一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统的制作方法

1.本技术涉及电力技术领域，尤其涉及一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统。


背景技术：

2.为对抗重大自然灾害和电力临时故障或检修的应急供电，重要场景的保供电，需要大量的柴油发电车，柴油发电车存在碳排放、尾气污染和噪音等缺陷，不能胜任环保要求高的社区保电和重要会议保电。随着“碳达峰、碳中和”绿色低碳政策提出，氢能作为一种绿色清洁能源，可在应急保供电领域发挥积极作用。基于氢燃料电池的氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源，具有零碳排放、无污染、无噪音等环保优点，可以填补大容量绿色应急电源的空白，在公开网站上，国内外没有大容量的氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源公开报道。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统，用于在提升移动应急电源行驶可靠性和续航里程的同时，增强应急保供电功率及发电时长。
4.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统，所述系统包括：
5.第一氢能单元、第二氢能单元、第一锂电池堆、第二锂电池堆、并机变流器、切换开关、车辆控制器和集中控制系统；
6.所述切换开关，用于响应用户指令，控制所述第一氢能单元和所述第二锂电池堆接入所述并机变流器，使得移动应急电源系统处于发电位，或控制所述第一氢能单元和所述第二锂电池堆接入驱动汽车车轮的电机，使得移动应急电源系统处于行驶位；
7.所述集中控制系统，用于在所述发电位时，发送命令至所述车辆控制器，使得所述车辆控制器响应命令后，控制所述第一氢能单元发电使得电能通过所述并机变流器并入直流母线，使得所述第一锂电池堆通过充电开关连接直流母线进行充电；
8.所述车辆控制器，用于在所述行驶位时，发送命令至所述集中控制系统，使得所述集中控制系统响应命令后，控制所述第二氢能单元发电，使得电能通过所述并机变流器并入汽车的高压母线，从而为汽车供电。
9.可选地，所述集中控制系统，还用于：
10.在市电断开时，控制所述第一锂电池堆和所述第二氢能单元启动，同时根据负载的功率大小分别控制所述第一锂电池堆和所述第二氢能单元的放电功率，使得所述第一锂电池堆和所述第二氢能单元的电能通过直流母线至ups为负载供电。
11.可选地，所述第一氢能单元，具体由：储氢系统、汽车的底盘燃料电池和燃料电池输出变流器(#1fc-dcdc)构成。
12.可选地，所述第二氢能单元，具体由：储氢系统、应急发电燃料电池和燃料电池输
出变流器(#2fc-dcdc)构成。
13.可选地，所述并机变流器为双向变流器，具有减压和升压宽范围电压调节功能，从而实现双向并机功能。
14.可选地，所述车辆控制器和所述集中控制系统，与所述应急发电燃料电池之间采用can通讯。
15.可选地，所述车辆控制器和所述集中控制系统，与所述第一氢能单元、所述并机变流器和所述ups采用modbus通讯。
16.可选地，所述车辆控制器和所述集中控制系统，与所述充电开关采用硬接线连接。
17.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
18.本技术提供了一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统，包括：第一氢能单元、第二氢能单元、第一锂电池堆、第二锂电池堆、并机变流器、切换开关、车辆控制器和集中控制系统；切换开关，用于响应用户指令，控制第一氢能单元和第二锂电池堆接入并机变流器，使得移动应急电源系统处于发电位，或控制第一氢能单元和第二锂电池堆接入驱动汽车车轮的电机，使得移动应急电源系统处于行驶位；集中控制系统，用于在发电位时，发送命令至车辆控制器，使得车辆控制器响应命令后，控制第一氢能单元发电使得电能通过并机变流器并入直流母线，使得第一锂电池堆通过充电开关连接直流母线进行充电；车辆控制器，用于在行驶位时，发送命令至集中控制系统，使得集中控制系统响应命令后，控制第二氢能单元发电，使得电能通过并机变流器并入汽车的高压母线，从而为汽车供电。
19.与现有技术相比，本发明的电源系统优化了汽车底盘氢燃料电池工作机制，行驶和应急保供电全过程利用汽车底盘氢燃料电池，通过集中监控系统对汽车底盘燃料电池及应急发电燃料电池协调控制，两套燃料电池系统既能独立运行，也能并机运行，实现了行驶动力和应急供电双向倍增及双向冗余，在提升移动应急电源行驶可靠性和续航里程的同时，增强了应急保供电功率及发电时长，提高了氢燃料电池移动应急电源的技术经济性及应急保供电的灵活性。
附图说明
20.图1为本技术实施例中提供的一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统的结构示意图。
