以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電樁的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電樁，包括整車控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī)、電池管理系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電樁、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；整車控制系統(tǒng)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；電機(jī)控制系統(tǒng)分別連接智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī)；智能配電系統(tǒng)分別連接電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電樁、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)。本發(fā)明提出的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電樁，采用無污染的醇?xì)淙剂蟻斫鉀Q電動(dòng)車的續(xù)航、充電以及通信基站的供電問題，具有操作方便、啟動(dòng)時(shí)間短、充電時(shí)間長、占用空間小、重量輕、低噪、無污染等特點(diǎn)。
【專利說明】
以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電樁
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車充電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種充電粧，尤其涉及一種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧。【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向。電動(dòng)汽車作為新一代的交通工具，在節(jié)能減排、減少人類對傳統(tǒng)化石能源的依賴方面具備傳統(tǒng)汽車不可比擬的優(yōu)勢。
[0003]隨著技術(shù)發(fā)展，未來電動(dòng)汽車將會(huì)越來越普及，盡管如此，其依然面臨很多困境:
[0004]1、電力容量小，增容困難。伴隨電動(dòng)汽車的普及，其充電需求勢必越來越大。但一些老舊社區(qū)，乃至大部分新建住宅小區(qū)，建設(shè)初期壓根沒考慮電動(dòng)汽車的用電，供電設(shè)施容量不夠安裝充電設(shè)施會(huì)影響小區(qū)電網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)若要增容，則須大動(dòng)手術(shù)，甚至幾乎不可能。
[0005]2、充電費(fèi)用高。整車充電中的慢速充電方式可以充分利用低谷電力充電，電費(fèi)相對降低，但是充電時(shí)間過長使車輛的使用十分不便，；快速充電方式下充電時(shí)間短易于車輛的使用，但是充電費(fèi)用較高，且會(huì)大大縮短電池的使用壽命;而且整車充電模式下初次購買及后續(xù)更換電池的費(fèi)用很高(約占車輛總費(fèi)用30%?50%)。另外，自2014年起，全國多省市已出臺(tái)充電服務(wù)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，價(jià)格從1.6元/度到1.8元/度。且，2015年6月1日起，全國又新增十個(gè)城市開始試行收取服務(wù)費(fèi)，價(jià)格從〇.6元/度到1.8元/度不等，服務(wù)費(fèi)的征收無疑增加了充電費(fèi)。
[0006]3、充電配套設(shè)施建設(shè)難。如果要推廣純電動(dòng)汽車，就需要大量的充電站，如同現(xiàn)在的加油站一樣能使汽車方便地充電，而國內(nèi)配套的基礎(chǔ)設(shè)施還很欠缺。同時(shí)，充電過程，司乘人員過多地等待意味著個(gè)人和社會(huì)資源的損失。這就意味著，充電站應(yīng)布局在汽車集中停放區(qū)，如社會(huì)停車場，社區(qū)密集的停車地點(diǎn)等，而且需要足夠大的空間，才能達(dá)到方便消費(fèi)者，節(jié)約等待時(shí)間的目標(biāo)，這種模式雖然比傳統(tǒng)的加油站規(guī)模小，但土地資源稀缺，無論建設(shè)大型或小型充電站，土地的協(xié)商都非常困難。而想要在住宅區(qū)建設(shè)私人充電粧，也面臨著一大堆問題。如老舊小區(qū)缺乏停車位，建設(shè)充電粧根本無從談起；即使有停車位，小區(qū)物業(yè)也會(huì)以充電設(shè)備可能會(huì)發(fā)生火災(zāi)、漏電等安全事故，充電粧可能會(huì)影響其他業(yè)主車輛出入、物業(yè)管理成本和風(fēng)險(xiǎn)增加卻沒有相應(yīng)收益等理由拒絕車主安裝充電粧。
[0007]4、續(xù)航里程短。在比較理想的路況情況下，比如不開空調(diào)，室外溫度不會(huì)特別高或者特別低，交通不會(huì)很堵可以勻速前進(jìn)，目前市場上的主流鋰電池1度電跑5公里左右。而在中國，大城市的交通和氣候都不是非常理想，常年擁堵再加上冬天可能很冷，夏天又可能非常熱。所以保守一點(diǎn)估計(jì)，一度電可以跑5公里已經(jīng)非常不錯(cuò)。在目前的鋰電池技術(shù)限制之下，現(xiàn)在的純電動(dòng)汽車要不然就是價(jià)格還行，但續(xù)航只有區(qū)區(qū)100多公里;要不然就是續(xù)航里程高了，但價(jià)格也跟著水漲船高到讓人無法直視，比如特斯拉的480公里真不錯(cuò)，但價(jià)格已經(jīng)超過了70萬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般消費(fèi)者購買的水平。短距離的續(xù)航里程以及昂貴的而沉重的續(xù)航里程，給許多車主帶來很多不便，極大地限制了純電動(dòng)汽車的推廣。
[0008]5、救援范圍窄。電動(dòng)汽車的普及，預(yù)示著車輛半路沒電撂挑子的情況的發(fā)生率會(huì)驟升。面對這些困境，充電服務(wù)企業(yè)推出了應(yīng)急充電救援車和移動(dòng)充電站，兩者配備不同的電池充電技術(shù)或方法，但都是以汽車?yán)鴥?chǔ)電箱的形式出現(xiàn)。要么因續(xù)航里程短，救援半徑小;要么通過增加電池容量延長救援半徑，但同時(shí)成本也上升。
[0009]全球無線通信系統(tǒng)迅速擴(kuò)展下，手機(jī)技術(shù)日益精進(jìn)，外加良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益推動(dòng)，以及國內(nèi)對治理霧霾等環(huán)境問題的緊迫需求，可靠且符合成本效益的備用電源對通信業(yè)來說是至關(guān)重要的。由于惡劣天氣、自然災(zāi)害以及有限的備用電源容量而造成的客戶脫網(wǎng)，成為電信業(yè)者持續(xù)的挑戰(zhàn)。
