一种具有双向供电功能的电车的制作方法

本实用新型属于电动公交车技术领域，涉及一种具有双向供电功能的电车。

背景技术：

能源与环境已成为当前全球最为关注的问题，能源是经济的基础，而环境是制约经济和社会发展的重要因素。节能和环保的客观需求促使公交车朝电动化方向发展，随之也推动了服务于大规模电动公交车的充换电站等基础设施的建设。现阶段，我国国内充换电站的服务对象以公交车、出租车、公务车等群体用户为主。目前电动公交车存在的问题：1、动力电池续航能力不足，目前解决的方案有两个，一种是通过在电动公交车上装载大量的储能动力电池来实现，这种模式虽然可提高续航能力，但仍然满足不了人们需求，且电池价格昂贵，而且极大地增加整车重量，另一种方式是采用换电池模式，由于电动公交车的结构差异大，电池模块很难标准化，无法进行大规模的普及，同时由于电池重量重，需要专用的换电设备，且频繁的换电对电池组的电气及机械设备接口带来大量的安全及可靠性的隐患；2、电池寿命问题，目前采用的对车载动力电池直接进行大功率快速充电的充电模式不仅需要动辄上百千瓦的充电系统，且对电池的寿命会造成极大的影响。为了增加续航里程，对电池进行深放和深充都会对电池寿命造成影响；3、价格问题，目前由于电动公交车要想实现较为理想的续航里程，则需装载较大容量的动力电池，由于动力电池价格比较贵，从而造成整车的成本明显偏高；4、充电基础设备不足问题，目前的电动公交车对应的快速充电方式，需要建设大量的充电站，即使是采用慢充模式，由于电池容量比较大，一般设计的公交车充电桩也都有60kw左右，充电时间长，由于相关基础设施建设的问题，目前的电动公交车还无法实现远距离行驶，很多人担心如果我们的电池没电了怎么办，即使找到一个地方充电，可能也要等上几个小时才能将电池充满。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种利用燃料电池系统为动力电容补充电能的具有双向供电功能的电车，通过该具有双向供电功能的电车使得可以不间断的进行行驶，续驶里程大为增加，以满足持续的里程数的需求、循环寿命长、安全性高，工作可靠性高。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有双向供电功能的电车，包括有车身骨架，其特征在于，所述的车身骨架的后端安装有燃料电池系统、动力电容组模块以及电机控制器，所述的燃料电池系统安装在车身骨架的车顶部上，所述的动力电容组模块设置在于车身骨架的中间位置，电机控制器设置在车身骨架的底部，所述的燃料电池系统、动力电容组模块以及电机控制器三者电连接构成双向供电电路，所述的燃料电池系统由甲醇箱和甲醛制氢燃料构成，所述的甲醇箱内设置有燃料泵盒，所述的燃料泵盒上具有回油管以及出油管，所述的甲醇箱上粘接有甲醇空气探测器，在所述的燃料泵盒设置有液体燃料泄露探测器以及液位传感探测器。

为优化上述方案采取的措施具体包括：

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的车身骨架的后端还设置有后仓尾端封板，在所述的后仓尾端封板上设置有电容柜排风扇，在所述的甲醇箱的下端设置有甲醇排风扇。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的双向供电电路与牵引电机电连接，其中所述的动力电容组模块经电机控制器后为牵引电机提供动力，燃料电池系统与动力电容组模块电连接并用于为动力电容组模块补充电能，该双向供电电路还包括控制电源模块和电容应急冲放电模块，所述的控制电源模块与燃料电池模块电连接并用于用作燃料电池系统运行的主控制电源，电容应急冲放电模块电连接在动力电容组模块上并用于在对高压设备维修时对动力电容组模块放电和对动力电容组模块进行应急充电。这里采用燃料电池系统给动力电容组模块进行补充电能，使得电动公交车的可以不间断的进行行驶，续驶里程大为增加，

