一种气固复合储氢燃料电池应急电源车及其控制方法

1.本发明涉及气固复合储氢燃料电池应急电源车动力和发电一体化技术，具体涉及一种气固复合储氢燃料电池应急电源车及其控制方法。


背景技术：

2.应急电源车主要用于多功能储能保电场景，且成为工业企业、建筑施工、抢险救灾、医院、学校、通讯、军工、会议等重大场合不可或缺的一部分。燃料电池应急电源车以氢气和氧气为原料，通过化学反应直接产生电能，发电过程清洁、环保，而被广泛采用。但是，由于电源车上的氢气存储模块需要高压瓶，存在较大的安全隐患，其发展收到很大影响。
3.现有氢能应急电源车技术中，一种在中国专利文献上公开的“一种基于氢能供电的应急电源车及其供电控制方法”，其公告号：cn114221425a，包括移动车，为应急供电提供移动载体；集装箱供电装置，采用氢能供电，作为应急供电电源为负载提供第一供电功率或给底盘供电装置充电，安装在移动车上；底盘供电装置，内部设置有储能电池，用于提供低压电以及为负载提供第二供电功率并平衡集装箱供电装置的供电输出，与集装箱供电装置并联；逆变器，用于将第一供电功率和第二供电功率转化成给负载使用的交流电，分别与集装箱供电装置和底盘供电装置连接；本发明通过储能蓄电池同时供电，对集装箱供电装置的输出功率进行平衡调节，使得逆变器输出的供电电压稳定在380v，使得整体应急电源车的供电更加稳定，降低单独氢能供电的波动性。该申请的氢能应急电源车用于为抢险救灾、医院等重大场合保供电，由于采用高压氢罐作为储氢设备，安全性低。
4.一种在中国专利文献上公开的“一种应急救援燃料电池供电充电车及其控制方法”，其公告号：cn114834287a，包括车辆行驶系统和发电供电系统，车辆行驶系统包括车速调节模块和动力电池模块；发电供电系统包括燃料电池模块、对外充电模块和三相供电模块；供电充电车还设有开关控制模块，车速调节模块、动力电池模块、燃料电池模块、对外充电模块和三相供电模块均与开关控制模块电连接；一种供电充电车控制方法包括行驶模式、充电模式和供电模式，本发明使行驶与供电充电相独立，节省电能并提升系统供电充电稳定性，本发明可最大化的利用储能电池和燃料电池的技术优点协同工作，提升系统的使用寿命，但同样存在高压气罐储氢带来的安全性问题，另外无法实现燃料电池系统，电车驱动系统的废热循环利用。


技术实现要素：

5.针对现有应急电源车存在的安全性缺陷，本发明的目的在于提供一种气固复合储氢燃料电池应急电源车及其控制方法，旨在一定程度上解决应急保电、临时补电和灵活用电等场景中相关的技术问题。该系统具有以下特点：紧凑型。气固复合储氢、pem动力+发电、sic多端口变换器、热电耦合设计，整体模块以成套设备思维设计，体积密度高，适合于移动应用部署。高安全。无高压储氢环节、氢浓度超快物理检测及被动式快速保护，整车最大氢气压力3.5mpa以下，无需作为高压容量进行年检和维护，无需高压泵提高了储能效率。灾备
式。储氢容量可满载运行多个小时以上，供电、供氢、供氧多方面支撑灾备能力，可根据情况调整备用时长。
6.为达到以上目的，本发明采取的技术方案如下：
7.一种气固复合储氢燃料电池应急电源车，包括车辆行驶系统(
①
)、蓄电池系统(
②
)、氢燃料电池系统(
③
)和应急电源供电系统(
④
)；
8.车辆行驶系统(
①
)包括电车调速系统、电车能量控制器和整车辅助系统；电车调速系统用于控制车辆的启动、加速和制动，电车能量控制器用于控制蓄电池系统和氢燃料电池系统在车辆行驶时的能量分配，整车辅助系统用于实现电车的动力转向、车载信息显示、空调、照明、除霜和刮水器功能；
9.蓄电池系统(
②
)包括蓄电池模块和蓄电池能量管理模块；蓄电池能量管理模块连接蓄电池模块；蓄电池系统的输出连接第一直流母线(dcbus1)；
10.氢燃料电池系统(
③
