甲醇重整燃料电池充电方法、系统、设备及存储介质与流程

本发明涉及新能源汽车充电领域，具体地说，涉及甲醇重整燃料电池充电方法、系统、设备及存储介质。

背景技术：

现有电动汽车充电机可分为固定式充电机和移动式充电车。固定式充电机使用电网提供的电能给电动汽车充电，移动式充电车使用电池储存的电能给电动汽车充电。在电力无法增容的场所、配电容量不足的场所、没有稳定电力供应的场所、没有足够空间的场所，固定式充电机很难部署。移动式充电车使用电池作为储能介质，由于电池成本高，导致单位电能价格较高，此外移动充电车在电池电能耗尽后需要补电，占用了移动充电车的服务时间，导致移动充电车的利用率较低。

专利公开号：cn104935037a，专利名称：一种具有多组甲醇水重整制氢发电模组的充电站及方法，公开了一种具有多组甲醇水重整制氢发电模组的充电站。专利公开号：cn105140553a，专利名称：具有多组甲醇水重整制氢发电模组的移动式充电站及方法，公开了一种具有多组甲醇水重整制氢发电模组的移动式充电站。上述两种充电站的充电功率都受限于燃料电池功率，但是由于燃料电池成本很高，导致不可能配置很大功率的燃料电池，也即充电站的功率受到限制，做不到大功率快充。此外，燃料电池的输出功率具有一定波动，导致燃料电池充电站的输出功率不稳定，极端情况可能不能满足电动汽车充电功率要求。再者，一旦甲醇水重整模块或者燃料电池模块出现故障，该充电站及不能提供充电服务，导致充电站利用率降低。

因此，本发明提供了一种甲醇重整燃料电池充电方法、系统、设备及存储介质。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供甲醇重整燃料电池充电方法、系统、设备及存储介质，克服了现有技术的困难，充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

本发明的实施例提供一种甲醇重整燃料电池充电方法，包括以下步骤：

自甲醇重整器获得氢气；

将氢气进入氢燃料电池电堆发电，向缓冲电池包及充电机供电；以及

收到电池管理模块的充电请求后，根据所述充电请求的充电功率、氢燃料电池以及缓冲电池包的状态来确定充电的电能来源，所述电能来源为氢燃料电池和/或缓冲电池包。

优选地，当所述充电请求的充电功率小于所述燃料电池的输出功率时，将所述氢燃料电池作为充电的电能来源，所述充电请求的充电功率全部由所述氢燃料电池输出。

优选地，当所述充电请求的充电功率大于所述燃料电池的输出功率时，将所述氢燃料电池和缓冲电池包的组合作为充电的电能来源，所述充电请求的充电功率全部由所述氢燃料电池和缓冲电池包混合输出。

优选地，当所述氢燃料电池故障时且缓冲锂离子电池包的剩余电量大于零时，所述充电请求的充电功率由所述缓冲锂离子电池输出。

优选地，实时监测所述氢燃料电池的状态是否发生故障，并且采集所述缓冲锂离子电池包的剩余电量。

优选地，自甲醇重整器将甲醇或者甲醇水溶液通过催化重整、提纯得到氢气。

本发明的实施例还提供一种甲醇重整燃料电池充电系统，用于实现上述的甲醇重整燃料电池充电方法，所述甲醇重整燃料电池充电系统包括：

甲醇重整器，用于获得氢气；

氢燃料电池电堆，将氢气进入氢燃料电池电堆发电，向缓冲电池包及充电机供电；以及

充电控制模块，收到电池管理模块的充电请求后，根据所述充电请求的充电功率、氢燃料电池以及缓冲电池包的状态来确定充电的电能来源，所述电能来源为氢燃料电池和/或缓冲电池包。

优选地，包括一箱体，所述箱体具有相互隔离的第一容置空间和第二容置空间，所述第一容置空间内设置甲醇或甲醇水溶液储蓄罐、所述甲醇重整器、所述氢燃料电池电堆、以及升压器，所述第二容置空间内设置所述缓冲电池包、系统控制器、电池管理模块以及充电机。

优选地，当所述充电请求的充电功率小于所述燃料电池的输出功率时，将所述氢燃料电池作为充电的电能来源，所述充电请求的充电功率全部由所述氢燃料电池输出；

或者，当所述充电请求的充电功率大于所述燃料电池的输出功率时，将所述氢燃料电池和缓冲电池包的组合作为充电的电能来源，所述充电请求的充电功率全部由所述氢燃料电池和缓冲电池包混合输出；