同时又增设了电容应急冲放电模块可以在应急的进行充放电的管理，保证了维修时的安全性。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的控制电源模块上电连接有安全链，甲醇箱的泄露时所述的安全链就会使得控制电源模块断电。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的控制电源模块包括48V蓄电池和DC/DC电源模块，所述的48V蓄电池与DC/DC电源模块并联连接后作为燃料电池系统的控制电源，所述的48V蓄电池与燃料电池系统电连接，DC/DC电源模块与动力电容组模块电连接。这里48V蓄电池可以控制整个燃料电池系统的运行，DC/DC电源模块又可以使得48V蓄电池与动力电容组模块进行双向的充电，从而保证整个48V蓄电池中的电能，从而达到控制燃料电池系统的稳定可靠性。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的燃料电池系统与动力电容组模块之间电连接有三个主接触器，分别为燃料主接触器6KM1、电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4，所述的燃料主接触器6KM1电连接在燃料电池系统正极的输出端用于接通/断开燃料电池系统，燃料电池系统的负极输出端电连接电容充放电负接触器7KM4后与动力电容组模块的负极电连接，所述的燃料电池系统经燃料主接触器6KM1、电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4后与动力电容组模块构成补充电能回路，所述的动力电容组模块经电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4与电机控制器构成提供动力回路。

这里当燃料主接触器6KM1、电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4闭合时，这样燃料电池系统就可以给动力电容组模块进行补充电能，然后当电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4闭合后又可以给电机控制器提供电能驱动整个电动公交车运行，也就是说一边在补充电能的同时，一边给驱动运行，从而使得整个动力电容组模块可以持续保持电量。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，主接触器还包括有一个用于对动力电容组模块进行预充电控制的预充电接触器7KM2，所述的预充电接触器7KM2与电容充放电正接触器7KM3并联连接后的输出端电连接在动力电容组模块的正极上，所述的预充电接触器7KM2闭合时所述的电容充放电正接触器7KM3断开，所述的燃料电池系统经燃料主接触器6KM1、预充电接触器7KM2以及电容充放电负接触器7KM4后与动力电容组模块构成预充电回路。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的48V蓄电池经DC/DC电源模块后通过电容充放电负接触器7KM4、电容充放电正接触器7KM3与动力电容组模块构成双向充电回路，所述的48V蓄电池经DC/DC电源模块能够给动力电容组模块进行充电，所述的动力电容组模块能够给48V蓄电池充电。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的燃料电池系统与动力电容组模块之间还设置有第一电流互感器7TA1以及第二电流互感器6TA2，所述的第二电流互感器6TA2电连接在燃料主接触器6KM1上并用于对燃料电池系统的输出电流进行测量，所述的第一电流互感器7TA1电连接在动力电容组模块的正极上并用于对动力电容组模块充放电电流进行测量。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的动力电容组模块的正极经一个电容熔断器7FU3后与第一电流互感器7TA1电连接，在电容熔断器7FU3上电连接有一个用于动力电容电路的绝缘检测的电容绝缘检测仪7U1，所述的电容绝缘检测仪7U1经电容充放电负接触器7KM4与动力电容组模块的负极电连接。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的电容应急冲放电模块包括有应急充电口、应急充电正接触器7KM1以及应急充电负接触器7KM5，应急充电负接触器7KM5电连接在动力电容组模块的负极，所述的应急充电正接触器7KM1经电容熔断器7FU3后电连接在动力电容组模块的正极，所述的应急充电口、应急充电正接触器7KM1、应急充电负接触器7KM5以及动力电容组模块构成应急充放电回路。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的动力电容组模块由共计544个单体电容通过串并方式连接而成，2个单体电容并联成一个储能模块，8个储能模块串联成一个储能模组，34个储能模组串联成整个动力电容组模块。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的燃料电池系统由5个电池燃料箱体模块组成，在所述的电池燃料箱体模块设置有闭合开关来决定电池燃料箱体模块是否投入运用。

在上述的一种具有双向供电功能的电车中，所述的5个电池燃料箱体模块上电连接有整流管模块6V1。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、采用甲醇空气探测器液体燃料泄露探测器以及液位传感探测器可以实时检测甲醇液位高度情况，液体泄露情况以及气体泄露情况，实时实现报警提示，保证安全性；

2、采用燃料电池系统给动力电容组模块进行补充电能，一边在补充电能的同时，一边给驱动运行，从而使得整个动力电容组模块可以持续保持电量，使得电动公交车的可以不间断的进行行驶，续驶里程大为增加，

