[实用新型]紧凑型燃料电池电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及新能源领域，具体地，涉及紧凑型燃料电池电源系统。

背景技术

燃料电池车工作时，作为燃料的氢气在车辆搭载的燃料电池中与大气中的氧气发生化学反应，从而产生电能启动电动机，进而驱动车辆；这类化学反应除了电能就只产生水，因而燃料电池车被称为“地道的环保车”。此外，燃料电池的能量转换效率比内燃机高2～3倍。因此不管是从能源的利用，或是从环境保护方面来看，燃料电池车都是理想的车辆。

近年来，燃料电池车更是取得了重大进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司均纷纷进驻燃料电池车制造领域；车载燃料电池技术因此也取得了显著的进步。

鉴于燃料电池相对于内燃机的诸多优点，工程师们已尝试将燃料电池应用于多种交通工具作为能源供给，但遗憾的是这样的应用仅在轿车、大巴等大型车辆上获得成功，而在叉车等小型车辆上几乎没有理性的方案。

经对现有公开文献的检索，名称为“一种燃料电池汽车的能量混合型动力系统”、申请号为“200610011555.1”的中国发明专利申请存在如下问题：

1、除给动力系统供电的蓄电池组外，启动时需要使用额外配置的24V蓄电池，为了对24V蓄电池充电还额外设置了24VDC/DC变换器；造成了系统零件繁多，故障点多，同时也造成零件对应的线路繁多，占用大量的空间，系统体积无法精简。

2、其整车控制器一直连接在24V蓄电池上，通过24V蓄电池供电；因此，整车控制器一直处于运转状态、造成系统能耗高。

3、整车控制器通过钥匙信号控制大功率继电器K2对燃料电池辅助系统供电，启动燃料电池；启动后再切换为大功率继电器K1通过燃料电池对燃料电池辅助设备供电；继电器过多，造成系统繁琐，体积无法精简。

4、采用分散的燃料电池控制器、整车控制器、蓄电池能量管理系统；每个装置均需要外壳保护，这就造成了体积过大；各装置之间需要线路连接，线束繁多；这些均不利于实现系统体积的紧凑。

5、燃料电池辅助系统直接从燃料电池取电，由于燃料电池的电压范围波动较大，需要定制控制器或者电源来对辅助系统供电；这将造成系统成本居高不下。

当采用类似上述专利中繁琐的系统来设计叉车用燃料电池系统时，设计出的系统将需要重新设计叉车。例如名称为“FUEL CELL INDUSTRIAL VEHICLE”公开号为“US2009236182A1”的美国专利文献，以及名称为“FUEL CELL INDUSTRIAL VEHICLE”、公开号为“CA2659135A1”的加拿大专利文献。这两件专利文献所公开的设计方案必须重新制造叉车，而无法直接取代铅酸电池而不对叉车系统进行改造。

此外，现有技术可以直接放进叉车的燃料电池系统设计臃肿繁杂。用户反应系统故障率高、维护麻烦。零部件周围没有空间可以用来拆卸，维护操作。不得不先拆卸不需要维修零件，腾出空间后在来进行拆卸需要维修的零件。电子控制原件周围没有空间将会影响散热，散热不足将会造成电子元器件的性能下降甚至失效。严重影响系统的可靠性、稳定性。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种紧凑型燃料电池电源系统。

根据本实用新型的一个方面，提供一种紧凑型燃料电池电源系统，包括燃料电池、DCDC变换单元、接触器、蓄能装置、控制器、辅助系统，其特征在于，还包括电源输出端、操作控制单元，其中，所述接触器为常开型大电流接触器，所述DCDC变换单元包括相连接的DCDC变换器和大功率二极管，所述燃料电池的输出端连接所述DCDC变换单元的输入端，DCDC变换单元通过所述接触器连接所述蓄能装置，所述DCDC变换单元的输出端还连接所述电源输出端和所述辅助系统所包含的大功率辅助部件，所述蓄能装置的端口通过所述接触器连接所述电源输出端和辅助系统，所述操作控制单元分别连接所述蓄能装置、DCDC变换单元、控制器，所述控制器分别连接所述燃料电池、DCDC变换单元、接触器的控制端、蓄能装置、辅助系统，所述操作控制单元用于接收操作信号并为所述控制器和DCDC变换单元供电，所述控制器用于接收所述操作控制单元根据所述操作信号生成的操作指令并根据所述操作指令控制所述接触器、DCDC变换单元、辅助系统，所述控制器还用于测量所述燃料电池的状态参数、测量所述蓄能装置的状态参数、测量所述辅助系统的状态参数和接收所述DCDC变换单元的状态数据。