或者，当所述氢燃料电池故障时且缓冲锂离子电池包的剩余电量大于零时，所述充电请求的充电功率由所述缓冲锂离子电池输出。

优选地，所述氢燃料电池电堆由3台额定功率10kw、输出电压范围40～80vdc的子燃料电池电堆并联组成。

优选地，所述充电机额定输出功率60kw，输入电压200～700vdc，输出电压200～700vdcdc。

优选地，还包括一升压变压器，所述氢燃料电池电堆通过所述升压变压器连接所述充电机，所述升压变压器由3台额定功率10kw、输入电压范围40～150vdc，输出电压范围260～430vdc的升压变压器在交流侧并联组成。

本发明的实施例还提供一种甲醇重整燃料电池充电设备，包括：

处理器；

存储器，其中存储有所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述甲醇重整燃料电池充电方法的步骤。

本发明的实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，所述程序被执行时实现上述甲醇重整燃料电池充电方法的步骤。

本发明的甲醇重整燃料电池充电方法、系统、设备及存储介质，能够实现充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明的甲醇重整燃料电池充电方法的第一种流程图；

图2是本发明的甲醇重整燃料电池充电方法的第二种流程图；

图3是本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的模块连接示意图；

图4是本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的结构示意图；

图5是本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的运行原理示意图；

图6是本发明的甲醇重整燃料电池充电设备的结构示意图；以及

图7是本发明一实施例的计算机可读存储介质的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

图1是本发明的甲醇重整燃料电池充电方法的第一种流程图。如图1所示，本发明的甲醇重整燃料电池的第一种充电方法，包括以下步骤：

s101、自甲醇重整器获得氢气，本实施例中，自甲醇重整器将甲醇或者甲醇水溶液通过催化重整、提纯得到氢气。

s102、将氢气进入氢燃料电池电堆发电，向缓冲电池包及充电机供电。

s103、收到电池管理模块的充电请求后，根据充电请求的充电功率、氢燃料电池以及缓冲电池包的状态来确定充电的电能来源，电能来源为氢燃料电池和/或缓冲电池包。本实施例中的电池管理模块(batterymanagementsystem)是电池与用户之间的纽带，主要对象是二次电池，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，可用于电动汽车，电瓶车，机器人，无人机等。由于充电请求的充电功率、氢燃料电池以及缓冲电池包的状态来确定充电的电能来源的情况复杂，为了使得三者能够实现更好地匹配效果本发明提供了更具体的充电策略。

图2是本发明的甲醇重整燃料电池充电方法的第二种流程图。如图2所示，本发明的甲醇重整燃料电池的第二种充电方法，包括以下步骤：

s201、自甲醇重整器获得氢气，本实施例中，自甲醇重整器将甲醇或者甲醇水溶液通过催化重整、提纯得到氢气。

s202、将氢气进入氢燃料电池电堆发电，向缓冲电池包及充电机供电。实时监测氢燃料电池的状态是否发生故障，并且采集缓冲锂离子电池包的剩余电量。

s203、当充电请求的充电功率小于燃料电池的输出功率时，将氢燃料电池作为充电的电能来源，充电请求的充电功率全部由氢燃料电池输出。

s204、当充电请求的充电功率大于燃料电池的输出功率时，将氢燃料电池和缓冲电池包的组合作为充电的电能来源，充电请求的充电功率全部由氢燃料电池和缓冲电池包混合输出。

s205、当氢燃料电池故障时且缓冲锂离子电池包的剩余电量大于零时，充电请求的充电功率由缓冲锂离子电池输出。

本发明的目的在于克服现有固定式充电机受限于供电、配电、空间导致不能部署固定式充电机，移动式充电车受限于电池成本过高以及自身需要充电导致单位电能成本过高及充电车利用率低的难题，提供一种甲醇重整制氢、氢燃料电池发电、氢燃料电池给缓冲锂离子电池充电、氢燃料电池和缓冲锂离子电池通过充电机电能转换给电动汽车充电的技术，该技术具有充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，可固定式应用也可移动式应用的优点。

