CN101917026B - 一种基于燃料电池的应急发电车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于燃料电池的应急发电车，包括车体，置于车体上的包括依序电连接的供氢模块、燃料电池系统、大功率升压DC/DC变换器、DC/AC逆变器和配电箱；且大功率升压DC/DC变换器和DC/AC逆变器之间还通过一并联连接的小功率双向DC/DC变换器连接蓄电池组，小功率双向DC/DC变换器和蓄电池组之间还并联连接启停开关模块，24V DC/DC变换器和12V DC/DC变换器的输入端。启停开关模块连接控制面板，24V DC/DC变换器和12V DC/DC变换器的输出端分别与监控模块连接，监控模块又分别与供氢模块、燃料电池系统、大功率升压DC/DC和启停开关模块连接。本发明结构简单、使用方便，且使用氢能源，有效解决了现有技术中噪音大、易造成环境污染等问题。

Description

一种基于燃料电池的应急发电车
技术领域
本发明涉及一种基于燃料电池的应急发电车。
背景技术
在电力中断，突发事故或临时用特定供电场所等领域，应急发电车是一种有效的供电方式。目前基于移动应急发电车的电源供应方式主要为柴油发电机组供电方式，噪音大、易造成环境污染。
在申请号为200820158867.x的专利申请中，涉及了一种风能燃油混合移动电源车，仍需以柴油作为其能源供应。
在申请号为200810225060.8的专利申请中，提出了一种基于电解液的电堆发电应急供电车，但需根据不同的供电要求调节储液罐的数量，通用性不足。
在申请号200910034761.8的专利申请中，提出了一种涉及风力，太阳能，燃油混合发电车，但其结构复杂，使用不方便。
基于氢能源的燃料电池发电技术作为新一代清洁能源，在全球范围内获得了普遍的认可，在氢能源汽车，通信用备用电源等领域有广泛的应用，但目前并没有将燃料电池技术应用于应急发电车的成熟案例。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提出一种基于燃料电池的应急发电车，其将基于氢能源的燃料电池技术应用于应急发电车中，有效解决了现有技术存在的问题。
本发明可通过以下技术方案予以解决：
一种基于燃料电池的应急发电车，包括依序连接的一供氢模块、一燃料电池系统、一大功率升压DC/DC变换器、一DC/AC逆变器和配电箱；且所述大功率升压DC/DC变换器和DC/AC逆变器之间还通过一并联连接的小功率双向DC/DC变换器连接一蓄电池组，所述小功率双向DC/DC变换器和所述蓄电池组之间还并联连接一启停开关模块以及一24V DC/DC变换器和一12V DC/DC变换器的输入端，该启停开关模块连接一控制面板；该24V DC/DC变换器和12V DC/DC变换器的输出端分别与一监控模块连接，该监控模块又分别与所述供氢模块、燃料电池系统、大功率升压DC/DC变换器和启停开关模块连接。
本发明所述供氢模块包括依次连接的储氢装置、中压减压阀，储氢装置内部包含有温度传感器，中压减压阀前端配有高压压力传感器，中压减压阀后端配有中压压力传感器；所述燃料电池系统包括一燃料电池堆、依次相连的低压减压阀和排气阀组成的氢气供应系统和变频器控制的风机、空滤组成的空气供应系统，及变频器控制的水泵、散热风扇组成的水冷却循环系统；所述低压减压阀与所述供氢模块连接；所述燃料电池堆对外提供电能输出接口；所述监控模块包括一氢节点控制单元，一燃料电池单体电压检测单元，一系统控制单元和一监测单元，以上各单元的数据通信通过CAN总线传输；所述启停开关模块由启停按钮、急停按钮、继电器、所述系统控制单元可控的开关组成。
本发明所述的供氢模块置于所述车体的车厢前段，并在侧面设有加气口；所述车体的车厢后段左侧是集成的所述燃料电池系统模块，右侧上方为所述DC/AC逆变器模块，所述DC/AC逆变器模块下方为所述配电箱，所述配电箱前方设有用户用电接口，以方便使用；所述车体的车顶为所述散热风扇模块，对所述水冷却循环系统进行冷却。
