CN218702834U - 一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，包括叉车上的主控制器、牵引驱动单元、油泵驱动单元、氢燃料电池系统，所述氢燃料电池系统包括氢燃料电堆系统和辅助能量源系统，所述辅助能量源系统上依次串接有紧急断电开关和钥匙开关；所述钥匙开关与主控制器的逻辑口连接；所述主控制器上连接有主接触器的线圈，所述主接触器的触点的一端与辅助能量源系统电连接、另一端分别与牵引驱动单元和油泵驱动单元连接。本实用新型采用氢燃料电堆系统和辅助能量源系统进行配合，共同给叉车进行供电，在叉车启停操作过程中有效地提高氢燃料电池系统与叉车搭载所需功率的跟随性，还延长氢燃料电池系统是使用寿命。

Description

一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统

技术领域

本实用新型涉及叉车技术领域，具体涉及一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统。

背景技术

氢燃料电池作为一种新能源被广泛应用在各个领域，其是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢燃料电池是通过电化学反应，而不是采用燃烧(汽、柴油)或储能(蓄电池)方式，燃烧会释放像COx、NOx、SOx气体和粉尘等污染物。氢燃料电池只会产生水和热。故氢燃料电池具有无污染，无噪声和高效率的特点，目前已应用于航天、汽车等领域。氢燃料电池系统主要是由电堆、氢气供给系统、空气供给系统、水热管理系统、电控系统和数据采集系统组成。应用到车辆中时，由电控系统的DC-DC变换器可以把电堆产生的直流电降压后给蓄电池充电牵引马达运转，也可以在经过逆变器转变成交流电驱使牵引马达运转。

目前氢燃料电池较少应用于叉车领域，这是因为叉车的装载量较大、在小空间内频繁性地启停，氢燃料电池系统与叉车所需功率存在矛盾的地方；另外，氢燃料电池系统在停止前需要进行吹扫，故存在氢燃料电池系统与叉车搭载后如何控制该系统的启动和停止，这将会直接影响叉车的操作功能以及燃料电池系统的使用寿命和效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，有利于延长氢燃料电池系统的使用寿命和效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，包括叉车上的主控制器、牵引驱动单元和油泵驱动单元，还包括对所述主控制器、牵引驱动单元和油泵驱动单元分别进行供电的氢燃料电池系统，所述氢燃料电池系统包括氢燃料电堆系统和辅助能量源系统，所述辅助能量源系统上依次串接有紧急断电开关和钥匙开关；所述钥匙开关与主控制器的逻辑口连接；所述主控制器上连接有主接触器的线圈，所述主接触器的触点的一端与辅助能量源系统电连接、另一端分别与牵引驱动单元和油泵驱动单元连接。

进一步方案，所述辅助能量源系统包括锂电池模组、对锂电池模组进行管理的电池BMS，以及电池BMS控制其通断的放电接触器；所述放电接触器的一端与锂电池模组的正极连接、另一端与所述主接触器的触点连接；所述紧急断电开关、钥匙开关串接在锂电池模组和电池BMS之间形成电回路。

进一步方案，所述牵引驱动单元包括牵引电机和牵引电机控制器，其中牵引电机控制器的检测端与主控制器连接、电源端分别与主接触器的触点、锂电池模组的负极连接形成电回路。

进一步方案，所述油泵驱动单元包括油泵电机和泵电机控制器，所述泵电机控制器的检测端与主控制器连接、电源端分别与主接触器的触点、锂电池模组的负极连接形成电回路。

进一步方案，所述氢燃料电堆系统的额定功率为11KW、额定电压为80V、供氢压力为35MPa、氢瓶容积为50L。

本申请中锂电池模组可选择磷酸铁锂材料组成的电池，其能够高倍率充放电，满足叉车在仅有辅助能量源供电的情况下的功能需求。

本申请中紧急断电开关和钥匙开关是串联在整个电路中，并给主控制器提供逻辑电，这两个开关必须同时闭合，主控制器才会有电，牵引驱动单元和油泵驱动单元才会工作；当其中任何一个开关断开，都会使主控制器失电。