本发明的目的在于提供甲醇重整燃料电池充电方法能够实现充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

图3是本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的模块连接示意图。如图3所示，本发明中的甲醇重整燃料电池充电系统5，用于实现上述的甲醇重整燃料电池充电方法，包括：甲醇重整器51、氢燃料电池电堆52以及充电控制模块53。甲醇重整器51用于获得氢气。将氢气进入氢燃料电池电堆发电，向缓冲电池包及充电机供电。充电控制模块53收到电池管理模块的充电请求后，根据充电请求的充电功率、氢燃料电池以及缓冲电池包的状态来确定充电的电能来源，电能来源为氢燃料电池和/或缓冲电池包。本实施例中，当充电请求的充电功率小于燃料电池的输出功率时，将氢燃料电池作为充电的电能来源，充电请求的充电功率全部由氢燃料电池输出。或者，当充电请求的充电功率大于燃料电池的输出功率时，将氢燃料电池和缓冲电池包的组合作为充电的电能来源，充电请求的充电功率全部由氢燃料电池和缓冲电池包混合输出。或者，当氢燃料电池故障时且缓冲锂离子电池包的剩余电量大于零时，充电请求的充电功率由缓冲锂离子电池输出，但不以此为限。

在一个优选方案中，醇重整燃料电池充电机系统控制流程包括：冷启动流程、保温流程、电动汽车充电流程、关机流程和故障处理流程，各流程之间的相互转换关系如图2所示，系统冷启动成功后进入保温流程，此时可以给电动汽车充电，也可以关机，电动汽车充电结束后进入保温流程，冷启动流程、保温流程、电动汽车充电流程、关机流程中遇到故障均进入故障处理流程，故障处理结束可重新进入保温流程，如果故障不能解决则进入关机流程。

本实施例中，氢燃料电池电堆由3台额定功率10kw、输出电压范围40～80vdc的子燃料电池电堆并联组成，但不以此为限。

本实施例中，充电机额定输出功率60kw，输入电压200～700vdc，输出电压200～700vdcdc，但不以此为限。

本实施例中，还包括一升压变压器，氢燃料电池电堆通过升压变压器连接充电机，升压变压器由3台额定功率10kw、输入电压范围40～150vdc，输出电压范围260～430vdc的升压变压器在交流侧并联组成，但不以此为限。

图4是本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的结构示意图。图5是本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的运行原理示意图。图5中的直线双向箭头为动力传输线，虚线双向箭头为信号传输线。如图4和5所示，本发明的甲醇重整燃料电池充电系统的使用情况如下：甲醇重整燃料电池充电系统由甲醇重整器1、氢燃料电池电堆2、子系统控制器3、升压变压器4、充电机5、辅助电源变压器6、缓冲电池包7、缓冲电池包电池管理模块8、系统控制器9、电动汽车电池包10、电动汽车电池管理模块11以及云监控平台12组成。甲醇重整燃料电池充电系统通过充电机5与电动汽车电池管理模块11进行交互，此外系统还可以通过系统控制器9与云监控平台12进行交互。甲醇重整燃料电池充电机5工作原理为：甲醇重整器1将甲醇或者甲醇水溶液通过催化重整、提纯得到氢气，氢气进入氢氢燃料电池电堆22发电给缓冲电池包7及充电机5供电，电动汽车电池管理模块11请求充电机5给电动汽车电池包10充电，系统控制器9收到电动汽车电池管理模块11的充电请求后，综合判断甲醇重整燃料电池充电机5内各子系统的状态，动态调整氢燃料电池和缓冲锂离子电池的输出功率，平滑燃料电池的输出功率波动，给电动汽车电池包10充电。当电动汽车电池管理模块11请求的充电功率较小时且燃料电池的输出功率能够满足要求时，全部功率均由燃料电池输出；当电动汽车电池管理模块11请求的充电功率大于燃料电池的最大输出功率时，由燃料电池和缓冲锂离子电池混合输出，且最大输出功率小于等于燃料电池和缓冲锂离子电池的最大输出功率之和；当燃料电池故障，且缓冲锂离子电池包还有电时，电动汽车电池管理模块11请求的充电功率由缓冲锂离子电池输出。