由于采用以上技术方案，本发明的一种基于燃料电池的应急发电车，实现了将基于氢能源的燃料电池技术应用于应急发电车中，解决了现有技术中噪声大、易产生环境污染、结构复杂、使用不方便等问题。
附图说明
图1为本发明的一种基于燃料电池的应急发电车的电路连接框图。
图2为本发明的一种基于燃料电池的应急发电车在车厢上的模块分布图。
图中1供氢模块；2燃料电池系统；3配电箱；4用电接口；5散热风扇；6DC/AC逆变器；7启停开关模块；8监控模块
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明的一种基于燃料电池的应急发电车，包括依序电连接的一供氢模块1、一燃料电池系统2、一大功率升压DC/DC变换器、一DC/AC逆变器6和配电箱3，该供氢模块1包括依次连接的储氢装置、中压减压阀，储氢装置内部包含有温度传感器，中压减压阀前端配有高压压力传感器，中压减压阀后端配有中压压力传感器；燃料电池系统包括一燃料电池堆、依次相连的低压减压阀和排气阀组成的氢气供应系统和变频器控制的风机、空滤组成的空气供应系统，及变频器控制的水泵、散热风扇组成的水冷却循环系统；低压减压阀与供氢模块连接；燃料电池堆对外提供电能输出接口，通过该电能输出接口与该大功率升压DC/DC变换器连接；且大功率升压DC/DC变换器和DC/AC逆变器6之间还通过一并联连接的小功率双向DC/DC连接一蓄电池组，小功率双向DC/DC变换器和蓄电池组之间还并联连接一启停开关模块7，该启停开关模块7连接一控制面板；启停开关模块7的2个输出端分别连接一24V DC/DC变换器和一12V DC/DC变换器，该24V DC/DC变换器和12V DC/DC变换器的另一端分别与一监控模块8连接，该监控模块8又分别与供氢模块1、燃料电池系统2、大功率升压DC/DC变换器和启停开关模块7连接，该监控模块8包括一氢节点控制单元，一燃料电池单体电压检测单元，一系统控制单元和一监测单元，以上各单元的数据通信通过CAN总线传输，且该氢节点控制单元控制供氢模块，该燃料电池单体电压检测单元控制燃料电池系统2，该系统控制单元控制燃料电池系统2、大功率升压DC/DC变换器和启停开关模块7；启停开关模块7由启停钥匙开关、急急停按钮、继电器、所述系统控制单元可控的开关组成。
如图2所示，由于移动发电车车厢的特定结构，对系统进行了模块化设计，使之更加紧凑，用户操作也更加便捷。车体车厢前段设储氢模决1，并置于储氢柜中，并在侧面设有加气口；车体车厢后段左侧是集成的燃料电池系统2，右侧上方为DC/AC逆变器模块6，DC/AC逆变器模块6下方为配电箱3，配电箱3前方设有用户用电接口4，以方便使用；车顶为散热风扇模块5，对水冷却循环系统进行冷却。
本发明的工作方式为：
当需要启动系统时，由控制面板将钥匙开关旋至启动档，蓄电池为12VDC/DC变换器，24V DC/DC变换器供电，并经过小功率双向DC/DC变换器，DC/AC逆变器，和配电箱后，将其中一路输出连接至燃料电池系统中为变频器供电；系统控制单元结合氢节点控制单元启动燃料电池系统，对外输出直流电；经大功率升压DC/DC变换器，转换为稳定的直流电压，其中一路输出至小功率双向DC/DC变换器，为12V DC/DC变换器和24V DC/DC变换器供电，并为蓄电池组进行充电。另一路输出至DC/AC逆变器，将直流电能转换为交流电能；配电箱为交流电提供多个输出接口，以满足不同用电设备的特定要求。至此系统进入正常发电模式，用户可以通过供电接口直接为用电设备提供电能。各控制单元的数据都通过CAN总线进行传输，用户可以通过监控模块对系统的实时状态进行查看，数据存储；控制面板上配备有指示灯和操作按钮，能直观地反映出系统的实时状况并方便用户操作。
