CN116442806A - 一种氢燃料电池控制器及叉车动力系统 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种氢燃料电池控制器，包括：DC/AC转换模块，用于转换并分配电堆输入模块或者锂电输入模块输入的电源；电堆输入模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于调节电堆单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；锂电输入模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于调节锂电池单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；驱动电机输出模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于向驱动电机提供电源；起升电机输出模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于向起升电机提供电源。本申请还提供一种叉车动力系统。本申请能够减少叉车动力系统的零部件数量和沟通时间，空间占用较小，并能够有效简化电源线束的连接，成本较低。
Description
技术领域
本发明属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池控制器及叉车动力系统。
背景技术
氢燃料电池是以氢气为燃料、通过电化学反应将燃料中的化学能转变为电能的发电装置，具有能量转换效率高、零排放、无噪声等优点。目前，在现有的燃料电池叉车中，其大功率DC/DC转换器(DC-to-DCConverter，直流变直流)、PDU单元(PowerDistributionUnit，电源分配单元)、驱动电机控制器和起升电机控制器都是分开并独立设置的零部件。大功率DC/DC转换器分别与电堆、PDU单元连接而实现电压的变换和电源分配；PDU单元分别与大功率DC/DC转换器、驱动电机控制器以及起升电机控制连接；驱动电机控制器连接驱动电机；起升电机控制器连接起升电机。由于整个系统都是由多个单个零部件组成，各个零部件之间连线复杂，占用空间大；各个零部件厂家不同，需要分开采购，沟通麻烦，而且各个零部件都会耗费外壳、连接器等耗材，成本较高，很难满足实际使用的需要。
发明内容
本发明的目的在于解决现有的叉车动力系统零部件多、各零部件之间连线复杂、占用空间大、采购不便利、各零部件都会耗费耗材、成本较高以及很难满足实际使用的需要等技术问题，提供一种氢燃料电池控制器及叉车动力系统。本申请能够减少叉车动力系统的零部件数量和沟通时间，空间占用较小，并能够有效简化电源线束的连接，成本较低。
一方面，本发明实施例提出一种氢燃料电池控制器，包括：
DC/AC转换模块(DC-to-ACConverter，直流变交流)，用于转换并分配电堆输入模块或者锂电输入模块输入的电源；
电堆输入模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于调节电堆单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；
锂电输入模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于调节锂电池单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；
驱动电机输出模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于向驱动电机提供电源；
起升电机输出模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于向起升电机提供电源。
作为优选的实施方式，当所述驱动电机输出模块和所述起升电机输出模块的需求功率之和小于所述电堆单元的输出功率，且所述锂电池单元的SOC(StateOfCharge，剩余电量或荷电状态)小于或等于90％时，所述DC/AC转换模块用于控制所述电堆单元向所述锂电池单元充电。
作为优选的实施方式，当所述驱动电机输出模块和所述起升电机输出模块的需求功率之和大于所述电堆单元的输出功率时，所述电堆单元与所述锂电池单元同时向所述驱动电机、所述起升电机供电。
作为优选的实施方式，所述电堆输入模块上设置有电堆连接口，所述电堆输入模块通过所述电堆连接口与所述电堆单元连接。
作为优选的实施方式，所述锂电输入模块上设置有电池连接口，所述锂电输入模块通过所述电池连接口与所述锂电池单元连接。
作为优选的实施方式，所述驱动电机输出模块上设置有驱动电机连接口，所述驱动电机输出模块通过所述驱动电机连接口与所述驱动电机连接。
作为优选的实施方式，所述起升电机输出模块上设置有起升电机连接口，所述起升电机输出模块通过所述起升电机连接口与所述起升电机连接。