本申请中主接触器可选择ALBRIGHT品牌、型号为SU280B，主要起到切断整车功率电的作用，对整车进行保护。

本申请中的氢燃料电池系统是叉车的动力源，当叉车进行行驶功能、转向功能、装卸性能的时候，氢燃料电池系统会输出相应的需求功率，供叉车实现上述功能。本申请将氢燃料电池系统与叉车现有的线路合理规划和集成，实现对叉车中的牵引驱动单元和油泵驱动单元所需功率进行分配，并进行启停控制，从而实现了氢燃料电池系统与叉车搭载所需功率的跟随性，延长氢燃料电池系统的使用寿命，提高整车操纵性的舒适度。

本申请中主控制器、牵引驱动单元和油泵驱动单元均是叉车上现有的部件，本申请不涉及他们内部结构、原理的改进，仅是将其与氢燃料电池系统进行更好的集成，实现联合控制叉车工作。其中主控制器为一个控制模块，主要对牵引驱动单元、油泵驱动单元中的电机进行控制。

本实用新型采用氢燃料电堆系统和辅助能量源系统进行配合，共同给叉车进行供电，通过分配两个供电单元的功率输出，提高了系统的经济性，减少了功率损失，提高了燃料利用率；同时在叉车操作过程中有效地提高氢燃料电池系统与叉车搭载所需功率的跟随性，还延长氢燃料电池系统的使用寿命。因为叉车在实现各项功能时，所需的功率大小不一样，氢燃料电堆系统和辅助能量源系统会根据不同功率的需求，进行分配，当叉车需要小功率时，整车功率由辅助能量源系统进行供电；当叉车需求大功率时，整车功率由氢燃料电堆系统供电或者是由氢燃料电堆系统和辅助能量源系统共同供电。这样就减少了氢燃料电堆系统的频繁启动，进而延长了氢燃料电池系统的使用寿命。并且由于氢燃料电堆系统启动时需要一定的时间，不能立即为叉车提供功率，此时辅助能量源系统可以先行提供电能。所以氢燃料电堆系统和辅助能量源系统共同为叉车提供电源，有利于提高与整车搭载的功率跟随性。

附图说明

图1为本申请的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1，一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，包括叉车上的主控制器6、牵引驱动单元7和油泵驱动单元8，其中主控制器、牵引驱动单元和油泵驱动单元均是叉车上现有的部件，本申请不涉及他们结构、原理的改进。还包括对所述主控制器6、牵引驱动单元7和油泵驱动单元8分别进行供电的氢燃料电池系统1，所述氢燃料电池系统1包括氢燃料电堆系统9和辅助能量源系统13，氢燃料电堆系统9和辅助能量源系统13并联设置共同给主控制器、牵引驱动单元7和油泵驱动单元8中的电机进行供电，从而驱动叉车工作。辅助能量源系统13和氢燃料电堆系统9根据整车所需功率的不同而分配输出。

所述辅助能量源系统13上依次串接有紧急断电开关2和钥匙开关3；所述钥匙开关3与主控制器6的逻辑口连接；由于紧急断电开关和钥匙开关是串联在整个电路中，并给主控制器提供逻辑电，则这两个开关必须同时闭合，主控制器才会有电工作；当其中任何一个开关断开，都会使主控制器失电不工作。

所述主控制器6上连接有主接触器的线圈5，所述主接触器的触点4的一端与辅助能量源系统13电连接、另一端分别与牵引驱动单元7和油泵驱动单元8连接。也即紧急断电开关和钥匙开关同时闭合时，主控制器才会有电工作，驱动主接触器的线圈5得电，进而主接触器的触点4闭合，牵引驱动单元和油泵驱动单元得电工作，也即整车正常启动。当其中任何一个开关断开，都会使主控制器的逻辑口失电不工作，主接触器的线圈5断开，主接触器的触点4断开，从而使得牵引驱动单元7和油泵驱动单元8失电不工作。

