CN219564785U - 能量补充系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种能量补充系统，该能量补充系统包括燃料存储装置、氧气供应装置和能量补充装置；能量补充装置包括控制系统和电量供给系统，电量供给系统包括燃料电池电堆模块和储能电池模块；燃料电池电堆模块分别与燃料存储装置和氧气供应装置连接，燃料电池电堆模块接收燃料存储装置存储的燃料和氧气供应装置输出的氧气，并使燃料和氧气发生电化学反应，产生电能；控制系统分别与燃料电池电堆模块和储能电池模块通信连接，控制系统配置为控制储能电池模块和/或燃料电池电堆模块为电动汽车充电。该能量补充系统自发电为电动汽车充电，增加了能量补充系统建设的灵活性，以及避免了电动汽车充电时对电网的冲击。

Description

能量补充系统

技术领域

本申请实施例涉及新能源技术领域，尤其涉及一种能量补充系统。

背景技术

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料(例如，汽油)作为动力来源的汽车。新能源汽车包括电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车和氢发动机汽车等。相较于以汽油作为动力的汽车相比，新能源汽车的尾气的排放更少，有利于提高空气的清洁度。

随着新能源汽车的推广，以储能电池模块作为主要动力单元的电动汽车得到了普及应用。然而，电动汽车在能量补充时，可能会对电网造成较大的冲击，不利于电网安全。

实用新型内容

本申请实施例提供一种能量补充系统，用以解决纯电动汽车在能量补充时，可能会对电网造成较大的冲击，不利于电网安全的技术问题。

本申请实施例为解决上述技术问题提供如下技术方案：

本申请实施例提供了一种能量补充系统，包括燃料存储装置、氧气供应装置和能量补充装置；

所述能量补充装置包括控制系统和电量供给系统，所述电量供给系统包括燃料电池电堆模块和储能电池模块，所述储能电池模块与所述燃料电池电堆模块电连接；

所述燃料电池电堆模块分别与所述燃料存储装置和所述氧气供应装置连接，所述燃料电池电堆模块接收所述燃料存储装置存储的燃料和所述氧气供应装置输出的氧气，并使所述燃料和所述氧气发生电化学反应，产生电能；

所述控制系统分别与所述燃料电池电堆模块和所述储能电池模块通信连接，所述控制系统配置为控制所述储能电池模块和/或所述燃料电池电堆模块为电动汽车充电。

本申请实施例的有益效果：本申请实施例提供的能量补充系统通过燃料存储装置提供燃料，氧气供应装置提供氧气，燃料存储装置提供的燃料与氧气供应装置提供的氧气在燃料电池电堆模块内发生电化学反应，产生电能，燃料电池电堆模块产生的电能为储能电池模块充电或者为电动汽车充电，该能量补充系统自发电为电动汽车充电，增加了能量补充系统建设的灵活性，以及避免了电动汽车充电时对电网的冲击。

在一种可能的实施方式中，所述能量补充装置还包括氢气供给系统，所述氢气供给系统配置为，为燃料电池汽车加氢。

在一种可能的实施方式中，所述氢气供给系统与所述控制系统通信连接，所述控制系统配置为判断车辆是否为充电车辆，若是则控制所述电量供给系统为车辆充电，若否则控制所述氢气供给系统为车辆加氢。

在一种可能的实施方式中，所述氢气供给系统包括压力控制系统、流量控制系统以及加氢枪；

所述燃料存储装置内存储的燃料为氢气，所述燃料存储装置与所述氢气供给系统连接，以为所述氢气供给系统提供氢气；

所述压力控制系统和所述流量控制系统设置于所述燃料存储装置和所述加氢枪之间。

在一种可能的实施方式中，所述电量供给系统还包括电网输入控制模块，所述电网输入控制模块与电网电连接，且所述电网输入控制模块还与所述储能电池模块电连接；

所述控制系统与所述电网输入控制模块通信连接，所述控制系统控制所述电网输入控制模块或燃料电池电堆模块为储能电池模块充电。

在一种可能的实施方式中，所述电量供给系统还包括充电枪，所述燃料电池电堆模块、所述储能电池模块和所述电网输入控制模块分别与所述充电枪电连接，所述控制系统控制所述燃料电池电堆模块、所述储能电池模块和所述电网输入控制模块中的至少一个为电动汽车充电。

