CN113054226B - 一种燃料电池电源及电动车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种燃料电池电源，包括n个并联的电源模块，n为大于1的正整数；每个电源模块由独立的燃料电池模块和动力电池模块并联构成，并带有控制模块和各自的可控制的开关；燃料电池模块包含有甲醇重整器、燃烧器和燃料电池电堆，控制模块控制开关用于调节电源模块的输出。本发明还提供了一种设有燃料电池电源的电动车辆。车辆运行时，可以根据车辆动力的需要，控制任意电源模块的开关Km用于适应车辆所需要的目标动力。也可以根据电池SOC的状态及燃料电池模块的发电状态调节开关Kf和Kb，同时达到满足车辆所需要的动力。可以根据电池温度的不同，控制任意电源模块的开关Kf用于加热电池，以保持电池的温度均衡。

Description

一种燃料电池电源及电动车辆
技术领域
本发明涉及一种燃料电池电源及电动车辆。
背景技术
燃料电池汽车的动力系统由燃料电池发动机和动力电池双动力源构成，这也是与传统汽车及纯电动车辆的最大不同之处。其中甲醇重整燃料电池是一种解决方案，采用甲醇重整制氢的技术方案可以有效规避加氢设施不足、氢气费用高等问题，是今后有效的新能源汽车解决方案之一。但目前甲醇重整燃料电池通常采用单一重整器、单一燃烧器、单一燃料电池电堆同动力电池组并联的方案，这种技术方案造成燃料电池模块的动力跟随性差、布置不灵活、启动时间长、温度不均衡等问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种燃料电池电源，以及设有该燃料电池电源的电动车辆。本发明采用了多个重整器、燃烧器、燃料电池电堆组合的方案，可有效解决燃料电池动力跟随性差、布置不灵活、启动时间长、温度不均衡等问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种燃料电池电源，包括n个并联的电源模块，n为大于1的正整数；每个电源模块由独立的燃料电池模块和动力电池模块并联构成，并带有控制模块和各自的可控制的开关Kf、Kb、Km；其中，燃料电池模块包含有甲醇重整器、燃烧器和燃料电池电堆，甲醇重整器用于将甲醇转化为氢气，甲醇在燃烧器内燃烧产生热量，用于加热重整器和动力电池及燃料电池电堆，燃料电池电堆是发电单元；控制模块控制开关Kf、Kb、Km用于调节电源模块的输出。
一种设有燃料电池电源的电动车辆，装载有上述燃料电池电源，通过电源模块的并联组合产生电力提供给车辆负载，配有控制单元用于控制每个电源模块。从电源模块1到电源模块n可以根据车辆空间的特点，在车辆上自由排布，可以有效利用有限的车辆空间。
本发明的燃料电池电源、电动车辆，车辆运行时，可以根据车辆动力的需要，控制从电源模块1到电源模块n的任意电源模块的开关Km用于适应车辆所需要的目标动力。也可以根据电池SOC的状态及燃料电池模块的发电状态调节开关Kf和Kb，同时达到满足车辆所需要的动力。可以根据电池温度的不同，控制从电源模块1到电源模块n的任意电源模块的开关Kf用于加热电池，以保持电池的温度均衡。
本发明的燃料电池电源、电动车辆，具有以下优点：
(1)跟传统的单一组合的甲醇重整燃料电池结构相比，这种分散燃料电池模块的结构，使得单个燃料电池电堆的空间体积更小，使燃料电池电堆在启动时能够快速达到需要的温度，从而加快系统的启动时间。
(2跟传统的单一组合的甲醇重整燃料电池结构相比，由于重整器和燃料电池电堆均减小，使得从甲醇重整到燃料电池电堆的传递距离减小，从而有更好的动力跟随性。
(3)跟传统的单一组合的甲醇重整燃料电池结构相比，由于燃烧器距离电池更近，可以使燃烧器更快速的加热动力电池模块，使得低温冷启动的时间更快速，同时，由于电池的分散，可以通过调节燃烧器开关，使目标动力电池模块的温度均衡性更好，更精准的控制。
本发明使用的各种术语和短语具有本领域技术人员公知的一般含义。提及的术语和短语如有与公知含义不一致的，以本发明所表述的含义为准。
附图说明
图1：本发明的电动车辆的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。然而，本发明的范围并不限于下述实施例。本领域的专业人员能够理解，在不背离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种变化和修饰。
