充電還額外設(shè)置了24VDC/DC變換器；造成了系統(tǒng)零件繁多，故障點(diǎn)多，同時(shí)也造成零件對(duì)應(yīng)的線路繁多，占用大量的空間，系統(tǒng)體積無法精簡(jiǎn)。

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(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、造成系統(tǒng)能耗高。

3、整車控制器通過鑰匙信號(hào)控制大功率繼電器K2對(duì)燃料電池輔助系統(tǒng)供電，啟動(dòng)燃料電池；啟動(dòng)后再切換為大功率繼電器K1通過燃料電池對(duì)燃料電池輔助設(shè)備供電；繼電器過多，造成系統(tǒng)繁瑣，體積無法精簡(jiǎn)。

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(tǒng)；每個(gè)裝置均需要外殼保護(hù)，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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)體積的緊湊。

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

當(dāng)采用類似上述專利中繁瑣的系統(tǒng)來設(shè)計(jì)叉車用燃料電池系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)將需要重新設(shè)計(jì)叉車。例如名稱為“FUEL?CELL?INDUSTRIAL?VEHICLE”公開號(hào)為“US2009236182A1”的美國(guó)專利文獻(xiàn)，以及名稱為“FUEL?CELL?INDUSTRIAL?VEHICLE”、公開號(hào)為“CA2659135A1”的加拿大專利文獻(xiàn)。這兩件專利文獻(xiàn)所公開的設(shè)計(jì)方案必須重新制造叉車，而無法直接取代鉛酸電池而不對(duì)叉車系統(tǒng)進(jìn)行改造。

此外，現(xiàn)有技術(shù)可以直接放進(jìn)叉車的燃料電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)臃腫繁雜。用戶反應(yīng)系統(tǒng)故障率高、維護(hù)麻煩。零部件周圍沒有空間可以用來拆卸，維護(hù)操作。不得不先拆卸不需要維修零件，騰出空間后在來進(jìn)行拆卸需要維修的零件。電子控制原件周圍沒有空間將會(huì)影響散熱，散熱不足將會(huì)造成電子元器件的性能下降甚至失效。嚴(yán)重影響系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實(shí)用新型的目的是提供一種緊湊型燃料電池電源系統(tǒng)。

根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種緊湊型燃料電池電源系統(tǒng)，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(tǒng)，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(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)，所述操作控制單元用于接收操作信號(hào)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(jù)所述操作信號(hào)生成的操作指令并根據(jù)所述操作指令控制所述接觸器、DCDC變換單元、輔助系統(tǒng)，所述控制器還用于測(cè)量所述燃料電池的狀態(tài)參數(shù)、測(cè)量所述蓄能裝置的狀態(tài)參數(shù)、測(cè)量所述輔助系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)和接收所述DCDC變換單元的狀態(tài)數(shù)據(jù)。