)包括储氢模块、燃料电池堆、dc/dc变换器、换热器以及燃料电池控制器；储氢模块包括气态储氢和固态储氢两种方式；燃料电池堆用于将氢气化学能转化为电能；dc/dc变换器用于将燃料电池电压升压到车辆电机所需要的额定电压，dc/dc变换器的输出侧连接第二直流母线(dcbus2)；换热器用于实现固态储氢的充放和热循环利用；燃料电池控制器用于控制固态储氢罐与气态储氢罐的切换和氢气释放速度；
11.直流母线包括第一直流母线(dcbus1)和第二直流母线(dcbus2)；
12.应急电源供电系统(
④
)包括dc/ac逆变器、应急电网、快速直流充电口和应急电源控制器；dc/ac逆变器用于将直流母线电压逆变为交流电，供应急电网使用；快速直流充电口用于直流母线直接向直流负荷快速充电；应急电源控制器用于控制直流母线向应急电网发出的电压、电流和功率。
13.具体地，一种气固复合储氢燃料电池应急电源车，包括
①
车辆行驶系统、
②
蓄电池系统、
③
氢燃料电池系统、
④
应急电源供电系统。
14.车辆行驶系统包括电车调速系统、电车能量控制器、整车辅助系统；电车调速系统用于控制车辆的启动、加速和制动，电车能量控制器用于控制蓄电池和燃料电池在车辆行驶时的能量分配，整车辅助系统用于实现电车的动力转向、车载信息显示、空调、照明、除霜、刮水器等功能。
15.蓄电池系统包括蓄电池模块和蓄电池能量管理模块，蓄电池系统主要用于需要快速响应的能量供给，包括电车启动、整车辅助系统、电车能量控制器、燃料电池控制器、应急电源控制器。蓄电池系统的输出连接直流母线dcbus1。蓄电池包括但不限于锂电池、镍氢电池、铅酸电池。
16.氢燃料电池系统包括储氢模块、燃料电池堆、dc/dc变换器、换热器以及燃料电池控制器。储氢模块包括气态储氢和固态储氢两种方式；燃料电池堆用于将氢气化学能转化为电能；dc/dc变换器用于将燃料电池电压升压到车辆电机所需要的额定电压，dc/dc变换器的输出侧连接直流母线dcbus2；换热器用于实现固态储氢的充放和热循环利用；燃料电池控制器用于控制固态储氢罐与气态储氢罐的切换和氢气释放速度。
17.应急电源供电系统包括dc/ac逆变器、应急电网、快速直流充电口、应急电源控制器。dc/ac逆变器用于将直流母线电压逆变为交流电，供应急电网使用；快速直流充电口用于直流母线直接向直流负荷快速充电；应急电源控制器用于控制直流母线向应急电网发出
的电压、电流和功率。
18.上述四个系统组成中，每个系统配有开关控制单元，由各自的控制器实现对能量的控制。该应急电源车的开关控制单元包括开关k1、开关k2、开关k3、开关k4、开关k5、开关k6、开关k7、开关k8。参见图1所示，对本发明实施例中的开关控制结构进行说明。开关k1连接电机驱动器与燃料电池系统输出的直流母线dcbus2，可控制电车调速系统与直流母线dcbus2的电路通断；开关k2连接电机驱动器与蓄电池输出的直流母线dcbus1，可控制电车调速系统与直流母线dcbus1的电路通断；开关k3连接蓄电池模块与直流母线dcbus2，可控制蓄电池模块与直流母线dcbus2的电路通断，进而控制燃料电池是否向蓄电池充电；开关k4连接燃料电池系统的换热器与直流母线dcbus2，控制换热器与直流母线dcbus2的电路通断；开关k5连接燃料电池系统的换热器与直流母线dcbus1，控制换热器与直流母线dcbus1的电路通断；开关k6连接燃料电池系统的固态储氢罐与燃料电池堆，控制燃料电池堆与固态储氢罐的气路通断；开关k7连接燃料电池系统的气态储氢罐与燃料电池堆，控制燃料电池堆与气态储氢罐的气路通断；开关k8连接应急电源的dc/ac逆变器与直流母线dcbus2，控制直流母线dcbus2与应急电源供电系统的通断。
19.本发明还提供一种如上所述气固复合储氢燃料电池应急电源车的控制方法，所述气固复合储氢燃料电池应急电源车处于行驶模式，所述控制方法包括如下步骤：
20.该行驶模式下禁止对外充电和供电，第八开关(k8)保持断开，蓄电池模块首先向电车调速系统、各控制器模块、换热器和整车辅助系统供电，燃料电池系统处于启动阶段，直到dc/dc变换器稳定输出；正常行驶过程中燃料电池模块向电车调速系统供电，蓄电池模块向各控制器模块和整车辅助系统供电；
