專利名稱：一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車。
背景技術(shù)：
在電力中斷，突發(fā)事故或臨時用特定供電場所等領(lǐng)域，應(yīng)急發(fā)電車是一種有效的 供電方式。目前基于移動應(yīng)急發(fā)電車的電源供應(yīng)方式主要為柴油發(fā)電機(jī)組供電方式，噪音 大、易造成環(huán)境污染。在申請?zhí)枮?00820158867. χ的專利申請中，涉及了一種風(fēng)能燃油混合移動電源 車，仍需以柴油作為其能源供應(yīng)。在申請?zhí)枮?00810225060.8的專利申請中，提出了一種基于電解液的電堆發(fā)電 應(yīng)急供電車，但需根據(jù)不同的供電要求調(diào)節(jié)儲液罐的數(shù)量，通用性不足。在申請?zhí)?00910034761. 8的專利申請中，提出了一種涉及風(fēng)力，太陽能，燃油混 合發(fā)電車，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不方便?；跉淠茉吹娜剂想姵匕l(fā)電技術(shù)作為新一代清潔能源，在全球范圍內(nèi)獲得了普遍 的認(rèn)可，在氫能源汽車，通信用備用電源等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，但目前并沒有將燃料電池技 術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急發(fā)電車的成熟案例。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提出一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車， 其將基于氫能源的燃料電池技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急發(fā)電車中，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。本發(fā)明可通過以下技術(shù)方案予以解決一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車，包括依序連接的一供氫模塊、一燃料電池系統(tǒng)、 一大功率升壓DC/DC變換器、一 DC/AC逆變器和配電箱；且所述大功率升壓DC/DC變換器和 DC/AC逆變器之間還通過一并聯(lián)連接的小功率雙向DC/DC變換器連接一蓄電池組，所述小 功率雙向DC/DC變換器和所述蓄電池組之間還并聯(lián)連接一啟停開關(guān)模塊以及一 24V DC/DC 變換器和一 12V DC/DC變換器的輸入端，該啟停開關(guān)模塊連接一控制面板；該24V DC/DC變 換器和12V DC/DC變換器的輸出端分別與一監(jiān)控模塊連接，該監(jiān)控模塊又分別與所述供氫 模塊、燃料電池系統(tǒng)、大功率升壓DC/DC變換器和啟停開關(guān)模塊連接。本發(fā)明所述供氫模塊包括依次連接的儲氫裝置、中壓減壓閥，儲氫裝置內(nèi)部包含 有溫度傳感器，中壓減壓閥前端配有高壓壓力傳感器，中壓減壓閥后端配有中壓壓力傳感 器；所述燃料電池系統(tǒng)包括一燃料電池堆、依次相連的低壓減壓閥和排氣閥組成的氫氣供 應(yīng)系統(tǒng)和變頻器控制的風(fēng)機(jī)、空濾組成的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，及變頻器控制的水泵、散熱風(fēng)扇組 成的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)；所述低壓減壓閥與所述供氫模塊連接；所述燃料電池堆對外提供電 能輸出接口 ；所述監(jiān)控模塊包括一氫節(jié)點(diǎn)控制單元，一燃料電池單體電壓檢測單元，一系統(tǒng) 控制單元和一監(jiān)測單元，以上各單元的數(shù)據(jù)通信通過CAN總線傳輸；所述啟停開關(guān)模塊由 啟停按鈕、急停按鈕、繼電器、所述系統(tǒng)控制單元可控的開關(guān)組成。