在一种可能的实施方式中，所述能量补充系统还包括可移动设备，所述燃料存储装置、所述氧气供应装置和所述能量补充装置均设置于所述可移动设备上。

在一种可能的实施方式中，所述可移动设备为方舱设备。

在一种可能的实施方式中，所述能量补充装置的数量为两个，两个所述能量补充装置均设置于所述方舱设备沿第一方向的一端，所述燃料存储装置和所述氧气供应装置分别设置于所述方舱设备内。

在一种可能的实施方式中，所述方舱设备内设置有检修通道，两个所述能量补充装置设置于所述检修通道的两侧，所述燃料存储装置和所述氧气供应装置临近所述检修通道设置。

除了上面所描述的本申请解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请提供的能量补充系统所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例能量补充系统的结构图；

图2为本申请实施例能量补充装置的控制图；

图3为本申请实施例方舱设备的侧视图；

图4为图3中A-A向的剖视图；

图5为本申请实施例能量补充装置的结构图。

附图标记说明：

100、方舱设备；

110、燃料存储装置；120、氧气供应装置；130、能量补充装置；140、检修通道；

131、壳体；132、充电枪；133、加氢枪。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

新能源汽车包括电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车和氢发动机汽车等。相较于以汽油作为动力的汽车相比，新能源汽车的尾气的排放更少，有利于提高空气的清洁度。随着新能源汽车的推广，以储能电池模块作为主要动力单元的电动汽车得到了普及应用。在相关技术中，以储能电池模块作为主要动力单元的电动汽车通常在能量补充场站内充电，能量补充场站通常通过电网供电，而在能量补充场站内充电的充电车辆较多时，能量补充场站可能会出现过负荷充电的情况，这样会对电网造成较大的冲击，不利于电网安全。

有鉴于此，本申请实施例通过自发电为电动汽车充电，避免了电动汽车充电时对电网的冲击。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例能量补充系统的结构图；图2为本申请实施例能量补充装置的控制图；图3为本申请实施例方舱设备的侧视图；图4为图3中A-A向的剖视图；图5为本申请实施例能量补充装置的结构图。

如图1所示，本申请实施例提供的能量补充系统包括燃料存储装置、氧气供应装置和能量补充装置，燃料存储装置用于存储燃料，其可以为燃料存储罐，其中，燃料可以为氢气、天然气、甲醇等。氧气供应装置用于提供氧气，其包括空气压缩系统、空气过滤系统、空气净化系统、空气干燥系统。

能量补充装置包括控制系统和电量供给系统，电量供给系统包括燃料电池电堆模块和储能电池模块，储能电池模块与燃料电池电堆模块电连接；燃料存储装置和氧气供应装置分别与燃料电池电堆模块连接，燃料存储装置存储的燃料与氧气供应装置输出的氧气传输至燃料电池电堆模块内，并在燃料电池电堆模块内发生电化学反应，产生电能。也就是说，燃料电池电堆模块分别与燃料存储装置和氧气供应装置连接，燃料电池电堆模块配置为接收燃料存储装置存储的燃料和氧气供应装置输出的氧气，使燃料和氧气发生电化学反应，产生电能。燃料电池电堆模块产生的电能可以为储能电池模块充电。

控制系统分别与燃料电池电堆模块和储能电池模块通信连接，控制系统可以控制燃料电池电堆模块为电动汽车充电，可以控制储能电池模块为电动汽车充电，还可以控制燃料电池电堆模块和储能电池模块共同为电动汽车充电。也就是说，控制系统配置为控制储能电池模块和/或燃料电池电堆模块为电动汽车充电。

在本申请实施例中，控制系统可以控制燃料电池电堆模块为储能电池模块充电，控制系统控制燃料电池电堆模块为储能电池模块充电的模式可以为：当储能电池模块内的存储电量小于预设值时，控制系统控制燃料电池电堆模块为储能电池模块充电。