21.启动时，燃料电池系统中的固态储氢模块和燃料电池堆需要时间建立稳定的第二直流母线(dcbus2)电压输出；闭合第二开关(k2)、第五开关(k5)和气路第七开关(k7)，断开第一开关(k1)、第三开关(k3)、第四开关(k4)、气路第六开关(k6)和第八开关(k8)；由蓄电池模块独立供电，调节电机驱动器，调节变速器，实现车辆的启动；蓄电池模块向换热器的加热回路供电，进而控制固态储氢模块开始放氢，直到固态储氢罐的压力达到阈值；第七开关(k7)闭合，气态储氢模块开始向燃料电池堆供电，直到dc/dc变换器输出电压达到切换阈值；
22.dc/dc变换器的输出电压要先比固态储氢罐的压力先达到阈值；当dc/dc变换器的输出电压达到阈值后，闭合第一开关(k1)，断开第二开关(k2)，由燃料电池模块向电车调速系统供电；闭合第四开关(k4)，断开第五开关(k5)，由燃料电池模块向换热器模块的加热回路供电；第七开关(k7)保持闭合，第三开关(k3)、第八开关(k8)断开，气路第六开关(k6)断开；
23.当固态储氢罐的压力达到阈值后，闭合气路第六开关(k6)，断开气路第七开关(k7)，第一开关(k1)、第四开关(k4)保持闭合，第二开关(k2)、第五开关(k5)和第八开关(k8)保持断开；第三开关(k3)是否开通由蓄电池的荷电状态soc决定；
24.在第一开关(k1)和气路第六开关(k6)闭合的行驶模式下，如果蓄电池的soc低于设定阈值，第三开关(k3)闭合，接在蓄电池模块上的负荷转接到第二直流母线(dcbus2)，由燃料电池供电，同时，燃料电池向蓄电池充电。
25.本发明还提供一种如上所述气固复合储氢燃料电池应急电源车的控制方法，所述
气固复合储氢燃料电池应急电源车处于应急电源供电模式，所述控制方法包括如下步骤：该应急电源供电模式下车辆静止，蓄电池模块和燃料电池模块禁止向电车调速系统供电，第一开关(k1)关断，第二开关(k2)关断；
26.燃料电池系统中的固态储氢模块和燃料电池堆需要时间建立稳定的第二直流母线(dc bus2)电压输出；处于应急电源供电模式时，闭合第五开关(k5)和气路第七开关(k7)，断开第一开关(k1)、第二开关(k2)、第四开关(k4)、第八开关(k8)和气路第六开关(k6)；由蓄电池模块向换热器的加热回路供电，进而控制固态储氢模块开始放氢，直到固态储氢罐的压力达到阈值；第七开关(k7)闭合，气态储氢模块开始向燃料电池堆供电，直到dc/dc变换器输出电压达到切换阈值；
27.当dc/dc变换器的输出电压达到阈值后，闭合第八开关(k8)，由燃料电池模块向应急电源供电系统供电；闭合第四开关(k4)，断开第五开关(k5)，由燃料电池模块向换热器模块的加热回路供电；第七开关(k7)保持闭合，第三开关(k3)断开，气路第六开关(k6)断开；
28.当固态储氢罐的压力达到阈值后，闭合气路第六开关(k6)，断开气路第七开关(k7)，第四开关(k4)、第八开关(k8)保持闭合，第一开关(k1)、第二开关(k2)、第三开关(k3)和第五开关(k5)保持断开；
29.工作在应急电源供电模式下，如果蓄电池的soc低于设定阈值，第三开关(k3)闭合，接在蓄电池模块上的负荷转接到第二直流母线(dcbus2)，由燃料电池供电，同时，燃料电池向蓄电池充电。
30.本发明的有益效果如下：
31.1)蓄电池和燃料电池混合动力，保证电车具有较高的动态响应能力，同时减少蓄电池的充电次数，降低所需蓄电池容量。在电车由停车变为启动模式时，由蓄电池向电车调速系统供电；在车辆启动之后，切换为燃料电池向电车调速系统供电，处于正常行驶模式，处于行驶期间禁止对应急电源充电；在电车调速系统断电时，控制对外应急电源供电系统通电，使应急电源车处于停车期间容许对内或对外充电；对应急电源充电的功率大小通过调节dc/dc变换器和dc/ac逆变器实现。这一控制方式保证了车辆处于行驶模式下的主要功率来源于燃料电池，蓄电池主要负责在电车启动时供电，同时持续向电车辅助系统供电，保证电车具有较高的动态响应的同时，降低了所需蓄电池的容量。