本發(fā)明所述的供氫模塊置于所述車體的車廂前段，并在側(cè)面設(shè)有加氣口 ；所述車 體的車廂后段左側(cè)是集成的所述燃料電池系統(tǒng)模塊，右側(cè)上方為所述DC/AC逆變器模塊， 所述DC/AC逆變器模塊下方為所述配電箱，所述配電箱前方設(shè)有用戶用電接口，以方便使 用；所述車體的車頂為所述散熱風(fēng)扇模塊，對所述水冷卻循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車，實(shí)現(xiàn)了將基 于氫能源的燃料電池技術(shù)應(yīng)用于應(yīng)急發(fā)電車中，解決了現(xiàn)有技術(shù)中噪聲大、易產(chǎn)生環(huán)境污 染、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用不方便等問題。


圖1為本發(fā)明的一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車的電路連接框圖。圖2為本發(fā)明的一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車在車廂上的模塊分布圖。圖中1供氫模塊；2燃料電池系統(tǒng)；3配電箱；4用電接口 ；5散熱風(fēng)扇；6DC/AC逆 變器-J啟停開關(guān)模塊；8監(jiān)控模塊
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明如圖1所示，本發(fā)明的一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車，包括依序電連接的一供 氫模塊1、一燃料電池系統(tǒng)2、一大功率升壓DC/DC變換器、一 DC/AC逆變器6和配電箱3，該 供氫模塊1包括依次連接的儲氫裝置、中壓減壓閥，儲氫裝置內(nèi)部包含有溫度傳感器，中壓 減壓閥前端配有高壓壓力傳感器，中壓減壓閥后端配有中壓壓力傳感器；燃料電池系統(tǒng)包 括一燃料電池堆、依次相連的低壓減壓閥和排氣閥組成的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)和變頻器控制的風(fēng) 機(jī)、空濾組成的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，及變頻器控制的水泵、散熱風(fēng)扇組成的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)；低 壓減壓閥與供氫模塊連接；燃料電池堆對外提供電能輸出接口，通過該電能輸出接口與該 大功率升壓DC/DC變換器連接；且大功率升壓DC/DC變換器和DC/AC逆變器6之間還通過 一并聯(lián)連接的小功率雙向DC/DC連接一蓄電池組，小功率雙向DC/DC變換器和蓄電池組之 間還并聯(lián)連接一啟停開關(guān)模塊7，該啟停開關(guān)模塊7連接一控制面板；啟停開關(guān)模塊7的2 個輸出端分別連接一 24V DC/DC變換器和一 12V DC/DC變換器，該24V DC/DC變換器和12V DC/DC變換器的另一端分別與一監(jiān)控模塊8連接，該監(jiān)控模塊8又分別與供氫模塊1、燃料 電池系統(tǒng)2、大功率升壓DC/DC變換器和啟停開關(guān)模塊7連接，該監(jiān)控模塊8包括一氫節(jié)點(diǎn) 控制單元，一燃料電池單體電壓檢測單元，一系統(tǒng)控制單元和一監(jiān)測單元，以上各單元的數(shù) 據(jù)通信通過CAN總線傳輸，且該氫節(jié)點(diǎn)控制單元控制供氫模塊，該燃料電池單體電壓檢測 單元控制燃料電池系統(tǒng)2，該系統(tǒng)控制單元控制燃料電池系統(tǒng)2、大功率升壓DC/DC變換器 和啟停開關(guān)模塊7 ；啟停開關(guān)模塊7由啟停鑰匙開關(guān)、急急停按鈕、繼電器、所述系統(tǒng)控制單 元可控的開關(guān)組成。如圖2所示，由于移動發(fā)電車車廂的特定結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化設(shè)計，使之更 加緊湊，用戶操作也更加便捷。車體車廂前段設(shè)儲氫模決1，并置于儲氫柜中，并在側(cè)面設(shè)有 加氣口 ；車體車廂后段左側(cè)是集成的燃料電池系統(tǒng)2，右側(cè)上方為DC/AC逆變器模塊6，DC/ AC逆變器模塊6下方為配電箱3，配電箱3前方設(shè)有用戶用電接口 4，以方便使用；車頂為 散熱風(fēng)扇模塊5，對水冷卻循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