如图2所示，控制系统控制储能电池模块和/或燃料电池电堆模块为电动汽车充电的模式可以为如下方式：

首先，控制系统判断车辆充电功率是否高于燃料电池电堆模块放电功率上限，若是，则由燃料电池电堆模块和储能电池模块共同放电为电动汽车充电，若否，则判断车辆充电功率是否高于燃料电池电堆模块放电功率下限，若是，即，电动汽车充电功率较小时，则由储能电池模块放电为电动汽车充电，若否，则由燃料电池电堆模块放电为电动汽车充电。上述控制方式能够使得该能量补充系统能够在燃料电池电堆模块放电功率有限的情况下，适用于更多类型的电动汽车，能够节省能源。

值得说明的是，电动汽车的充电功率会随着充电时间逐渐减小，在电动汽车的充电过程中，控制系统不断对电动汽车的充电功率进行判断，以切换充电模式，进而达到节省能源的目的。另外，当车辆充电功率低于燃料电池电堆模块放电功率上限时，可根据储能电池模块残余的电量值大小，控制燃料电池电堆模块同时对储能电池模块充电。

此外，当车辆充电功率高于燃料电池电堆模块放电功率上限时，如储能电池模块的电量不足，无法对电动汽车充电时，可选用降低充电功率，延长充电时间。

在本申请实施例中，燃料电池电堆模块是燃料以非燃烧的方式转化成电能的单元。燃料可为氢气、天然气、甲醇等，优选氢气。根据燃料种类的不同，对应的燃料电池电堆模块也不相同，燃料电池电堆模块可以包括质子交换膜燃料电池电堆模块、熔融碳酸盐燃料电池电堆模块、固体氧化物燃料电堆模块、直接甲醇燃料电池电堆模块、高温质子交换膜燃料电池电堆模块、磷酸燃料电池电堆模块等。其中，在使用氢气作为燃料时，燃料电池电堆模块优选为质子交换膜燃料电池电堆模块；在使用甲醇作为燃料时，燃料电池电堆模块优选为直接甲醇燃料电池电堆模块或高温质子交换膜燃料电池电堆模块；在使用天然气作为燃料时，燃料电池电堆模块优选为固态氧化物燃料电池电堆模块。

本申请实施例提供的能量补充系统通过燃料存储装置提供燃料，氧气供应装置提供氧气，燃料存储装置提供的燃料与氧气供应装置提供的氧气在燃料电池电堆模块内发生电化学反应，产生电能，燃料电池电堆模块产生的电能为储能电池模块充电或者为电动汽车充电，储能电池模块存储的电能配合燃料电池电堆模块为电动汽车充电，使得该能量补充系统能够适用于更多类型的电动汽车，且能够实现对各类型的电动汽车的高效充电。该能量补充系统自发电为电动汽车充电，可以无需电网参与，增加了能量补充系统建设的灵活性，以及避免了电动汽车充电时对电网的冲击。

请继续参阅图1，在本申请的一些实施例中，能量补充装置还可以包括氢气供给系统，氢气供给系统配置为，为燃料电池汽车加氢。也就是说，本申请实施例提供的能量补充系统既能够为电动汽车充电，也能够对燃料电池汽车加氢，增加了能量补充系统的功能以及应用。

为了使得本申请实施例提供的能量补充系统更加智能化，以及使得操作更加简单化，氢气供给系统与控制系统通信连接，控制系统配置为判断车辆是否为充电车辆，若是则控制电量供给系统为车辆充电，若否则控制氢气供给系统为车辆加氢。也就是说，控制系统首先判断来车是充电车辆还是加氢车辆，如果是充电车辆，那么控制系统控制电量供给系统进入充电模式，以为车辆充电，如果是加氢车辆，那么那么控制系统控制电量供给系统进入加氢模式，以为车辆加氢。

在本申请的一些优选的实施例中，燃料存储装置内存储的燃料为氢气，燃料存储装置与氢气供给系统连接，以为氢气供给系统提供氢气，燃料存储装置与氢气供给系统的连接方式可选为管道连接，管道上设置有控制阀。燃料存储装置内存储的燃料为氢气可以使得燃料存储装置既可以为氢气供给系统提供氢气，以为燃料电池汽车加氢，也可以为燃料电池电堆模块供氢，以使得燃料电池电堆模块产生电能。燃料存储装置内存储的燃料为氢气可以使得氢气供给系统无需再设置氢气存储装置，简化了能量补充系统的部件，便于能量补充系统各部件的布局。