32.2)燃料电池储氢模块采用气固复合储氢，利用气态储氢放氢速度快的特点提高燃料电池启动时的动态响应能力，启动之后，燃料电池所需要的氢气由固态储氢供应，降低了气态储氢罐的体积和压力，进而消除燃料电池车的安全隐患。固态储氢具有储氢密度大，充氢压力和供氢压力小的特点，具体固态储氢方式如钛合金储氢可以极大程度的降低储氢罐的压力和所占空间，缩小体积，提高安全性。但是固态储氢罐的充放氢需要一个热交换的过程，供氢时需要吸热，动态响应能力较差，因此需要混合气态储氢罐在燃料电池启动时供应快速并稳定的氢气。与传统方案相比，由于固态储氢模块的存在，气态储氢模块只在燃料电池启动时供氢，无需较大的容量和压力。
33.3)本发明中的换热器可以实现车辆的废热利用和燃料电池热循环。在车辆处于行驶模式时，电机会产生热量；在燃料电池向外供电时，dc/dc变换器会产生热量；固态储氢罐在供氢时需要吸收热量；电机和dc/dc变换器运行时产生的热量将通过换热器中的介质提供给固态储氢罐，进而降低换热器中加热模块的能量需求，提高利用率。另外，固态储氢罐
在充氢时也将释放热量，提供换热器可实现固态储氢罐的热循环。
34.4)本发明的应急电源车中的电车调速系统、换热器、应急电源供电的主要电能来源均是燃料电池，蓄电池的作用是在燃料电池启动过程中，为了保证快速的动态响应能力，临时向电车调速系统和换热器供电。而车辆的整车辅助系统包括电车的动力转向、车载信息显示、空调、照明、除霜、刮水器等需要在车辆未行驶时要保证正常工作，需要持续由蓄电池供电。另外，整车的控制器包括电车能量控制器、燃料电池控制器、应急电源控制器也需要较高的动态响应能力和不间断供电，也直接连接到蓄电池模块。只有在蓄电池的荷电状态soc低于阈值时，才会将蓄电池上连接的负荷切换到燃料电池母线上，并由燃料电池向蓄电池充电，这一过程通过控制开关k3实现。
附图说明
35.图1本发明的一种气固复合储氢燃料电池应急电源车结构示意图；
36.图2本发明的一种气固复合储氢燃料电池应急电源车的控制器示意图；
37.图3本发明的一种气固复合储氢燃料电池应急电源车的控制流程图；
38.图中，
①‑
车辆行驶系统、
②‑
蓄电池系统、
③‑
氢燃料电池系统、
④‑
应急电源供电系统；
39.dcbus1-第一直流母线、dcbus2-第二直流母线、k1-第一开关、k2-第二开关、k3-第三开关、k4-第四开关、k5-第五开关、k6-第六开关、k7-第七开关、k8第八开关。
具体实施方式
40.下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。
41.参见图1所示，对本发明实施例中的各模块的连接进行说明。一种气固复合储氢燃料电池应急电源车，如图1所示，包括车辆行驶系统
①
、蓄电池系统
②
、氢燃料电池系统
③
、应急电源供电系统
④
。
42.车辆行驶系统
①
包括电车调速系统、电车能量控制器、整车辅助系统；电车调速系统用于控制车辆的启动、加速和制动，电车能量控制器用于控制蓄电池和燃料电池在车辆行驶时的能量分配，整车辅助系统用于实现电车的动力转向、车载信息显示、空调、照明、除霜、刮水器等功能。
43.直流母线包括第一直流母线dcbus1和第二直流母线dcbus2。
44.电车调速系统包括依次电连接的电机驱动器、电机和变速器；变速器分别连接电机和车轮组件驱动桥，电机驱动器控制电机的工作状态；电机驱动器一端依次连接第二开关k2和第一直流母线dcbus1，电机驱动器另一端依次连接第一开关k1和第二直流母线dcbus2。电车能量控制器分别连接第一开关k1和第二开关k2。电车能量控制器通过控制第一开关k1和第二开关k2来决定电车是由蓄电池供电或是燃料电池供电。车载信息显示模块、空调及照明模块、除霜及刮水器模块和动力转向系统分别连接整车辅助系统。整车辅助系统连接第一直流母线dcbus1。
