燃料电池增程器系统技术方案

本实用新型专利技术一种燃料电池增程器系统，其包括燃料电池模块、ＤＣ／ＤＣ模块和总控制器模块，燃料电池模块与ＤＣ／ＤＣ模块之间通过导线连接，两者均设有控制器，通过该控制器与总控制器模块通信；还包括ＤＣ／ＡＣ模块，其与燃料电池模块和ＤＣ／ＤＣ模块分别通过导线连接，其也具有与总控制器模块通信的控制器。燃料电池将氢气和氧气的化学能转化为电能作为能源输入；ＤＣ／ＤＣ模块将燃料电池输出范围较宽的电压控制在动力总线所要求的范围之内；ＤＣ／ＡＣ模块将燃料电池输出的直流电能转化为２２０Ｖ的交流电。从而，本实用新型专利技术可以作为一个可快速拔插的燃料电池增程器提高电动车辆的续驶历程，且也可以作为独立的车载民用２２０Ｖ交流电源以及在车辆闲置状态下接入民用电网。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电动汽车领域，尤其是电动车的燃料电池增程器系统。
技术介绍
现有的燃料电池动力系统都是固定式的，均为燃料电池和蓄电池固定在车架上的 结构，但燃料电池成本较高，并且随着蓄电池技术的不断发展，蓄电池单独能够提供的行驶 里程已经可以满足中等距离的要求，所以燃料电池在这类情况显得有些浪费，所以需要设 计一种系统来解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种燃料电池增程器系统，为一个独立的，快速拔插 的模块化系统，结构紧凑，使用方便。为达到以上目的，本技术的解决方案是本技术采用独立的，可拔插的，模块化的系统结构，将燃料电池系统，氢气存 储和输送系统和DC/DC转换器结合成一个模块化的整体，实现了系统的灵活性和实用性。 形成了一种新型的车辆动力系统。同时该系统还具有多用途、多功能的特性，。在车辆闲置 时，通过逆变器可以将该模块接入民用电力网络，实现智能电网的概念。另外该系统也可单 独作为应急电源使用。一种燃料电池增程器系统，其包括燃料电池模块、DC/DC模块和总控制器模块，燃 料电池模块与DC/DC模块之间通过导线连接，两者均设有控制器，通过该控制器与总控制 器模块通信。从而，其可以作为一个可快速拔插的燃料电池增程器提高电动车辆的续驶历程。其还包括DC/AC模块，其与燃料电池模块和DC/DC模块分别通过导线连接，其也具 有与总控制器模块通信的控制器。进而作为独立的车载民用220V交流电源以及在车辆闲 置状态下接入民用电网，辅以电动车辆自身的动力蓄电池，对电力网络供电，来缓解白天工 作时间内用电高峰对电力网络系统产生的冲击，实现车辆-智能电网(Vehicle to Grid) 的概念。所述燃料电池包括氢气存储和输送系统、燃料电池电堆，其将氢气和氧气的化学 能转化为电能作为能源输入。所述DC/DC模块将燃料电池输出范围较宽的电压控制在动力总线所要求的范围 之内，其输入电压范围应包含燃料电池输出电压波动的范围，并且额定功率要大于等于燃 料电池的输出功率，其输出电压由电动车上的动力总线的电压确定。所述总控制器模块还与外部对象进行通信，其通过CAN总线从外部获取系统期望 的输出功率、通知整车控制器当前系统的最大输出功率、故障诊断以及各个模块数据到整 车控制器的上传。所述DC/AC模块将燃料电池输出的直流电能转化为220V的交流电。由于采用了以上技术方案，本技术具有以下有益效果1.结构紧凑，独立成为一个能量源；2.功率和能量密度高；3.模块化轻量化设计可以快速的拔插安装；4.具有多种功能、多种用途。附图说明图1为本技术系统的结构示意图。具体实施方式以下结合附图所示实施例对本技术作进一步的说明。本技术将燃料电池模块和DC/DC模块组成的动力系统从燃料电池混合动力 系统中分离出来，组成一个独立的，快速拔插的模块化系统，同时该模块还具有多用途的特 性，例如作为应急电源，可以提供车载电源，或者与民用电网连接等等。本技术包含燃料电池模块、DC/DC模块、DC/AC模块和控制器模块；燃料电 池模块包含氢气存储和输送系统和燃料电池电堆本身。燃料电池模块，DC/DC模块和DC/ AC模块之间通过直流导线连接。燃料电池的作用是把氢气和氧气电化学能转换成电能，是 整个系统的能量源。DC/DC模块的作用是将燃料电池输出范围较宽的电压控制在动力总线 所要求的范围之内，保证车辆动力系统的正常工作。