氢气供给系统包括压力控制系统、流量控制系统以及加氢枪，压力控制系统和流量控制系统设置于燃料存储装置和加氢枪之间，能量补充系统通过加氢枪为燃料电池汽车加氢。

请继续参阅图1，电量供给系统还包括电网输入控制模块，电网输入控制模块与电网电连接，且电网输入控制模块还与储能电池模块电连接；控制系统与电网输入控制模块通信连接，控制系统控制电网输入控制模块或燃料电池电堆模块为储能电池模块充电。

电网输入控制模块包括接口和控制开关，接口用于电网接入电量供给系统，以实现电网向电量供给系统输送电能，控制开关用于控制电网的电能是否输送至电量供给系统内，也就是说，当控制开关闭合时，电网的电能能够输送至电量供给系统内，当控制开关处于打开状态时，电网的电能不能输送至电量供给系统，控制开关与控制系统通信连接，控制系统控制控制开关的打开或闭合。

控制系统控制电网输入控制模块或燃料电池电堆模块为储能电池模块充电的模式可以为：当储能电池模块的电量低于预设值且燃料电池电堆模块无法为储能电池模块充电时，控制系统控制电网输入控制模块的控制开关闭合，以使电网为储能电池模块充电，此设置避免了充电车辆需要储能电池模块充电，而储能电池模块却电量不足的情况发生。

控制系统控制电网输入控制模块或燃料电池电堆模块为储能电池模块充电的模式还可以为：控制系统判断是否为用电高峰期，如果是，则控制燃料电池电堆模块为储能电池模块充电，如果不是，则控制电网输入控制模块的控制开关闭合，以使电网为储能电池模块充电，此控制方式能够减小能量补充系统对电网的冲击。

基于不同时间段，使用电网充电的费用不同，控制系统控制电网输入控制模块或燃料电池电堆模块为储能电池模块充电的模式还可以为：控制系统判断电网费用收取是否为低价收费时间段，如果不是，则控制燃料电池电堆模块为储能电池模块充电，如果是，则控制电网输入控制模块的控制开关闭合，以使电网为储能电池模块充电。

在本申请的一些实施例中，电量供给系统还包括充电枪，燃料电池电堆模块、储能电池模块和电网输入控制模块分别与充电枪电连接，控制系统控制燃料电池电堆模块、储能电池模块和电网输入控制模块中的至少一个为电动汽车充电。也就是说，控制系统除了控制储能电池模块和/或燃料电池电堆模块为电动汽车充电，还可以控制电网输入控制模块，通过电网为电动汽车充电。其中，控制系统在如下情况下可以控制电网输入控制模块，通过电网为电动汽车充电：同样基于不同时间段，使用电网充电的费用不同，控制系统判断电网费用收取是否为低价收费时间段，如果不是，则控制系统控制储能电池模块和/或燃料电池电堆模块为电动汽车充电，如果是，则控制系统控制电网输入控制模块的控制开关闭合，以使电网为电动汽车充电。因为电网费用收取为低价收费的时间段通常为用电平峰期，因此，该充电方式既能够减小电动汽车充电时对电网的冲击，又能够节省电动汽车充电的费用。

在本申请的一些实施例中，如图5所示，能量补充装置包括壳体131，控制系统、燃料电池电堆模块、储能电池模块、压力控制系统和流量控制系统均设置于壳体131内，加氢枪133和充电枪132分别设置于壳体131外侧相对的两侧，壳体131用于设置加氢枪133的一侧设置有第一夹持机构，第一夹持机构用于夹持加氢枪133；壳体131用于放置充电枪132的一侧设置有第二夹持机构，第二夹持机构用于夹持充电枪132。

在本申请的一些实施例中，如图3和图4所示，能量补充系统还包括可移动设备，燃料存储装置110、氧气供应装置120和能量补充装置130均设置于可移动设备上，此设置使得能量补充系统可以移动位置，使得能量补充系统设置更加灵活，由于本申请实施例的能量补充系统为自发电的方式为电动汽车充电，使得本申请实施例的能量补充系统可以设置在通电不方便的偏远地区。