甲醇重整燃料电池充电机5系统结构示意图如图4所示：系统外部为箱体，该箱体具有防爆、防尘、防雨功能，该箱体可以固定在具有足够强度的基础上作为固定式充电机5使用，也可以放置在运输车辆上作为移动式充电机5使用；甲醇或甲醇水溶液储存罐、甲醇重整器1、氢燃料电池电堆2、升压变压器4放置在箱体一侧，并与另一侧隔开，可以减少甲醇重整及氢燃料电池工作时产生大量的热量对其他模块的影响；缓存电池包及电池管理模块、充电机5、系统控制器9放置于箱体的另外一侧。各个模块之间基于系统架构图进行电气连接，保证整个充电机5的动力和通信符合系统要求。

本实施例中，甲醇重整燃料电池充电机5具有以下优势：充电功率大、充电机5输出功率稳定、充电机5利用率高、成本适中，可固定式应用也可移动式应用。

甲醇重整燃料电池充电机5系统组成：甲醇重整器1最大产氢量25m3/h；氢燃料电池电堆2由3台额定功率10kw、输出电压范围40～80vdc的子氢燃料电池电堆2并联组成；升压变压器4由3台额定功率10kw、输入电压范围40～150vdc，输出电压范围260～430vdc的升压变压器4在交流侧并联组成；缓冲电池包7由112串磷酸铁锂电池组成，电池包额定容量105ah，额定能量37.5kwh，充放电倍率1c，循环寿命大于2000次，工作电压范围280～410vdc；充电机5额定输出功率60kw，输入电压200～700vdc，输出电压200～700vdcdc。

甲醇重整燃料电池充电机5启动流程：下达冷启动命令，辅助电源变压器6将缓冲电池包7的高压电变换为各个模块可以使用的低压电，各模块得电启动，甲醇重整器1利用缓冲电池包7的电能加热至工作温度200℃，如果上述过程无故障则进入保温流程，如果有故障则进入故障处理流程。甲醇重整燃料电池保温流程：除了冷启动、电动汽车充电、关机、故障外均为保温流程。

电动汽车充电：如果电动汽车电池管理模块11请求充电功率20kw，此时甲醇燃料电池的最大输出功率为30kw，则全部功率均由甲醇燃料电池输出；如果电动汽车电池管理模块11请求充电功率50kw，大于甲醇燃料电池的最大输出功率30kw，则充电功率由甲醇燃料电池和缓冲锂离子电池混合输出，系统控制器9基于甲醇燃料电池和缓冲电池包7的状态动态调整各自的功率输出，保证输出功率为50kw；如果甲醇燃料电池故障，并且缓冲锂离子电池包有电，则充电功率由缓冲锂离子电池包提供，且充电功率不超过缓冲锂离子电池包的最大输出功率。

本发明的甲醇重整燃料电池充电系统，能够实现充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

本发明实施例还提供一种甲醇重整燃料电池充电设备，包括处理器。存储器，其中存储有处理器的可执行指令。其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行的甲醇重整燃料电池充电方法的步骤。

如上所示，该实施例能够实现充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“平台”。

图6是本发明的甲醇重整燃料电池充电设备的结构示意图。下面参照图6来描述根据本发明的这种实施方式的电子设备600。图6显示的电子设备600仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，电子设备600以通用计算设备的形式表现。电子设备600的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元610、至少一个存储单元620、连接不同平台组件(包括存储单元620和处理单元610)的总线630、显示单元640等。

其中，存储单元存储有程序代码，程序代码可以被处理单元610执行，使得处理单元610执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。例如，处理单元610可以执行如图1中所示的步骤。

存储单元620可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)6201和/或高速缓存存储单元6202，还可以进一步包括只读存储单元(rom)6203。

存储单元620还可以包括具有一组(至少一个)程序模块6205的程序/实用工具6204，这样的程序模块6205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线630可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备600也可以与一个或多个外部设备700(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备600交互的设备通信，和/或与使得该电子设备600能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口650进行。并且，电子设备600还可以通过网络适配器660与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器660可以通过总线630与电子设备600的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备600使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储平台等。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储程序，程序被执行时实现的甲醇重整燃料电池充电方法的步骤。在一些可能的实施方式中，本发明的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本发明各种示例性实施方式的步骤。

如上所示，该实施例能够实现充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

图7是本发明的计算机可读存储介质的结构示意图。参考图7所示，描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品800，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

综上，本发明的目的在于提供甲醇重整燃料电池充电方法、系统、设备及存储介质，能够实现充电功率大、充电机输出功率稳定、充电机利用率高、成本适中，既能固定式应用又能移动式应用，应用场景广泛。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。