作为优选的实施方式，所述电堆输入模块上还设置有低压控制接口，所述电堆输入模块通过所述低压控制接口与低压控制器连接。
另一方面，本发明实施例还提供一种叉车动力系统，包括电堆单元、锂电池单元、驱动电机、起升电机和所述氢燃料电池控制器，所述氢燃料电池控制器分别与所述电堆单元、所述锂电池单元、所述驱动电机、所述起升电机连接。
作为优选的实施方式，所述氢燃料电池控制器为具有叉车电机控制器功能的控制器。
在该叉车动力系统中，电堆单元和锂电池单元为氢燃料电池控制器提供直流电能，通过氢燃料电池控制器将直流电能转换为交流电能供给驱动电机和起升电机使用，驱动电机和起升电机根据叉车的需要进行运行。
本发明提出的技术方案中，具有以下有益效果：本申请通过将大功率DC/DC转换器、PDU单元、驱动电机控制器和起升电机控制器四个零部件的功能集成于氢燃料电池控制器内，能够有效解决现有叉车动力系统零部件多、各零部件之间连线复杂、占用空间大、采购不便利、各零部件都会耗费耗材、成本较高以及很难满足实际使用的需要等技术问题。本申请能够减少叉车动力系统的零部件数量和沟通时间，空间占用较小，并能够有效简化电源线束的连接，成本较低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的氢燃料电池控制器的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的叉车动力系统的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例，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作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。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
目前，叉车动力系统都是由多个单个零部件组成，各个零部件之间连线复杂，占用空间大；各个零部件厂家不同，需要分开采购，沟通麻烦，而且各个零部件都会耗费外壳、连接器等耗材，成本较高，很难满足实际使用的需要。因此，有必要提供一种氢燃料电池控制器及叉车动力系统以解决上述问题。
一方面，如图1所示，本发明实施例提出一种氢燃料电池控制器100，包括：
DC/AC转换模块10，用于转换并分配电堆输入模块20或者锂电输入模块30输入的电源；
电堆输入模块20，与所述DC/AC转换模块10连接，用于调节电堆单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；
锂电输入模块30，与所述DC/AC转换模块10连接，用于调节锂电池单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；
驱动电机输出模块40，与所述DC/AC转换模块10连接，用于向驱动电机提供电源；
起升电机输出模块50，与所述DC/AC转换模块10连接，用于向起升电机提供电源。
作为优选的实施方式，当所述驱动电机输出模块40和所述起升电机输出模块50的需求功率(即输出功率)之和小于所述电堆单元的输出功率，且所述锂电池单元的SOC(StateOfCharge，剩余电量或荷电状态)小于或等于90％时，所述DC/AC转换模块10用于控制所述电堆单元向所述锂电池单元充电。
作为优选的实施方式，当所述驱动电机输出模块40和所述起升电机输出模块50的需求功率(即输出功率)之和大于所述电堆单元的输出功率时，所述电堆单元与所述锂电池单元同时向所述驱动电机、所述起升电机供电。
作为优选的实施方式，所述电堆输入模块20上设置有电堆连接口(图中未标识)，所述电堆输入模块20通过所述电堆连接口与所述电堆单元连接。
作为优选的实施方式，所述锂电输入模块30上设置有电池连接口(图中未标识)，所述锂电输入模块30通过所述电池连接口与所述锂电池单元连接。
作为优选的实施方式，所述驱动电机输出模块40上设置有驱动电机连接口(图中未标识)，所述驱动电机输出模块40通过所述驱动电机连接口与所述驱动电机连接。
作为优选的实施方式，所述起升电机输出模块50上设置有起升电机连接口，所述起升电机输出模块50通过所述起升电机连接口与所述起升电机连接。
作为优选的实施方式，所述电堆输入模块20上还设置有低压控制接口(图中未标识)，所述电堆输入模块20通过所述低压控制接口与低压控制器连接。
另一方面，如图2所示，本发明实施例还提供一种叉车动力系统，包括电堆单元200、锂电池单元300、驱动电机400、起升电机500和所述氢燃料电池控制器100，所述氢燃料电池控制器100分别与所述电堆单元200、所述锂电池单元300、所述驱动电机400、所述起升电机500连接。
作为优选的实施方式，所述氢燃料电池控制器100为具有叉车电机控制器功能的控制器。