本發(fā)明的工作方式為當(dāng)需要啟動系統(tǒng)時，由控制面板將鑰匙開關(guān)旋至啟動檔，蓄電池為12VDC/DC變換 器，24V DC/DC變換器供電，并經(jīng)過小功率雙向DC/DC變換器，DC/AC逆變器，和配電箱后，將 其中一路輸出連接至燃料電池系統(tǒng)中為變頻器供電；系統(tǒng)控制單元結(jié)合氫節(jié)點(diǎn)控制單元啟 動燃料電池系統(tǒng)，對外輸出直流電；經(jīng)大功率升壓DC/DC變換器，轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓， 其中一路輸出至小功率雙向DC/DC變換器，為12V DC/DC變換器和24V DC/DC變換器供電， 并為蓄電池組進(jìn)行充電。另一路輸出至DC/AC逆變器，將直流電能轉(zhuǎn)換為交流電能；配電箱 為交流電提供多個輸出接口，以滿足不同用電設(shè)備的特定要求。至此系統(tǒng)進(jìn)入正常發(fā)電模 式，用戶可以通過供電接口直接為用電設(shè)備提供電能。各控制單元的數(shù)據(jù)都通過CAN總線 進(jìn)行傳輸，用戶可以通過監(jiān)控模塊對系統(tǒng)的實(shí)時狀態(tài)進(jìn)行查看，數(shù)據(jù)存儲；控制面板上配備 有指示燈和操作按鈕，能直觀地反映出系統(tǒng)的實(shí)時狀況并方便用戶操作。當(dāng)需要系統(tǒng)停機(jī)時，由控制面板將鑰匙開關(guān)旋至停機(jī)檔，系統(tǒng)控制器將系統(tǒng)各功 能模塊分別停止運(yùn)行后，再將開關(guān)Ki斷開，此時系統(tǒng)監(jiān)控模塊也停止工作，系統(tǒng)進(jìn)入停機(jī) 狀態(tài)。具體應(yīng)用實(shí)施例本系統(tǒng)中選用的燃料電池堆模塊功率為45kW ；蓄電池組的容量為2節(jié)12V，80Ah ； 選用的逆變器額定功率為50kVA，輸入電壓220-400V DC，輸出電壓為384VDC士 20%。小功 率雙向DC/DC變換器的輸入電壓范圍384VDC士20%，輸出電壓范圍為24-27VDC。配電輸出 接口提供了三相和單相接口，其包括一可進(jìn)行遠(yuǎn)距離配電的63A三相五線制的航空插座， 一 25A三相插座，一 16A三相插座，一 25A單相插座，一 16A單相插座，一 IOA單相插座。首先通過控制面板將鑰匙開關(guān)旋至啟動檔，KM線圈得電，蓄電池通過12V DC/DC 變換器和24V DC/DC變換器給各控制單元供電，并通過小功率雙向DC/DC變換器，DC/AC逆 變器，配電箱輸出后為控制風(fēng)機(jī)，水泵的變頻器供電。系統(tǒng)控制器將Kl閉合，并控制燃料電 池系統(tǒng)中各執(zhí)行器，使燃料電池堆輸出電能。大功率升壓DC/DC變換器將電能升壓為穩(wěn)定 的直流電，并通過小功率雙向DC/DC變換器后為蓄電池浮充，通過DC/AC逆變器將直流電 轉(zhuǎn)換為三相380V交流電，配電箱將交流電分配至多路用戶接口，此時系統(tǒng)處于電能輸出狀 態(tài)，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定的交流電。用戶可以從控制面板上獲取相應(yīng)的系統(tǒng)信息(如系統(tǒng)狀態(tài)，電 能輸出參數(shù)等)，也可以從CAN總線接口中監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)時參數(shù)，并存儲分析。當(dāng)需要進(jìn)行系統(tǒng)停機(jī)時，通過控制面板將鑰匙開關(guān)旋至停機(jī)檔，系統(tǒng)控制單元控 制燃料電池系統(tǒng)，大功率升壓DC/DC變換器等模塊至停機(jī)完成，之后切斷開關(guān)K1，整個系統(tǒng) 停機(jī)完成。但是，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠 理解本專利，不能理解為是對本專利包括范圍的限制；只要是根據(jù)本專利所揭示精神的所 作的任何等同變更或修飾，均落入本專利包括的范圍。
權(quán)利要求
