CN112519613A - 一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩，该移动充电桩包括：储氢放氢模块、氢燃料电池、控制电路供能蓄电池、变压模块、直流或交流控制盒、国标充电枪、检测模块、固定结构和移动平台等，其中，储氢罐为氢燃料电池供应氢气并管理储氢放氢状态；变压模块与控制盒连接，为外部设备进行直流/交流充电；控制电路供能蓄电池用于储存产生的电能；检测模块用于检测环境和电池情况，根据检测数据调节放氢状态和工作环境；固定结构将上述各模块与移动平台连接，避免各模块之间或与工作平台之间的碰撞。该移动充电桩可为多种用电设施提供随时随地的供电服务，同时，多个供电平台相互配合可形成一个高效的可移动供电系统，实现多场景用电供给。

Description

一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩

技术领域

本发明涉及新能源与电力技术领域，特别涉及一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩。

背景技术

随着电动汽车数量的持续增长，传统的充电桩越发难以满足电动汽车的日常供能需求。且在政策大力推动下，越来越多消费者选择购买新能源汽车，汽车充电供能业务同样具有巨大的潜在市场价值。

但是目前由于充电桩的建设受到交通、经济、规划、技术等多方面因素的影响，用其作为电动汽车提供充电服务的充能设备在一定程度上制约着电动汽车的发展。就目前充电桩，其主要存在以下几个问题：

1、选址问题：目前主流充电桩的充电方式有两种，低压交流充电与高压直流充电。高压直流充电桩体积大，充电时间短。然而为了避免电网受到直流充电桩的冲击而损坏，必须要设计出合理的电网保护措施对于已经做好城市规划并具有相当建设程度的一二线城市而言，欲满足上述条件的选址较为困难。而若为保护电网而建设于教区，又受到经济效益因素的制约。

2、成本问题：充电桩的前期投入包括土地成本和建设成本。土地成本包括土地的获得成本和土地上附属物的拆迁成本。城市核心区土地资源稀缺，土地成本较高，这导致目前建成并投入运营的公共充电站经济性不好。建设成本包括三通(水通、电通、路通)一平(土地平整)、充电站站用房建设、充电设备购置和安装、充电站监控系统、电池维护系统以及道路硬化和绿化等成本。同样，越靠近城市核心区，建设成本也越高。但同时，靠近城市核心区也是充电桩选址的大前提。高昂的前期成本与维护费用，是制约公共充电桩建设的又一原因。

3、其他问题：对于私家车而言，单个高压直流充电桩造价在20000元左右，而单个低压交流充电桩造价从1000-3000元不等。私有充电桩多为低压慢充充电桩，单次满充时常为6-8小时，一般只能于夜间充电。由于充电桩位置固定，电动汽车的续航问题被放大，单次活动半径极为受限。虽然公共、共享充电桩虽能进行短时间快速充电，但选址多较为偏僻。

如若随着新能源汽车的发展，充电难的问题无法得到根本上的解决，便会导致消费者更倾向于选择购买化石燃料作能源的传统汽车来满足自己的用车需求，所以寻找一种更高效更便捷的充电方式显得尤为重要。因此，亟待一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩，包括：储氢放氢模块、氢燃料电池、控制电路供能蓄电池、变压模块、直流或交流控制盒、国标充电枪、检测模块、固定结构和移动平台，其中，所述储氢放氢模块与所述氢燃料电池连接，用于为所述氢燃料电池供应氢气并管理的存氢放氢状态；所述氢燃料电池分别与所述控制电路供能蓄电池和所述变压模块连接，用于储存所述氢燃料电池产生的电能，并为所述变压模块和所述直流或交流控制盒的控制电路供能；所述变压模块与所述直流或交流控制盒连接，用于为外部设备进行直流充电或交流充电；所述直流或交流控制盒与所述国标充电枪，用于将直流电或交流电输出给所述外部设备；所述检测模块与所述氢燃料电池连接，用于检测输出信息和环境信息，根据所述输出信息调节放氢状态，根据所述环境信息调节工作环境；以所述固定结构将所述储氢放氢模块、所述氢燃料电池、所述控制电路供能蓄电池、所述变压模块、所述直流或交流控制盒、所述国标充电枪和所述检测模块与所述移动平台连接，以避免各模块之间以及各模块与所述移动平台之间出现碰撞。

本发明实施例的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，将氢燃料电池、变压器和移动平台结合起来，使输出电压可以在一定范围内自主调节，解决了传统电网的区域局限性，使供电系统具备可移动性和高机动性，能够实现多场景供电。

