CN107599876A - 一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置 - Google Patents

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徐洋波
陈舒燕
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Abstract

本发明公开了一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，包括人机交互彩色触摸屏、充电控制单元、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元。本发明提出的移动充电装置，是一种可以在停车区或者临时停车区对缺电电动汽车进行紧急快速补充电量的移动充电车（或快速充电装置）。其电能发电部分为氢燃料电池，相对于普通的锂电池类似电池，具有体积小，功率密度大等特点，并且移动方便，所以开发一种基于氢燃料电池的移动充电车（或快速充电装置）非常有必要，适合于新能源电动汽车发展应用的需要。

Description

一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置
技术领域
本发明涉及一种充电装置，具体是一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置。
背景技术
纯电动汽车在日常生活中越来越普遍使用。鉴于目前电池技术发展的状况，在纯电动汽车行驶过程中，我们会经常发现电池的电量不足或者续航里程不够的情况。同时由于公共充电设施建设的相对不完善，不普及，在这种情况下会出现在部分路段没有充电设施的情况，从而造成电动汽车驾驶者对续航里程不足的恐慌。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，包括人机交互彩色触摸屏、充电控制单元、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元，所述充电控制单元分别连接人机交互彩色触摸屏、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元，氢燃料电池发电堆及其智能控制单元还连接DC/DC变换单元，DC/DC变换单元还连接充电信号采集及保护单元，所述充电信号采集及保护单元还连接电动汽车。
作为本发明进一步的方案：所述氢燃料电池发电堆及其智能控制单元包括信号采集单元、氢燃料质子交换膜发电堆、储氢罐和氢燃料电池发电堆控制单元，信号采集单元包括压力采集模块、进水温度采集模块、出水温度采集模块和电压电流采集模块，氢燃料电池堆发电控制单元分别连接信号采集单元、氢燃料质子交换膜发电堆和储氢罐，氢燃料质子交换膜发电堆分别连接进水温度采集模块、出水温度采集模块、电压电流采集模块和储氢罐，储氢罐连接压力采集模块。
作为本发明进一步的方案：所述充电控制包括计量计费单元、快速熔断保护单元、泄放回路、直流连接器单元、直流充电枪、BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块和电压电流采集模块，从DC/DC变换单元输出的电压分别进入计量计费单元和快速熔断保护单元，快速熔断保护单元连接直流连接器单元，直流连接器单元连接直流充电枪，直流充电枪分别连接BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块、电压电流采集模块和电动汽车。
作为本发明进一步的方案：所述快速熔断保护单元和直流连接器单元之间跨接有泄放回路。
作为本发明进一步的方案：所述计量计费单元可通过RS485通讯接口连接充电控制单元。
作为本发明进一步的方案：所述充电控制单元还分别连接BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块和电压电流采集模块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的移动充电装置，是一种可以在停车区或者临时停车区对缺电电动汽车进行紧急快速补充电量的移动充电车（或快速充电装置）。其电能发电部分为氢燃料电池，相对于普通的锂电池类似电池，具有体积小，功率密度大等特点，并且移动方便，所以开发一种基于氢燃料电池的移动充电车（或快速充电装置）非常有必要，且适合于新能源电动汽车发展应用的需要。
附图说明
图1为本发明的整体方框图。
图2为氢燃料电池发电堆及其智能控制单元的内部结构图。
图3为DC/DC变换单元的电路原理图。
图4为充电控制的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，包括人机交互彩色触摸屏、充电控制单元、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元，所述充电控制单元分别连接人机交互彩色触摸屏、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元，氢燃料电池发电堆及其智能控制单元连接DC/DC变换单元，DC/DC变换单元连接充电信号采集及保护单元，所述充电信号采集及保护单元连接电动汽车。
氢燃料电池发电堆及其智能控制单元包括信号采集单元、氢燃料质子交换膜发电堆、储氢罐和氢燃料电池发电堆控制单元，信号采集单元包括压力采集模块、进水温度采集模块、出水温度采集模块和电压电流采集模块，氢燃料电池发电控制单元分别连接信号采集单元、氢燃料质子交换膜发电堆和储氢罐，氢燃料质子交换膜发电堆分别连接进水温度采集模块、出水温度采集模块、电压电流采集模块和储氢罐，储氢罐连接压力采集模块。
充电控制包括计量计费单元、快速熔断保护单元、泄放回路、直流连接器单元、直流充电枪、BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块和电压电流采集模块，从DC/DC变换单元输出的电压分别进入计量计费单元和快速熔断保护单元，快速熔断保护单元连接直流连接器单元，直流连接器单元连接直流充电枪，直流充电枪分别连接BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块、电压电流采集模块和电动汽车。
快速熔断保护单元和直流连接器单元之间跨接有泄放回路。计量计费单元可通过RS485通讯接口连接充电控制单元。充电控制单元分别连接BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块和电压电流采集模块。
本发明的工作原理是：DC/DC变换单元的功能是将氢燃料电池发动机所输出的直流电能变换成电动汽车所需要的充电电压及电流。
由于氢燃料电池发动机的发电特性相对偏软（功率输出相对较缓慢，电流电压上升斜率偏小），在充电过程当中，特别是在大电流充电的启动阶段，需要对氢燃料电池发电机进行最大功率点的跟踪（MPPT）控制，从而满足电动汽车最大功率，最高效率的快速充电需求。由于超级电容具有快充快放的特性，可以补偿氢燃料电池输出特性软的缺点。因此，氢燃料电池输出的直流电先输出到超级电容包，再对超级电容包输出的直流电进行DC/DC变换。在移动充电装置向电动汽车充电过程中，可以实现充电电流快速跟踪BMS电流需求，具体电路示意图如图3所示。
一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置在结构设计上，采用模块式化设计思路，实现各个单元模块化拼装，从而使充电装置快速安装，方便维护。同时整个移动充电装置，在结构设计上兼容考虑安装到不同类型的车辆上，便于组装成不同类型的基于氢燃料电池的移动式电动汽车快速充电车。