可选的，可移动设备为方舱设备100，方舱设备100便于安放，且便于移动，相较于能量补充系统设置于车上，方舱设备100能够节省投入。

在本申请的一些实施例中，如图3和图4所示，能量补充装置130的数量为两个，两个能量补充装置130均设置于方舱设备100沿第一方向的一端，燃料存储装置110和氧气供应装置120分别设置于方舱设备100内，两个能量补充装置130均设置于方舱设备100沿第一方向的一端，以便于能量补充装置130能量补充装置130为电动汽车充电或者为燃料电池汽车加氢。

请继续参阅图3和图4，为了便于位于方舱设备100内的能量补充系统的检修，方舱设备100内设置有检修通道140，两个能量补充装置130设置于检修通道140的两侧，燃料存储装置110和氧气供应装置120临近检修通道140设置。也就是说，能量补充装置130、燃料存储装置110和氧气供应装置120均临近检修通道140，此设置便于能量补充装置130、燃料存储装置110和氧气供应装置120的检修。

其中，“上”、“下”等的用语，是用于描述各个结构在附图中的相对位置关系，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本申请可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本申请可实施的范畴。

需要说明的是：在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，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。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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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公开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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种能量补充系统，其特征在于，包括燃料存储装置、氧气供应装置和能量补充装置；

所述能量补充装置包括控制系统和电量供给系统，所述电量供给系统包括燃料电池电堆模块和储能电池模块，所述储能电池模块与所述燃料电池电堆模块电连接；

所述燃料电池电堆模块分别与所述燃料存储装置和所述氧气供应装置连接，所述燃料电池电堆模块接收所述燃料存储装置存储的燃料和所述氧气供应装置输出的氧气，并使所述燃料和所述氧气发生电化学反应，产生电能；

所述控制系统分别与所述燃料电池电堆模块和所述储能电池模块通信连接，所述控制系统配置为控制所述储能电池模块和/或所述燃料电池电堆模块为电动汽车充电。

2.根据权利要求1所述的能量补充系统，其特征在于，所述能量补充装置还包括氢气供给系统，所述氢气供给系统配置为，为燃料电池汽车加氢。

3.根据权利要求2所述的能量补充系统，其特征在于，所述氢气供给系统与所述控制系统通信连接，所述控制系统配置为判断车辆是否为充电车辆，若是则控制所述电量供给系统为车辆充电，若否则控制所述氢气供给系统为车辆加氢。

4.根据权利要求2所述的能量补充系统，其特征在于，所述氢气供给系统包括压力控制系统、流量控制系统以及加氢枪；

所述燃料存储装置内存储的燃料为氢气，所述燃料存储装置与所述氢气供给系统连接，以为所述氢气供给系统提供氢气；

所述压力控制系统和所述流量控制系统设置于所述燃料存储装置和所述加氢枪之间。

5.根据权利要求1所述的能量补充系统，其特征在于，所述电量供给系统还包括电网输入控制模块，所述电网输入控制模块与电网电连接，且所述电网输入控制模块还与所述储能电池模块电连接；

所述控制系统与所述电网输入控制模块通信连接，所述控制系统控制所述电网输入控制模块或燃料电池电堆模块为储能电池模块充电。

6.根据权利要求5所述的能量补充系统，其特征在于，所述电量供给系统还包括充电枪，所述燃料电池电堆模块、所述储能电池模块和所述电网输入控制模块分别与所述充电枪电连接，所述控制系统控制所述燃料电池电堆模块、所述储能电池模块和所述电网输入控制模块中的至少一个为电动汽车充电。

7.根据权利要求1-6任一项所述的能量补充系统，其特征在于，所述能量补充系统还包括可移动设备，所述燃料存储装置、所述氧气供应装置和所述能量补充装置均设置于所述可移动设备上。

8.根据权利要求7所述的能量补充系统，其特征在于，所述可移动设备为方舱设备。

9.根据权利要求8所述的能量补充系统，其特征在于，所述能量补充装置的数量为两个，两个所述能量补充装置均设置于所述方舱设备沿第一方向的一端，所述燃料存储装置和所述氧气供应装置分别设置于所述方舱设备内。

10.根据权利要求9所述的能量补充系统，其特征在于，所述方舱设备内设置有检修通道，两个所述能量补充装置设置于所述检修通道的两侧，所述燃料存储装置和所述氧气供应装置临近所述检修通道设置。