另外，根据本发明上述实施例的基于车载燃料电池供能的移动充电桩还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述储氢放氢模块包括储氢罐、减压控制器和输气管道，其中，所述储氢放氢模块通过所述输气管道与所述氢燃料电池连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述氢燃料电池通过导线与开关分别与所述控制电路供能蓄电池和所述变压模块连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述变压模块包括双向DC/DC转换器和双向DC/AC转换器，其中，所述双向DC/DC转换器的一端与所述直流控制盒连接，另一端与所述氢燃料电池的输出端开关连接；所述双向DC/AC转换器的一端与所述交流控制盒连接，另一端与所述氢燃料电池输出端的开关连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述检测模块包括检测器、环境参数检测和调节单元，其中，所述检测器与所述氢燃料电池的输出端连接，用于检测所述氢燃料电池的输出电压、输出电流和输出功率，并将所述输出电压、所述输出电流和所述输出功率反馈给所述调节单元，以调节放氢状态；所述环境参数检测与所述调节模块连接，用于检测工作环境的温度和湿度，并将所述温度和湿度反馈给所述调节单元，以调节工作环境。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述检测器为电力测试仪，所述环境参数检测为测温仪和湿度测试仪。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述控制电路供能蓄电池为铅酸蓄电池，用于接收储存燃料电池输出电能，并为所述变压模块和所述直流或交流控制盒的控制电路供能。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述固定结构采用镶嵌和螺纹连接模式固定各模块位置，以避免强烈振动或碰撞。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的基于车载燃料电池供能的移动充电桩的结构示意图；

图2是本发明一个实施例中的固定结构的结构示意图。

附图标记说明：100-移动充电桩、1-储氢放氢模块、2-氢燃料电池、3-控制电路供能蓄电池、4-变压模块、41-双向DC/DC转换器和42-双向DC/AC转换器、5-直流或交流控制盒、6-国标充电枪、7-检测模块、71-检测器、72-环境参数检测、73-调节单元、8-固定结构、81-镶嵌板、82-螺钉、83-防滑垫块、84-螺栓和85-防滑垫片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的基于车载燃料电池供能的移动充电桩。

图1是本发明一个实施例的基于车载燃料电池供能的移动充电桩的结构示意图。

如图1所示，该移动充电桩100包括：储氢放氢模块1、氢燃料电池2、控制电路供能蓄电池3、变压模块4、直流或交流控制盒5、国标充电枪6、检测模块7、固定结构8和移动平台。

其中，储氢放氢模块1与氢燃料电池2连接，用于为氢燃料电池2供应氢气并管理的存氢放氢状态。氢燃料电池2分别与控制电路供能蓄电池3和变压模块4连接，用于储存氢燃料电池2产生的电能，并为变压模块4和直流或交流控制盒5的控制电路供能。变压模块4与直流或交流控制盒5连接，用于为外部设备进行直流充电或交流充电。直流或交流控制盒5与国标充电枪6，用于将直流电或交流电输出给外部设备。检测模块7与氢燃料电池2连接，用于检测输出信息和环境信息，根据输出信息调节放氢状态，根据环境信息调节工作环境。固定结构8将储氢放氢模块1、氢燃料电池2、控制电路供能蓄电池3、变压模块4、直流或交流控制盒5、国标充电枪6和检测模块7与移动平台(运载车辆)连接，以避免各模块之间以及各模块与移动平台之间出现碰撞。

进一步地，储氢放氢模块1包括储氢罐、减压控制器和输气管道，其中，储氢放氢模块1通过输气管道与氢燃料电池2连接，为氢燃料电池供应氢气并管理系统的储氢放氢状态，氢气进入氢燃料电池产生电能，清洁能源，绿色环保。

进一步地，氢燃料电池2通过导线与开关分别与控制电路供能蓄电池3和变压模块4连接。其中，控制电路供能蓄电池3为铅酸蓄电池，用于接收储存燃料电池输出电能，并为变压模块4和直流或交流控制盒5的控制电路供能，提高氢燃料电池的能量利用效率。

进一步地，变压模块4包括双向DC/DC转换器41和双向DC/AC转换器42，由双向DC/DC转换器41、双向DC/AC转换器42构成的变压模块和直流或交流控制盒构成供电系统，具体地，双向DC/DC转换器41的一端与直流控制盒5连接，另一端与氢燃料电池2的输出端开关连接；双向DC/AC转换器42的一端与交流控制盒5连接，另一端与氢燃料电池2输出端的开关连接，从而实现为外部设备进行直流充电或交流充电。

进一步地，检测模块7包括检测器71、环境参数检测72和调节单元73，具体地，检测器71与氢燃料电池2的输出端连接，用于检测氢燃料电池2的输出电压、输出电流、输出功率等信息，并将上述息反馈给调节单元73，调节放氢状态；环境参数检测72与调节单元73直接和外部环境连接对系统工作环境的温度湿度等信息进行检测，并作出反馈，实现整体工作装置的工作稳定性。