45.蓄电池系统
②
包括蓄电池模块和蓄电池能量管理模块，蓄电池模块与第一直流母
线dc bus1直接相连，向第一直流母线dcbus1上的用电负荷供电；第一直流母线dcbus1上连接的负荷包括通过第二开关k2相连的电机驱动器、整车辅助系统、以及通过第五k5相连的换热器；蓄电池模块通过第三开关k3与第二直流母线dcbus2相连；蓄电池能量管理器通过控制第三开关k3实现对蓄电池的充电。蓄电池系统主要用于需要快速响应的能量供给，包括电车启动、整车辅助系统、电车能量控制器、燃料电池控制器、应急电源控制器。蓄电池包括但不限于锂电池、镍氢电池、铅酸电池。
46.氢燃料电池系统
③
包括储氢模块、燃料电池堆、dc/dc变换器、换热器以及燃料电池控制器。其中dc/dc变换器和燃料电池堆电连接；dc/dc变换器的输出与第二直流母线dcbus2电连接；第二直流母线dcbus2上连接三种负荷，分别是通过第一开关k1连接的电机驱动器、通过第四开关k4连接的换热器、通过第八开关k8连接的应急电源供电系统。储氢模块包括气态储氢罐和固态储氢罐，能够实现固态储氢和气态储氢，燃料电池堆通过第六开关k6连接固态储氢罐；燃料电池堆通过第七开关k7连接气态储氢罐。燃料电池堆用于将氢气化学能转化为电能；dc/dc变换器用于将燃料电池电压升压到车辆电机所需要的额定电压。换热器用于实现固态储氢的充放和热循环利用；燃料电池控制器用于控制固态储氢罐与气态储氢罐的切换和氢气释放速度。气态储氢罐依次连接第七开关k7、燃料电池堆、dc/dc变换器和第二直流母线dcbus2。固态储氢罐依次连接第六开关k6、燃料电池堆、dc/dc变换器和第二直流母线dcbus2。换热器的一端依次连接第四开关k4和第二直流母线dcbus2，换热器的另一端依次连接第五开关k5和第一直流母线dcbus1。燃料电池控制器分别连接第四开关k4、第五开关k5、第六开关k6和第七开关k7。电机产生的余热和dc/dc变换器产生的余热由换热器回收利用，换热器与固态储氢罐组成热循环利用单元。例如，电机产生的余热由电机的冷却水带走，电机的冷却水自电机冷却水排出口排出。dc/dc变换器产生的余热由dc/dc变换器的冷却水带走，dc/dc变换器的冷却水自dc/dc变换器冷却水排出口排出。电机冷却水排出口的管道和dc/dc变换器冷却水排出口的管道合并后，连接至换热器的热水入口。换热器的冷水出口连接固态储氢罐的冷却进口，固态储氢罐的冷却出口返回连接至换热器的冷水入口。
47.应急电源供电系统
④
包括dc/ac逆变器、应急电网、快速直流充电口和应急电源控制器。其中dc/ac逆变器的dc侧通过第八开关k8与第二直流母线dcbus2相连，dc/ac逆变器的ac侧与应急电网相连；快速直流充电口通过第八开关k8与第二直流母线dcbus2相连；应急电源控制器通过控制第八开关k8的通断控制是否向应急电网供电。dc/ac逆变器用于将直流母线电压逆变为交流电，供应急电网使用；快速直流充电口用于直流母线直接向直流负荷快速充电；应急电源控制器用于控制直流母线向应急电网发出的电压、电流和功率。应急电网依次连接dc/ac逆变器、第八开关k8和第二直流母线dcbus2。快速直流充电口依次连接第八开关k8和第二直流母线dcbus2。应急电源控制器连接第八开关k8。
48.车辆行驶系统、蓄电池系统、氢燃料电池系统、应急电源供电系统彼此模块化独立且可自由拆装，可根据需要进行不同的参数配置和组合；电车调速模块和蓄电池模块彼此模块化独立且可自由拆装，可根据需要进行不同的参数配置和组合；氢燃料电池模块和应急电源供电模块彼此模块化独立且可自由拆装，可根据需要进行不同的参数配置和组合；氢燃料电池模块、固态储氢模块、气态储氢模块彼此模块化独立且可自由拆装，可根据需要进行不同的参数配置和组合；本技术中的应急电源车具有高度模块化设计特点，可以灵活