当需要系统停机时，由控制面板将钥匙开关旋至停机档，系统控制器将系统各功能模块分别停止运行后，再将开关K1断开，此时系统监控模块也停止工作，系统进入停机状态。
具体应用实施例：
本系统中选用的燃料电池堆模块功率为45kW；蓄电池组的容量为2节12V，80Ah；选用的逆变器额定功率为50kVA，输入电压220-400V DC，输出电压为384VDC±20％。小功率双向DC/DC变换器的输入电压范围384VDC±20％，输出电压范围为24-27VDC。配电输出接口提供了三相和单相接口，其包括一可进行远距离配电的63A三相五线制的航空插座，一25A三相插座，一16A三相插座，一25A单相插座，一16A单相插座，一10A单相插座。
首先通过控制面板将钥匙开关旋至启动档，KM线圈得电，蓄电池通过12V DC/DC变换器和24V DC/DC变换器给各控制单元供电，并通过小功率双向DC/DC变换器，DC/AC逆变器，配电箱输出后为控制风机，水泵的变频器供电。系统控制器将K1闭合，并控制燃料电池系统中各执行器，使燃料电池堆输出电能。大功率升压DC/DC变换器将电能升压为稳定的直流电，并通过小功率双向DC/DC变换器后为蓄电池浮充，通过DC/AC逆变器将直流电转换为三相380V交流电，配电箱将交流电分配至多路用户接口，此时系统处于电能输出状态，系统输出稳定的交流电。用户可以从控制面板上获取相应的系统信息(如系统状态，电能输出参数等)，也可以从CAN总线接口中监测系统实时参数，并存储分析。
当需要进行系统停机时，通过控制面板将钥匙开关旋至停机档，系统控制单元控制燃料电池系统，大功率升压DC/DC变换器等模块至停机完成，之后切断开关K1，整个系统停机完成。
但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (6)

1.一种基于燃料电池的应急发电车，包括车体，其特征在于：包括置于车体上的依序连接的一供氢模块、一燃料电池系统、一大功率升压DC/DC变换器、一DC/AC递变器和一配电箱；且所述大功率升压DC/DC变换器和DC/AC逆变器之间还通过一并联连接的小功率双向DC/DC变换器连接一蓄电池组，所述小功率双向DC/DC变换器和所述蓄电池组之间还并联连接一启停开关模块以及一24V DC/DC变换器和一12VDC/DC变换器的输入端，该启停开关模块连接一控制面板；该24VDC/DC变换器和12V DC/DC变换器的输出端分别与一监控模块连接，该监控模块又分别与所述供氢模块、燃料电池系统、大功率升压DC/DC变换器和启停开关模块连接。
2.根据权利要求1所述的应急发电车，其特征在于：所述供氢模块包括依次连接的储氢装置、中压减压阀。
3.根据权利要求1所述的应急发电车，其特征在于：所述燃料电池系统包括一燃料电池堆、依次相连的低压减压阀和排气阀组成的氢气供应系统和变频器控制的风机、空滤组成的空气供应系统，及变频器控制的水泵、散热风扇组成的水冷却循环系统；所述低压减压阀与所述供氢模块连接；所述燃料电池堆对外提供电能输出接口。
4.根据权利要求3所述的应急发电车，其特征在于：所述监控模块包括一氢节点控制单元，一燃料电池单体电压检测单元，一系统控制单元和一监测单元，以上各单元的数据通信通过CAN总线传输。
5.根据权利要求4所述的应急发电车，其特征在于：所述的启停开关模块由启停钥匙开关、急停按钮、继电器、所述系统控制单元可控的开关组成。
6.根据权利要求5所述的应急发电车，其特征在于：所述的供氢模块置于所述车体的车厢前段，并在侧面设有加气口；所述车体的车厢后段左侧是集成的所述燃料电池系统，右侧上方为所述DC/AC逆变器，所述DC/AC逆变器下方为所述配电箱，所述配电箱前方设有用户用电接口，以方便使用；所述车体的车顶为所述散热风扇，对所述水冷却循环系统进行冷却。
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