Claims (6)

1.一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，包括人机交互彩色触摸屏、充电控制单元、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元，其特征在于，所述充电控制单元分别连接人机交互彩色触摸屏、氢燃料电池发电堆及其智能控制单元、DC/DC变换单元和充电信号采集及保护单元，氢燃料电池发电堆及其智能控制单元连接DC/DC变换单元，DC/DC变换单元连接充电信号采集及保护单元，所述充电信号采集及保护单元连接电动汽车。
2.根据权利要求1所述的一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，其特征在于，所述氢燃料电池发电堆及其智能控制单元包括信号采集单元、氢燃料质子交换膜发电堆、储氢罐和氢燃料电池发电堆控制单元，信号采集单元包括压力采集模块、进水温度采集模块、出水温度采集模块和电压电流采集模块，氢燃料电池发电堆控制单元分别连接信号采集单元、氢燃料质子交换膜发电堆和储氢罐，氢燃料质子交换膜发电堆还分别连接进水温度采集模块、出水温度采集模块、电压电流采集模块和储氢罐，储氢罐还连接压力采集模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，其特征在于，所述充电控制包括计量计费单元、快速熔断保护单元、泄放回路、直流连接器单元、直流充电枪、BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块和电压电流采集模块，从DC/DC变换单元输出的电压分别进入计量计费单元和快速熔断保护单元，快速熔断保护单元连接直流连接器单元，直流连接器单元连接直流充电枪，直流充电枪分别连接BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块、电压电流采集模块和电动汽车。
4.根据权利要求3所述的一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，其特征在于，所述快速熔断保护单元和直流连接器单元之间跨接有泄放回路。
5.根据权利要求1所述的一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，其特征在于，所述计量计费单元可通过RS485通讯接口连接充电控制单元。
6.根据权利要求1所述的一种基于氢燃料电池的移动式电动汽车直流快速充电装置，其特征在于，所述充电控制单元分别连接BMS通信单元、辅助电源、CC1信号采集模块和电压电流采集模块。
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