DC/AC模块的作用是将燃料电池输出 的直流电能转化为，日常电网使用的220V的交流电。整个系统采用分布式控制，每个模块 都有其单独的控制器，系统的总控制器来负责模块间工作的协调，故障诊断以及与外部的 通讯工作，各个控制器之间以及与外部的通讯采用波特率为500K的高速时间触发总线形 式(TTCAN)。各模块的单独控制器为模块本身所配备的，但要求其具有CAN总线接口，总控 制器则需要自行装配，需要达到如下功能通过CAN总线从外部获取系统期望的输出功率， 告知整车控制器当前系统的最大输出功率，故障诊断和各个模块数据到整车控制器的上传 等等。为了实现可快速拔插的模块化设计，将系统整体分成了三个部分，这三个部分是按照 零部件的体积，重量和安装布置的位置顺序进行划分的，其中，第一部分为氢气存储和输送 系统，第二个部分为燃料电池电堆及其控制器，第三部分为主DCDC和与整车动力系统的接 口。三个部分逐一安装于车辆上，最后组成一个整体的快速拔插的增程器系统，且满足了一 个人就可以完成系统的装卸任务的要求，大大提高了系统使用的便利性。本技术需要根据电动车动力系统的具体要求并考虑系统效率来确定燃料电 池的额定输出功率，DC/DC模块的输入电压范围应包含燃料电池输出电压波动的范围，并且 额定功率要大于等于燃料电池的输出功率。DC/DC模块的输出电压由电动车上的动力总线 的电压确定。由于系统为灵活的可拔插设计，所以所有零部件的选型在满足性能要求的前 提下，选择体积和重量最小者。本技术的系统可以作为一个可快速拔插的燃料电池增程器提高电动车辆的 续驶历程。还可以作为独立的车载民用220V交流电源以及在车辆闲置状态下接入民用电 网，辅以电动车辆自身的动力蓄电池，对电力网络供电，来缓解白天工作时间内用电高峰对 电力网络系统产生的冲击，实现车辆-智能电网(Vehicle to Grid)的概念。该燃料电池增程器系统还可以在车辆行驶至无电网供电的地区作为应急电源对外部供给220V的交流 电，为一些仪器设备和应急设施等供电。本技术的系统由质子交换摸燃料电池作为动力源，具有能量转换效率高，无 电解质泄漏，开放式的电化学结构只要有足够的氢气供给就可以不间断的持续供电等诸多 优点，被认为是电动汽车的理想动力源之一。其克服了传统内燃机的效率受到卡诺循环的 限制，并且存在污染严重，化石能源逐渐枯竭等缺点，同时也弥补了目前电动车用动力电 池，例如锂离子二次电池，镍氢电池以及铅酸电池等的充电时间长，存在废弃处理隐患以及 提供的续驶里程数较小等诸多缺点，所以该系统是一个很具有发展前景的新型系统。上述的对实施例的描述是为便于该
的普通技术人员能理解和应用本实 用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说 明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本技术不限于这 里的实施例，本领域技术人员根据本技术的揭示，对于本技术做出的改进和修改 都应该在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池增程器系统，其特征在于：其包括燃料电池模块、ＤＣ／ＤＣ模块和总控制器模块，燃料电池模块与ＤＣ／ＤＣ模块之间通过导线连接，两者均设有控制器，通过该控制器与总控制器模块通信。

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池增程器系统，其特征在于其包括燃料电池模块、DC/DC模块和总控制 器模块，燃料电池模块与DC/DC模块之间通过导线连接，两者均设有控制器，通过该控制器 与总控制器模块通信。2.如权利要求1所述的燃料电池增程器系统，其特征在于其还包括DC/AC模块，其与 燃料电池模块和DC/DC模块分别通过导线连接，其也具有与总控制器模块通信的控制器。3.如权利要求1所述的燃料电池增程器系统，其特征在于所述燃料电池模块包括氢 气存储和输送系统、燃料电池电堆，其将氢气和氧气的化学能转化为电能作为能源输入。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：周苏，章桐，余卓平，李飞鸿，陈凤祥，马天才，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：实用新型
国别省市：31[]