在该叉车动力系统中，电堆单元200和锂电池单元300为氢燃料电池控制器100提供直流电能，通过氢燃料电池控制器100将直流电能转换为交流电能供给驱动电机400和起升电机500使用，驱动电机400和起升电机500根据叉车的需要进行运行。
使用所述叉车动力系统时，给叉车上电，给所述氢燃料电池控制器100上电，当车载检测模块检测到司机动作，所述氢燃料电池控制器100识别所述司机动作，所述氢燃料电池控制器100控制电堆单元200上电并与所述氢燃料电池控制器100连接，所述氢燃料电池控制器100控制锂电池单元300上电并与所述氢燃料电池控制器100连接；所述氢燃料电池控制器100判断负载(即驱动电机400和起升电机500)的功率：如果负载的功率大于电堆单元200的输出功率，则所述氢燃料电池控制器100控制电堆单元200和锂电池单元300同时给负载供电；如果负载的功率小于或等于电堆单元200的输出功率，则需要进一步判断锂电池单元300的SOC(如果锂电池单元300的SOC大于90％，则所述氢燃料电池控制器100不给锂电池单元300充电，且降低电堆单元200的输出功率，电堆单元200与锂电池单元300同时向驱动电机400、起升电机500供电；如果锂电池单元300的SOC小于或等于90％，则所述氢燃料电池控制器100控制电堆单元200给锂电池单元300充电。)。
本申请通过将大功率DC/DC转换器、PDU单元、驱动电机控制器和起升电机控制器四个零部件的功能集成于氢燃料电池控制器内，能够有效解决现有叉车动力系统零部件多、各零部件之间连线复杂、占用空间大、采购不便利、各零部件都会耗费耗材、成本较高以及很难满足实际使用的需要等技术问题。本申请能够减少叉车动力系统的零部件数量和沟通时间，空间占用较小，并能够有效简化电源线束的连接，成本较低。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种氢燃料电池控制器，其特征在于，包括：
DC/AC转换模块，用于转换并分配电堆输入模块或者锂电输入模块输入的电源；
电堆输入模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于调节电堆单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；
锂电输入模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于调节锂电池单元电压并向驱动电机或者起升电机提供电源；
驱动电机输出模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于向驱动电机提供电源；
起升电机输出模块，与所述DC/AC转换模块连接，用于向起升电机提供电源。
2.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，当所述驱动电机输出模块和所述起升电机输出模块的需求功率之和小于所述电堆单元的输出功率，且所述锂电池单元的SOC小于或等于90％时，所述DC/AC转换模块用于控制所述电堆单元向所述锂电池单元充电。
3.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，当所述驱动电机输出模块和所述起升电机输出模块的需求功率之和大于所述电堆单元的输出功率时，所述电堆单元与所述锂电池单元同时向所述驱动电机、所述起升电机供电。
4.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，所述电堆输入模块上设置有电堆连接口，所述电堆输入模块通过所述电堆连接口与所述电堆单元连接。
5.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，所述锂电输入模块上设置有电池连接口，所述锂电输入模块通过所述电池连接口与所述锂电池单元连接。
6.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，所述驱动电机输出模块上设置有驱动电机连接口，所述驱动电机输出模块通过所述驱动电机连接口与所述驱动电机连接。
7.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，所述起升电机输出模块上设置有起升电机连接口，所述起升电机输出模块通过所述起升电机连接口与所述起升电机连接。
8.根据权利要求1所述的氢燃料电池控制器，其特征在于，所述电堆输入模块上还设置有低压控制接口，所述电堆输入模块通过所述低压控制接口与低压控制器连接。
9.一种叉车动力系统，其特征在于，包括电堆单元、锂电池单元、驱动电机、起升电机和权利要求1至8任一项所述氢燃料电池控制器，所述氢燃料电池控制器分别与所述电堆单元、所述锂电池单元、所述驱动电机、所述起升电机连接。
10.根据权利要求9所述的叉车动力系统，其特征在于，所述氢燃料电池控制器为具有叉车电机控制器功能的控制器。
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