适配不同地区不同用途的使用需求。上述车辆行驶系统、蓄电池系统、氢燃料电池系统和应急电源供电系统四个系统组成中，每个系统配有开关控制单元，由各自的控制器实现对能量的控制。该应急电源车的开关控制单元包括第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3、第四开关k4、第五开关k5、第六开关k6、第七开关k7和第八开关k8。参见图1所示，对本发明实施例中的开关控制结构进行说明。第一开关k1连接电机驱动器与燃料电池系统输出的第二直流母线dc bus2，可控制电车调速系统与第二直流母线dcbus2的电路通断；第二开关k2连接电机驱动器与蓄电池模块输出的第一直流母线dcbus1，可控制电车调速系统与第一直流母线dcbus1的电路通断；第三开关k3连接蓄电池模块与第二直流母线dcbus2，可控制蓄电池模块与第二直流母线dcbus2的电路通断，进而控制燃料电池是否向蓄电池充电；第四开关k4连接燃料电池系统的换热器与第二直流母线dcbus2，控制换热器与第二直流母线dcbus2的电路通断；第五开关k5连接燃料电池系统的换热器与第一直流母线dcbus1，控制换热器与第一直流母线dcbus1的电路通断；第六开关k6连接燃料电池系统的固态储氢罐与燃料电池堆，控制燃料电池堆与固态储氢罐的气路通断；第七开关k7连接燃料电池系统的气态储氢罐与燃料电池堆，控制燃料电池堆与气态储氢罐的气路通断；第八开关k8连接应急电源的dc/ac逆变器与第二直流母线dcbus2，控制第二直流母线dcbus2与应急电源供电系统的通断。
49.第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3、第四开关k4、第五开关k5和第八开关k8可采用电磁继电器，第六开关k6和第七开关k7采用可控阀门。各开关通过控制信号线与各系统的控制器相连接。
50.图2给出了需要蓄电池提供电能的三个控制器，包括电车能量控制器、燃料电池控制器、应急电源控制器。电车能量控制器用于实现电车的启动、加速、制动控制，并控制第一开关k1和第二开关k2实现向电车调速系统供电的蓄电池与燃料电池的切换，同时负责功能故障检测报警，并实时检测电车电压、电流、温度传感器的实测数据。
51.燃料电池控制器包括气路管理模块、水热管理模块、电气管理模块、数据通信模块和故障诊断模块，其中气路管理模块用于实现对燃料电池系统所需的氢气和空气的流量，对压力、温度和湿度进行合理精准的控制；水热管理模块用于实现换热器中冷却水路的循环、加热，并对空气和冷却水的温度进行控制调节，提高燃料电池的功率以及运行的可靠稳定性；电气管理模块用于实现燃料电池系统燃料电池堆电压和电流的检测、调节输出功率，并将燃料电池电压控制在合理区间，同时要消耗关机残留电量以及电压和电流的保护控制；数据通信模块用于实现与其它系统进行通讯，实现重要数据信息和控制的交互；故障诊断模块用于实现对气路、水热、电气、通信各方面进行故障诊断、警告、报警和保护等功能。
52.应急电源控制器包括dc/ac逆变器控制模块、检测模块(电压、电流、功率、温度)、保护模块(过压、欠压、过流、过温保护)、并机和组网通讯模块。
53.在具体实施方式中，可以通过can通信线分别发送指令给电车能量控制器、燃料电池控制器、应急电源控制器，开关控制单元(第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3、第四开关k4、第五开关k5、第六开关k6、第七开关k7、第八开关k8)、蓄电池模块、燃料电池模块(dc/dc变换器、燃料电池和气固负荷储氢模块)、应急电源供电系统(dc/ac逆变器)，实现车辆的启动、行驶和应急电源供电模式的切换。
54.应急电源车设有车轮组件，车轮组件通过变速器与电机传动连接。车轮组件包括