一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車，包括車體，其特征在于置于車體上的包括依序連接的一供氫模塊、一燃料電池系統(tǒng)、一大功率升壓DC/DC變換器、一DC/AC逆變器和一配電箱；且所述大功率升壓DC/DC變換器和DC/AC逆變器之間還通過一并聯(lián)連接的小功率雙向DC/DC變換器連接一蓄電池組，所述小功率雙向DC/DC變換器和所述蓄電池組之間還并聯(lián)連接一啟停開關(guān)模塊以及一24V DC/DC變換器和一12VDC/DC變換器的輸入端，該啟停開關(guān)模塊連接一控制面板；該24VDC/DC變換器和12V DC/DC變換器的輸出端分別與一監(jiān)控模塊連接，該監(jiān)控模塊又分別與所述供氫模塊、燃料電池系統(tǒng)、大功率升壓DC/DC變換器和啟停開關(guān)模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急發(fā)電車，其特征在于所述供氫模塊包括依次連接的儲 氫裝置、中壓減壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)急發(fā)電車，其特征在于所述燃料電池系統(tǒng)包括一燃料電 池堆、依次相連的低壓減壓閥和排氣閥組成的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)和變頻器控制的風(fēng)機(jī)、空濾組 成的空氣供應(yīng)系統(tǒng)，及變頻器控制的水泵、散熱風(fēng)扇組成的水冷卻循環(huán)系統(tǒng)；所述低壓減壓 閥與所述供氫模塊連接；所述燃料電池堆對外提供電能輸出接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的應(yīng)急發(fā)電車，其特征在于所述監(jiān)控模塊包括一氫節(jié)點(diǎn) 控制單元，一燃料電池單體電壓檢測單元，一系統(tǒng)控制單元和一監(jiān)測單元，以上各單元的數(shù) 據(jù)通信通過CAN總線傳輸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)急發(fā)電車，其特征在于所述的啟停開關(guān)模塊由啟停鑰匙 開關(guān)、急停按鈕、繼電器、所述系統(tǒng)控制單元可控的開關(guān)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)急發(fā)電車，其特征在于所述的供氫模塊置于所述車體的 車廂前段，并在側(cè)面設(shè)有加氣口 ；所述車體的車廂后段左側(cè)是集成的所述燃料電池系統(tǒng)，右 側(cè)上方為所述DC/AC逆變器，所述DC/AC逆變器模塊下方為所述配電箱，所述配電箱前方設(shè) 有用戶用電接口，以方便使用；所述車體的車頂為所述散熱風(fēng)扇模塊，對所述水冷卻循環(huán)系 統(tǒng)進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于燃料電池的應(yīng)急發(fā)電車，包括車體，置于車體上的包括依序電連接的供氫模塊、燃料電池系統(tǒng)、大功率升壓DC/DC變換器、DC/AC逆變器和配電箱；且大功率升壓DC/DC變換器和DC/AC逆變器之間還通過一并聯(lián)連接的小功率雙向DC/DC變換器連接蓄電池組，小功率雙向DC/DC變換器和蓄電池組之間還并聯(lián)連接啟停開關(guān)模塊，24V DC/DC變換器和12V DC/DC變換器的輸入端。啟停開關(guān)模塊連接控制面板，24V DC/DC變換器和12V DC/DC變換器的輸出端分別與監(jiān)控模塊連接，監(jiān)控模塊又分別與供氫模塊、燃料電池系統(tǒng)、大功率升壓DC/DC和啟停開關(guān)模塊連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，且使用氫能源，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中噪音大、易造成環(huán)境污染等問題。
文檔編號H02J7/00GK101917026SQ20101020817
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月24日
發(fā)明者婁潔良, 徐先朝, 徐麟, 李峰, 殷程程, 章波, 蔡武久, 馬天才 申請人:昆山弗爾賽能源有限公司