具体实施方式
21.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
22.请参阅图1，本技术实施例中提供的一种氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源系统，包括：第一氢能单元、第二氢能单元、第一锂电池堆(#1锂电池(2200kw/110kwh))、第二锂电池堆(#2锂电池堆(110kw/110kwh))、并机变流器(dc/dc)(120kw)、切换开关、车辆控制器和集中控制系统；
23.需要说明的是，第一氢能单元，具体由：储氢系统(1000l、35mpa)和汽车的底盘燃
料电池(110kw)连接构成；第二氢能单元，具体由：储氢系统(2000l、35mpa)和应急发电燃料电池(110kw)连接构成，如图1所示，图中实线表示能量线，虚线表示控制信号。集中监控系统与车辆控制器和应急发电燃料电池采用can通讯，与#1锂电池堆、并机变流器、ups采用modbus通讯，与充电开关使用硬接线连接。并机变流器为双向变流器，具有减压和升压宽范围电压调节功能，从而实现双向并机功能。
24.切换开关，用于响应用户指令，控制第一氢能单元和第二锂电池堆接入并机变流器，使得移动应急电源系统处于发电位，或控制第一氢能单元和第二锂电池堆接入驱动汽车车轮的电机，使得移动应急电源系统处于行驶位；
25.需要说明的是，本发明优化汽车底盘氢燃料电池工作机制，增加了“发电位”和“行驶位”切换开关，在车辆控制器里增加“发电位”控制功能模块。
26.集中控制系统，用于在发电位时，发送命令至车辆控制器，使得车辆控制器响应命令后，控制第一氢能单元发电使得电能通过并机变流器并入直流母线，使得第一锂电池堆通过充电开关连接直流母线进行充电；、需要说明的是，底盘氢燃料电池和并机变流器(dc/dc)在“发电位”时，集中监控系统是整套装置的控制中心，底盘氢燃料电池电能输出通过dc/dc并入直流母线，集中监控系统通过车辆控制器控制底盘氢燃料电池的发电，汽车底盘氢燃料电池实现了在行驶和应急保供电时全过程利用。
27.车辆控制器，用于在行驶位时，发送命令至集中控制系统，使得集中控制系统响应命令后，控制第二氢能单元发电，使得电能通过并机变流器并入汽车的高压母线，从而为汽车供电。
28.需要说明的是，底盘氢燃料电池和并机变流器(dc/dc)在“行驶位”时，车辆控制器是整套装置的控制中心，应急发电燃料电池电能通过dc/dc并入汽车高压母线，车辆控制器通过集中监控系统控制应急发电燃料电池的发电，应急发电燃料电池实现了在行驶和应急保供电时全过程利用。车辆控制器通过集中监控系统控制应急发电燃料电池协同工作提供动力，达到动力倍增和冗余效果。
29.在一个实施例中，集中控制系统，还用于：
30.在市电断开时，控制第一锂电池堆和第二氢能单元启动，同时根据负载的功率大小分别控制第一锂电池堆和第二氢能单元的放电功率，使得第一锂电池堆和第二氢能单元的电能通过直流母线至ups为负载供电。
31.需要说明的是，在市电突然断电时，#1锂电池堆立即通过放电回路、ups的dc/ac快速响应为负载供电，从负载端看，切换过程是零毫秒无扰切换；应急发电燃料电池也立即启动，电能输出通过#2fc-dcdc并入直流母线，集中监控系统根据负载大小协调控制两套燃料电池发电功率和锂电池充放电功率，控制供电功率自动跟随负载大小，达到供电功率倍增和供电冗余效果。
32.本技术提供的氢能动力及氢能发电一体化移动应急电源实施例，在ups以额定输出功率(250kva)应急保供电时，能持续运行时间5h。两套燃料电池的储氢系统跟随各自燃料电池系统，也获得行驶和应急保供电全过程利用，提高了动力和供电的总能量。从而提升了移动应急电源行驶可靠性和续航里程的同时，增强应急保供电功率及发电时长。
33.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当
情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
34.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
35.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
36.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
37.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
38.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：random access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
39.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围。