[發(fā)明專利]車載氫燃料電池系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310215719.6
• 申請日: 2023-02-28
• 公開（公告）號: CN116160922A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱偉;劉少權(quán);許強(qiáng);沈澤南;張亦凡;任道遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)研究總院有限公司
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L50/72;B60L50/71;B60L58/31;B60L58/34;B60L3/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 孫詩惠

本申請?zhí)岢隽艘环N車載氫燃料電池系統(tǒng)，涉及車輛技術(shù)、電池技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括高壓車載儲氫單元HCU、燃料電池發(fā)動機(jī)總成子系統(tǒng)、整車控制器VCU、隔爆車載儲能單元BMS、配電單元PDU和隔爆驅(qū)動電機(jī)單元MCU，其中：燃料電池發(fā)動機(jī)總成子系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)控制器FCU、隔爆金屬電堆巡檢控制單元CVM、空氣供應(yīng)單元、氫氣循環(huán)供應(yīng)管理單元、水循環(huán)單元和電氣單元；HCU用于負(fù)責(zé)高壓段的氫氣路控制；VCU用于實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機(jī)的啟停、功率響應(yīng)和運行狀態(tài)故障信息反饋；BMS用于監(jiān)控隔爆車載儲能單元內(nèi)各電池運行狀態(tài)；PDU用于進(jìn)行配電分配及管理；MCU用于根據(jù)VCU的指令控制隔爆驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，該系統(tǒng)更環(huán)保，且使得車輛適用于長距離、大載量和不間斷運輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及車輛技術(shù)、電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車載氫燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

煤礦輔助運輸系統(tǒng)作為煤炭生產(chǎn)體系的關(guān)鍵一環(huán)，承擔(dān)著材料、設(shè)備、人員和矸石等的運輸，無軌膠輪車以其機(jī)動靈活的優(yōu)勢成為輔助運輸?shù)摹芭蓬^兵”，更應(yīng)該接受以綠色運輸為目標(biāo)的進(jìn)一步創(chuàng)新驅(qū)動，煤礦車輛作為特定行業(yè)的非道路車輛，其受到安全規(guī)程和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格限制，如何獲得一種重量輕便、符合環(huán)保理念且適用于長距離、大載量和不間斷運輸?shù)能囕d電池系統(tǒng)是亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本申請的提出一種車載氫燃料電池系統(tǒng)，包括高壓車載儲氫單元(Hydrogencontrol?unit，HCU)、燃料電池發(fā)動機(jī)總成子系統(tǒng)、整車控制器(Vehicle?Control?Unit，VCU)、隔爆車載儲能單元(Battery?Management?System，BMS)、配電單元(PowerDistribution?Unit，PDU)和隔爆驅(qū)動電機(jī)單元(Motor?Control?Unit，MCU)，其中：燃料電池發(fā)動機(jī)總成子系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)控制器(Fuel-cell?Control?Unit，F(xiàn)CU)、隔爆金屬電堆巡檢控制單元(Check?Voltage?Module，CVM)、空氣供應(yīng)單元、氫氣循環(huán)供應(yīng)管理單元、水循環(huán)單元和電氣單元；HCU用于負(fù)責(zé)高壓段的氫氣路控制，在高壓段的氫氣路處于正常工作狀態(tài)下按照FCU指令供應(yīng)氫氣，在高壓段的氫氣路發(fā)生故障時按照故障等級，在故障等級對應(yīng)的時間點切斷瓶閥以停止氫氣供應(yīng)；VCU用于實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機(jī)的啟停、功率響應(yīng)和運行狀態(tài)故障信息反饋；BMS用于監(jiān)控隔爆車載儲能單元內(nèi)各電池運行狀態(tài)，保障隔爆車載儲能單元安全運行；PDU用于進(jìn)行配電分配及管理；MCU用于根據(jù)VCU的指令，控制隔爆驅(qū)動電機(jī)的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。

根據(jù)本申請的一個實施例，車載氫燃料電池系統(tǒng)中，F(xiàn)CU與VCU、HCU、BMS和MCU構(gòu)成整車控制器域網(wǎng)(Controller?Area?Network，CAN)網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)交換；FCU與CVM、空壓機(jī)(Start?Air?Compressor，SAC)控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、水泵控制器和散熱控制器構(gòu)成發(fā)動機(jī)內(nèi)部CAN網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)交換，其中，SAC控制器隸屬于空氣供應(yīng)單元。

根據(jù)本申請的一個實施例，CVM的電氣接口采用澆封處理，并且采用正壓隔爆處理，采用填充氮氣作為隔爆介質(zhì)氣體。

根據(jù)本申請的一個實施例，空氣供應(yīng)單元用于為燃料電池提供氧化劑，空氣供應(yīng)單元中，SAC采用高速無油離心式空壓機(jī)并做電機(jī)型隔爆處理，SAC控制器與SAC采用一體式防爆。

根據(jù)本申請的一個實施例，氫氣循環(huán)供應(yīng)管理單元用于對輸入的燃料進(jìn)行處理以轉(zhuǎn)變成適于在燃料電池堆內(nèi)運行的富氫氣體。

根據(jù)本申請的一個實施例，水循環(huán)單元用于維持車載氫燃料電池系統(tǒng)的熱平衡，回收熱量，并在車載氫燃料電池系統(tǒng)啟動時進(jìn)行輔助加熱，保證燃料電池堆內(nèi)部到達(dá)預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間，保證陰陽極兩側(cè)在預(yù)設(shè)的工作區(qū)域內(nèi)運行。