另外，检测器71直接与输氢管道的减压控制器12连接，当检测出异常时，立即对储氢罐11的输出压力和流量进行调节，必要时进行调停措施；环境参数检测72与调节单元73对系统工作环境进行检测，当温度湿度发生显著变化时，调节模块做出调节，环境参数恢复正常范围，使得整体工作系统的安全系数得到提高。

具体而言，当储氢放氢模块1开始工作时，检测模块7开始工作，氢燃料电池2产生电能，正常工况下，氢燃料电池2在额定功率稳定工作，可通过双向DC/DC转换器41作用，将电压调整到外部设备工作要求范围，亦可通过双向DC/AC转换器42作用，将电压逆变为外部设备工作要求范围，实现氢燃料电池2输出电能有效利用，达到该供电系统满足多场景供电的工作目标。

可选地，检测器71可为电力测试仪，环境参数检测72可为测温仪和湿度测试仪。

进一步地，如图2所示，固定结构8采用镶嵌与螺纹连接共同作用的模式，将定制好镶嵌板81通过四个螺钉82固定在运载平台上，模块元件镶嵌进固定框架中通过防滑垫块83初步固定，再利用螺栓84和防滑垫片85锁紧，可以起到良好的固定作用。

进一步地，车载系统整体为上述所有集成平台，置于一移动平台上，经市面普通运载车辆改装而成，具备温度湿度等状态调节功能，满足上述所有工作环境。

本发明实施例提出的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，将氢燃料电池、变压器和运载车辆结合起来，使输出电压可以在一定范围内自主调节，使供电系统具备可移，动性和高机动性，能够实现多场景供电；还提出一种检测与反馈系统，增加了检测模块并对应有反馈机制，可使燃料电池在稳定和安全工况下工作，实现高效率、低风险的目标；还提出一种整箱固定装置，将供电系统与运载车辆紧密连接在一起，在发生颠簸时，保证整体系统的稳定性，提高安全性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，包括：储氢放氢模块、氢燃料电池、控制电路供能蓄电池、变压模块、直流或交流控制盒、国标充电枪、检测模块、固定结构和移动平台，其中，

所述储氢放氢模块与所述氢燃料电池连接，用于为所述氢燃料电池供应氢气并管理的存氢放氢状态；

所述氢燃料电池分别与所述控制电路供能蓄电池和所述变压模块连接，用于储存所述氢燃料电池产生的电能，并为所述变压模块和所述直流或交流控制盒的控制电路供能；

所述变压模块与所述直流或交流控制盒连接，用于为外部设备进行直流充电或交流充电；

所述直流或交流控制盒与所述国标充电枪，用于将直流电或交流电输出给所述外部设备；

所述检测模块与所述氢燃料电池连接，用于检测输出信息和环境信息，根据所述输出信息调节放氢状态，根据所述环境信息调节工作环境；以及

所述固定结构将所述储氢放氢模块、所述氢燃料电池、所述控制电路供能蓄电池、所述变压模块、所述直流或交流控制盒、所述国标充电枪和所述检测模块与所述移动平台连接，以避免各模块之间以及各模块与所述移动平台之间出现碰撞。

2.根据权利要求1所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述储氢放氢模块包括储氢罐、减压控制器和输气管道，其中，所述储氢放氢模块通过所述输气管道与所述氢燃料电池连接。

3.根据权利要求1所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述氢燃料电池通过导线与开关分别与所述控制电路供能蓄电池和所述变压模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述控制电路供能蓄电池为铅酸蓄电池，用于接收储存燃料电池输出电能，并为所述变压模块和所述直流或交流控制盒的控制电路供能。

5.根据权利要求1所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述变压模块包括双向DC/DC转换器和双向DC/AC转换器，其中，所述双向DC/DC转换器的一端与所述直流控制盒连接，另一端与所述氢燃料电池的输出端开关连接；所述双向DC/AC转换器的一端与所述交流控制盒连接，另一端与所述氢燃料电池输出端的开关连接。

6.根据权利要求1所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述检测模块包括检测器、环境参数检测和调节单元，其中，所述检测器与所述氢燃料电池的输出端连接，用于检测所述氢燃料电池的输出电压、输出电流和输出功率，并将所述输出电压、所述输出电流和所述输出功率反馈给所述调节单元，以调节放氢状态；所述环境参数检测与所述调节模块连接，用于检测工作环境的温度和湿度，并将所述温度和湿度反馈给所述调节单元，以调节工作环境。

7.根据权利要求6所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述检测器为电力测试仪，所述环境参数检测为测温仪和湿度测试仪。

8.根据权利要求1所述的基于车载燃料电池供能的移动充电桩，其特征在于，所述固定结构采用镶嵌和螺纹连接模式固定各模块位置，以避免强烈振动或碰撞。

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