3、同时又增设了电容应急冲放电模块可以在应急的进行充放电的管理，保证了维修时的安全性；

4、通过DC/DC电源模块可以直接让48V蓄电池可以给动力电容组模块进行充电，当48V蓄电池电量减少时，又可以通过动力电容组模块反向给48V蓄电池进行充电，从而达到控制燃料电池系统的稳定可靠性。

附图说明

图1是本具有双向供电功能的电车的整体结构示意图；

图2是图1的另一方向结构示意图；

图3是甲醇箱安装的结构示意图；

图4是本双向供电电路的电路原理示意图。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

图中，电机控制器1；牵引电机2；动力电容组模块3；燃料电池系统4；控制电源模块5；电容应急冲放电模块6；电池燃料箱体模块7；48V蓄电池8；DC/DC电源模块9；应急充电口10；车身骨架11；甲醇箱12；燃料泵盒13；回油管14；出油管15；甲醇空气探测器16；液位传感探测器17；液体燃料泄露探测器18；后仓尾端封板19；电容柜排风扇20；甲醇排风扇21；安全链22。

如图1、图2以及图3所示，本具有双向供电功能的电车，包括有车身骨架11，车身骨架11的后端安装有燃料电池系统4、动力电容组模块3以及电机控制器1，燃料电池系统4安装在车身骨架11的车顶部上，动力电容组模块3设置在于车身骨架11的中间位置，电机控制器1设置在车身骨架11的底部，燃料电池系统4由甲醇箱12和甲醛制氢燃料构成，甲醇箱12内设置有燃料泵盒13，燃料泵盒13上具有回油管14以及出油管15，这样可以进行甲醛制氢燃料的供给，甲醇箱12上粘接有甲醇空气探测器16，这里甲醇空气探测器16共设置4个，用于检测甲醛泄漏情况，在燃料泵盒13设置有液体燃料泄露探测器18以及液位传感探测器17，液位传感探测器17设置1个并用于检测甲醛箱液面高度，这样可以察看甲醛制氢燃料的使用情况，方便进行补充燃料，液体燃料泄露探测器18也设置1个，用于检测甲醛制氢燃料液体泄漏情况，这里只有在燃料电池系统4无报警的情况下才能进行对动力电容组模块3进行电能补充，车身骨架11的后端还设置有后仓尾端封板19，在后仓尾端封板19上设置有电容柜排风扇20，这里通过电容柜排风扇20可以对动力电容组模块3进行排热，在甲醇箱12的下端设置有甲醇排风扇21，这里当检测到甲醛泄漏或者传感器故障时，可以通过甲醇排风扇21可以将可能泄漏的甲醛排出燃料箱，保证安全。

如图4所示，燃料电池系统4、动力电容组模块3以及电机控制器1三者电连接构成双向供电电路，双向供电电路与牵引电机2电连接，其中动力电容组模块3经电机控制器后为牵引电机提供动力，燃料电池系统与动力电容组模块3电连接并用于为动力电容组模块3补充电能，该双向供电电路还包括控制电源模块5和电容应急冲放电模块6，控制电源模块5与燃料电池模块4电连接并用于用作燃料电池系统4运行的主控制电源；电容应急冲放电模块6电连接在动力电容组模块3上并用于在对高压设备维修时对动力电容组模块3放电和对动力电容组模块3进行应急充电，这里本实用新型最大的创新是采用燃料电池系统4给动力电容组模块3进行补充电能，使得电动公交车的可以不间断的进行行驶，续驶里程大为增加，同时又增设了电容应急冲放电模块6可以在应急的进行充放电的管理，保证了维修时的安全性。

动力电容组模块3由共计544个单体电容通过串并方式连接而成，2个单体电容并联成一个储能模块，8个储能模块串联成一个储能模组，34个储能模组串联成整个动力电容组模块3，动力电容组模块3工作电压450V-675V，燃料电池系统4由5个电池燃料箱体模块7组成，燃料电池系统4工作电压450V-675V，功率为25KW，在电池燃料箱体模块7设置有闭合开关来决定电池燃料箱体模块7是否投入运用，5个电池燃料箱体模块7上电连接有整流管模块6V1。这里通过整流管模块6V1可以实现电池燃料箱体模块7的单向方向充电，防止反向对电池燃料箱体模块7造成破坏。