进一步方案，所述辅助能量源系统13包括锂电池模组10、对锂电池模组10进行管理的电池BMS 11，以及通过电池BMS 11控制其通断的放电接触器12。氢燃料电堆系统9可以给锂电池模组充电，也可以对整车供电。所述放电接触器12的一端与锂电池模组的正极连接、另一端与所述主接触器的触点4连接；所述紧急断电开关2、钥匙开关3串接在锂电池模组10和电池BMS 11之间形成电回路。当紧急断电开关2和钥匙开关3均闭合后，锂电池模组10和电池BMS 11之间电回路导通，电池BMS 11驱动放电接触器12吸合；同时，主控制器6的逻辑口得电工作并对整车进行检测；此时连接在主控制器6上的主接触器的线圈5得电，从而使得主接触器的触点4闭合。也即接通了牵引驱动单元7和油泵驱动单元8的工作电路，实现整车启动。此时启动后，如果有功率需求，氢燃料电池系统1就会有功率输出，辅助能量源系统13和氢燃料电堆系统9会按照控制策略进行功率上的分配，用以满足整车功率需求。

本实施例中牵引驱动单元7和油泵驱动单元8均是已知，其电路连接具体为：

所述牵引驱动单元7包括牵引电机和牵引电机控制器，其中牵引电机控制器的检测端与主控制器6连接、电源端分别与主接触器的触点4、锂电池模组10的负极连接形成电回路。

所述油泵驱动单元8包括油泵电机和泵电机控制器，所述泵电机控制器的检测端与主控制器6连接、电源端分别与主接触器的触点4、锂电池模组10的负极连接形成电回路。

本申请氢燃料电堆系统9的额定功率为11KW、额定电压为80V、供氢压力为35MPa、氢瓶容积为50L。

本申请采用氢燃料电堆系统和辅助能量源系统进行配合共同给叉车进行供电，根据不同功率的需求，通过分配两个供电单元的功率输出，当叉车需要小功率时，整车功率由辅助能量源系统进行供电；当叉车需求大功率时，整车功率由氢燃料电堆系统供电或者是由氢燃料电堆系统和辅助能量源系统共同供电。这样就减少了氢燃料电堆系统的频繁启动，进而延长了氢燃料电池系统的使用寿命。所以氢燃料电堆系统和辅助能量源系统共同为叉车提供电源，提高了系统的经济性，减少了功率损失，还提高了燃料利用率；同时在叉车操作过程中有效地提高氢燃料电池系统与叉车搭载所需功率的跟随性，延长氢燃料电池系统的使用寿命。

虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，包括叉车上的主控制器(6)、牵引驱动单元(7)和油泵驱动单元(8)，其特征在于：还包括对所述主控制器(6)、牵引驱动单元(7)和油泵驱动单元(8)分别进行供电的氢燃料电池系统(1)，所述氢燃料电池系统(1)包括氢燃料电堆系统(9)和辅助能量源系统(13)；所述辅助能量源系统(13)上依次串接有紧急断电开关(2)和钥匙开关(3)；所述钥匙开关(3)与主控制器(6)的逻辑口连接；所述主控制器(6)上连接有主接触器的线圈(5)，所述主接触器的触点(4)的一端与辅助能量源系统(13)电连接、另一端分别与牵引驱动单元(7)和油泵驱动单元(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，其特征在于：所述辅助能量源系统(13)包括锂电池模组(10)、放电接触器(12)、对锂电池模组(10)进行管理的电池BMS(11)；所述放电接触器(12)的一端与锂电池模组(10)的正极连接、另一端与所述主接触器的触点(4)连接；所述紧急断电开关(2)、钥匙开关(3)串接在锂电池模组(10)和电池BMS(11)之间形成电回路。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，其特征在于：所述牵引驱动单元(7)包括牵引电机和牵引电机控制器，其中牵引电机控制器的检测端与主控制器(6)连接、电源端分别与主接触器的触点(4)、锂电池模组(10)的负极连接形成电回路。

4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，其特征在于：所述油泵驱动单元(8)包括油泵电机和泵电机控制器，所述泵电机控制器的检测端与主控制器(6)连接、电源端分别与主接触器的触点(4)、锂电池模组(10)的负极连接形成电回路。

5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池叉车的驱动控制系统，其特征在于：所述氢燃料电堆系统(9)的额定功率为11KW、额定电压为80V、供氢压力为35MPa、氢瓶容积为50L。

Images