本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的，但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。
下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法，检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法，检测方法等。
实施例1
如图1所示的电动车辆，装载有从电源模块1到电源模块n的电源，通过电源模块的并联组合产生电力提供给车辆负载，车辆配有控制单元用于控制每个电源模块。每个电源模块由独立的燃料电池模块和动力电池模块并联构成，并带有控制模块和各自的可控制的开关Kf,Kb,Km；其中，燃料电池模块包含有甲醇重整器、燃烧器和燃料电池电堆，甲醇重整器用于将甲醇转化为氢气，甲醇在燃烧器内燃烧产生热量，用于加热重整器和动力电池及燃料电池电堆，燃料电池电堆是发电单元，通过各个电源模块的发电并联提供给车辆负载动力，控制模块可以控制开关Kf,Kb,Km用于调节电源模块的输出。
车辆运行时，可以根据车辆动力的需要，控制从电源模块1到电源模块n的任意电源模块的开关Km用于适应车辆所需要的目标动力。也可以根据电池SOC的状态及燃料电池模块的发电状态调节开关Kf和Kb，同时达到满足车辆所需要的动力。
燃料电池电堆通常需要在一定的温度下运行，在启动时通常需要又加热器提供热量使燃料电池电堆达到一定温度，跟传统的单一组合的甲醇重整燃料电池结构相比，这种分散燃料电池模块的结构，使得单个燃料电池电堆的空间体积更小，使燃料电池电堆在启动时能够快速达到需要的温度，从而加快系统的启动时间。另外，跟传统的单一组合的甲醇重整燃料电池结构相比，由于重整器和燃料电池电堆均减小，使得从甲醇重整到燃料电池电堆的传递距离减小，从而有更好的动力跟随性。
从电源模块1到电源模块n可以根据车辆空间的特点，在车辆上自由排布，可以有效利用有限的车辆空间。
在低温冷启动时，用甲醇燃烧器加热需要加热的动力电池模块。车辆运行时，可以根据电池温度的不同，控制从电源模块1到电源模块n的任意电源模块的开关Kf用于加热电池，以保持电池的温度均衡。
在温度很低时，动力电池模块同样面临低温不能启动的问题，跟传统的单一组合的甲醇重整燃料电池结构相比，由于燃烧器距离电池更近，可以使燃烧器更快速的加热动力电池模块，使得低温冷启动的时间更快速，同时，由于电池的分散，可以通过调节燃烧器开关，使目标动力电池模块的温度均衡性更好，更精准的控制。
上述虽然结合实施例对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种燃料电池电源，其特征在于：包括n个并联的电源模块，n为大于1的正整数；每个电源模块由独立的燃料电池模块和动力电池模块并联构成，并带有控制模块和各自的可控制的开关Kf、Kb、Km；其中，燃料电池模块包含有甲醇重整器、燃烧器和燃料电池电堆，甲醇重整器用于将甲醇转化为氢气，甲醇在燃烧器内燃烧产生热量，用于加热重整器和动力电池及燃料电池电堆，燃料电池电堆是发电单元；控制模块控制开关Kf、Kb、Km用于调节电源模块的输出；
车辆运行时，根据电池温度的不同，控制从电源模块1到电源模块n的任意电源模块的开关Kf用于加热电池，以保持电池的温度均衡；
车辆运行时，根据车辆动力的需要，控制从电源模块1到电源模块n的任意电源模块的开关Km用于适应车辆所需要的目标动力，或者根据电池SOC的状态及燃料电池模块的发电状态调节开关Kf和Kb，同时达到满足车辆所需要的动力；
上述燃料电池模块采用分散燃料电池模块的结构，使得单个燃料电池电堆的空间体积更小，使燃料电池电堆在启动时能够快速达到需要的温度，从而加快系统的启动时间；另外，由于重整器和燃料电池电堆均减小，使得从甲醇重整到燃料电池电堆的传递距离减小，从而有更好的动力跟随性。
2.一种设有燃料电池电源的电动车辆，其特征在于；装载有权利要求1所述的燃料电池电源，通过电源模块的并联组合产生电力提供给车辆负载，配有控制单元用于控制每个电源模块；从电源模块1到电源模块n在车辆上自由排布，以有效利用有限的车辆空间。
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