燃料电池系统4与动力电容组模块3之间电连接有三个主接触器，分别为燃料主接触器6KM1、电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4，燃料主接触器6KM1电连接在燃料电池系统4正极的输出端用于接通/断开燃料电池系统4，燃料电池系统4的负极输出端电连接电容充放电负接触器7KM4后与动力电容组模块3的负极电连接，燃料电池系统4经燃料主接触器6KM1、电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4后与动力电容组模块3构成补充电能回路，动力电容组模块3经电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4与电机控制器1构成提供动力回路，这里当燃料主接触器6KM1、电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4闭合时，这样燃料电池系统4就可以给动力电容组模块3进行补充电能，然后当电容充放电正接触器7KM3以及电容充放电负接触器7KM4闭合后又可以给电机控制器1提供电能驱动整个电动公交车运行，也就是说一边在补充电能的同时，一边给驱动运行，从而使得整个动力电容组模块3可以持续保持电量，主接触器还包括有一个用于对动力电容组模块3进行预充电控制的预充电接触器7KM2，预充电接触器7KM2与电容充放电正接触器7KM3并联连接后的输出端电连接在动力电容组模块3的正极上，预充电接触器7KM2闭合时电容充放电正接触器7KM3断开，燃料电池系统4经燃料主接触器6KM1、预充电接触器7KM2以及电容充放电负接触器7KM4后与动力电容组模块3构成预充电回路。这里通过预充电接触器7KM2可以进行预充电状态的检测，保证后续燃料电池系统4给动力电容组模块3补充电能的可靠性。

燃料电池系统4与动力电容组模块3之间还设置有第一电流互感器7TA1以及第二电流互感器6TA2，第二电流互感器6TA2电连接在燃料主接触器6KM1上并用于对燃料电池系统4的输出电流进行测量，第一电流互感器7TA1电连接在动力电容组模块3的正极上并用于对动力电容组模块3充放电电流进行测量，这样可以实时察看检测燃料电池系统4的电流以及动力电容组模块3电流。

控制电源模块5上电连接有安全链，甲醇箱12的泄露时安全链22就会使得控制电源模块5断电，控制电源模块5包括48V蓄电池8和DC/DC电源模块9，48V蓄电池8与DC/DC电源模块9并联连接后作为燃料电池系统4的控制电源，48V蓄电池8与燃料电池系统4电连接，DC/DC电源模块9与动力电容组模块3电连接。这里48V蓄电池8可以控制整个燃料电池系统4的运行，DC/DC电源模块9又可以使得48V蓄电池8与动力电容组模块3进行双向的充电，从而保证整个48V蓄电池8中的电能，从而达到控制燃料电池系统4的稳定可靠性，48V蓄电池8经DC/DC电源模块9后通过电容充放电负接触器7KM4、电容充放电正接触器7KM3与动力电容组模块3构成双向充电回路，48V蓄电池8经DC/DC电源模块9能够给动力电容组模块3进行充电，动力电容组模块3能够给48V蓄电池8充电，这里当电容充放电负接触器7KM4、电容充放电正接触器7KM3闭合后，通过DC/DC电源模块9可以直接让48V蓄电池8可以给动力电容组模块3进行充电，当48V蓄电池8电量减少时，又可以通过动力电容组模块3反向给48V蓄电池8进行充电。

动力电容组模块3的正极经一个电容熔断器7FU3后与第一电流互感器7TA1电连接，在电容熔断器7FU3上电连接有一个用于动力电容电路的绝缘检测的电容绝缘检测仪7U1，电容绝缘检测仪7U1经电容充放电负接触器7KM4与动力电容组模块3的负极电连接，这里通过电容绝缘检测仪7U1这里可以电测电容组正极I级接地故障、电容组正极II级接地故障、电容组负极I级接地故障、电容组负极II级接地故障，I级接地故障<500kΩ,II级接地故障<80kΩ，电容应急冲放电模块6包括有应急充电口10、应急充电正接触器7KM1以及应急充电负接触器7KM5，应急充电负接触器7KM5电连接在动力电容组模块3的负极，应急充电正接触器7KM1经电容熔断器7FU3后电连接在动力电容组模块3的正极，应急充电口10、应急充电正接触器7KM1、应急充电负接触器7KM5以及动力电容组模块3构成应急充放电回路，这里在应急充放电的模式下，禁止车辆牵引，应急充电最大充电电流控制在200A。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神所定义的范围。