至少2个行走轮和/或履带轮，用于二轮载具、三轮载具、四轮载具或履带式载具等等。dc/dc变换器、燃料电池和气固负荷储氢模块彼此模块化独立且可自由拆装，根据时间、地点、温度等因素需要自由选配参数组合；dc/ac逆变器、应急电网配电箱彼此模块化独立且可自由拆装，可根据需要例如用电器的功率、不同国家地区的供电电压等自由选配参数和组合。
55.本发明提出的应急电源车的控制流程如图3所示，包括行驶模式、应急电源供电模式，下面分别进行详细说明。
56.行驶模式：该模式下禁止对外充电和供电，第八开关k8保持断开，蓄电池模块首先向电车调速系统、各控制器模块、换热器和整车辅助系统供电，燃料电池系统处于启动阶段，直到dc/dc变换器稳定输出。正常行驶过程中燃料电池模块向电车调速系统供电，蓄电池模块向各控制器模块和整车辅助系统供电。
57.启动时，燃料电池系统中的固态储氢模块和燃料电池堆需要时间建立稳定的第二直流母线dcbus2电压输出。闭合第二开关k2、第五开关k5和气路第七开关k7，断开第一开关k1、第三开关k3、第四开关k4、气路第六开关k6和第八开关k8。由蓄电池模块独立供电，调节电机驱动器，调节变速器，实现车辆的启动；蓄电池模块向换热器的加热回路供电，进而控制固态储氢模块开始放氢，直到固态储氢罐的压力达到阈值。第七开关k7闭合，气态储氢模块开始向燃料电池堆供电，直到dc/dc变换器输出电压达到切换阈值。
58.通常dc/dc变换器的输出电压要先比固态储氢罐的压力先达到阈值。当dc/dc变换器的输出电压达到阈值后，闭合第一开关k1，断开第二开关k2，由燃料电池模块向电车调速系统供电；闭合第四开关k4，断开第五开关k5，由燃料电池模块向换热器模块的加热回路供电。第七开关k7保持闭合，第三开关k3、第八开关k8断开，气路第六开关k6断开。
59.当固态储氢罐的压力达到阈值后，闭合气路第六开关k6，断开气路第七开关k7，第一开关k1、第四开关k4保持闭合，第二开关k2、第五开关k5和第八开关k8保持断开。第三开关k3是否开通由蓄电池的荷电状态soc决定。
60.在第一开关k1和气路第六开关k6闭合的行驶模式下，如果蓄电池的soc低于某个阈值，第三开关k3闭合，接在蓄电池模块上的负荷转接到第二直流母线dcbus2，由燃料电池供电。同时，燃料电池向蓄电池充电。
61.应急电源供电模式：该模式下车辆静止，蓄电池模块和燃料电池模块禁止向电车调速系统供电，第一开关k1关断，第二开关k2关断。
62.与电车启动模式类似，燃料电池系统中的固态储氢模块和燃料电池堆需要时间建立稳定的第二直流母线dcbus2电压输出。处于应急电源供电模式时，闭合第五开关k5和气路第七开关k7，断开第一开关k1、第二开关k2、第四开关k4、第八开关k8和气路第六开关k6。由蓄电池模块向换热器的加热回路供电，进而控制固态储氢模块开始放氢，直到固态储氢罐的压力达到阈值。第七开关k7闭合，气态储氢模块开始向燃料电池堆供电，直到dc/dc变换器输出电压达到切换阈值。
63.当dc/dc变换器的输出电压达到阈值后，闭合第八开关k8，由燃料电池模块向应急电源供电系统供电；闭合第四开关k4，断开第五开关k5，由燃料电池模块向换热器模块的加热回路供电。第七开关k7保持闭合，第三开关k3断开，气路第六开关k6断开。
64.当固态储氢罐的压力达到阈值后，闭合气路第六开关k6，断开气路第七开关k7，第四开关k4、第八开关k8保持闭合，第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3和第五开关k5保持
断开。
65.工作在应急电源供电模式下，如果蓄电池的soc低于某个阈值，第三开关k3闭合，接在蓄电池模块上的负荷转接到第二直流母线dcbus2，由燃料电池供电。同时，燃料电池向蓄电池充电。
66.本发明未详细阐述部分属于本领域技术人员的公知技术。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。