[0010]通信業(yè)的傳統(tǒng)備用電源解決方案，包括使用蓄電池提供短時(shí)間的備用電源。同時(shí)， 現(xiàn)有的用于給通信基站電源充電的移動(dòng)充電車通常采用柴/汽油發(fā)電機(jī)供電。而柴/汽油發(fā)電機(jī)雖然能提供較長時(shí)間的備用電源，但是可靠度低須頻繁維護(hù)、啟動(dòng)時(shí)間長、體積大，亦會(huì)產(chǎn)生劇烈的噪音和振動(dòng)，及排放大量造成環(huán)境污染的溫室效應(yīng)氣體。[0011 ]綜合考慮上述情況，設(shè)計(jì)一種啟動(dòng)時(shí)間短、充電時(shí)間長、占用空間小、重量輕、無污染、低成本的移動(dòng)多功能充電粧迫在眉睫。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧， 采用無污染的醇?xì)淙剂蟻斫鉀Q電動(dòng)車的續(xù)航、充電以及通信基站的供電問題，具有操作方便、啟動(dòng)時(shí)間短、充電時(shí)間長、占用空間小、重量輕、低噪、無污染等特點(diǎn)。[0〇13]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0014]—種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，所述充電粧包括:整車控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī)、電池管理系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；
[0015]所述整車控制系統(tǒng)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；電機(jī)控制系統(tǒng)分別連接智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī);智能配電系統(tǒng)分別連接電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng);燃料供給系統(tǒng)連接燃料電池系統(tǒng)；
[0016]所述整車控制系統(tǒng)用于采集司機(jī)駕駛和車輛狀態(tài)，給電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)智能配電系統(tǒng)從動(dòng)力電池系統(tǒng)獲取電能啟動(dòng)車輛，按整機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，控制電動(dòng)汽車電機(jī)進(jìn)行工作;所述電動(dòng)汽車電機(jī)包括直流有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、稀土永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)；
[0017]與此同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)整車所需功率大于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，由電池組補(bǔ)充一部分電能；當(dāng)整車所需功率小于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，多余的電能則對電池組進(jìn)行充電；當(dāng)整車所需功率于燃料電池系統(tǒng)輸出功率一致時(shí)，由燃料電池系統(tǒng)供電，電池組不進(jìn)行工作；在這樣的工作機(jī)制下進(jìn)行循環(huán)工作，達(dá)到能量的優(yōu)化利用，直至燃料消耗到設(shè)定值，此時(shí)通過燃料供給系統(tǒng)添加燃料甲醇，有效的增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程；
[0018]所述燃料供給系統(tǒng)根據(jù)各種不同工況的要求，為燃料電池系統(tǒng)提供按設(shè)定比例配制好的燃料;所述燃料供給系統(tǒng)包括金屬氫化物儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫，或者通過甲醇重整制氫， 或者通過高壓鋼瓶儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫；
[0019]所述燃料電池系統(tǒng)的核心部件為燃料電池，是一種將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置;所述燃料電池系統(tǒng)包括質(zhì)子交換膜燃料電池或/和甲醇燃料電池或/和固體氧化物燃料電池；
[0020]所述智能充電粧根據(jù)不同的電壓等級為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電，實(shí)現(xiàn)對電池快速、高效、安全、合理的能量補(bǔ)給裝置;所述智能充電粧包括直流充電粧、交流充電粧和交直流一體充電粧；
[0021]所述應(yīng)急電源系統(tǒng)由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電設(shè)備的系統(tǒng);其中電源系統(tǒng)由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機(jī)架電源設(shè)備和相關(guān)的配電線路組成的總體;輸配電系統(tǒng)主要是完成電能的輸送和分配;它包括電能傳輸過程中途徑的所有變電所和各種不同電壓等級的電力線路；[〇〇22]所述動(dòng)力電池系統(tǒng)通過并聯(lián)或串聯(lián)多個(gè)單體動(dòng)力電池，為車輛提供動(dòng)力來源的電源，滿足汽車多變的運(yùn)行環(huán)境；[〇〇23]電動(dòng)汽車在行駛中電能耗盡拋錨或者無公共充電設(shè)備區(qū)域應(yīng)急充電的情況下，車主通過電話或手機(jī)APP發(fā)出求救信號(hào)，車輛到達(dá)現(xiàn)場，直接從智能充電粧取槍給故障車輛進(jìn)行快速充電；當(dāng)燃料電池系統(tǒng)輸出功率小于故障車輛電池組容量時(shí)，由動(dòng)力電池系統(tǒng)補(bǔ)充， 保證30?40min內(nèi)給故障車輛充滿10?15度電；完成后，由燃料電池系統(tǒng)給自身電池組進(jìn)行充電，滿足對下一故障車輛的救援工作；當(dāng)燃料耗盡，通過添加燃料或新的離網(wǎng)式多功能充電粧開過來繼續(xù)提供服務(wù)；
[0024]通信基站遭遇惡劣天氣、自然災(zāi)害造成脫網(wǎng)，在備用續(xù)航電源耗盡前迅速趕到現(xiàn)場，通過應(yīng)急電源系統(tǒng)為基站提供電源，保證基站的正常運(yùn)行。
[0025]所述電動(dòng)汽車電機(jī)包括變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)；由變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)組成電動(dòng)汽車運(yùn)載平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性；
[0026]燃料供給系統(tǒng)用于存儲(chǔ)燃料電池系統(tǒng)工作所需的甲醇水燃料并監(jiān)控燃料的數(shù)量， 當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
[0027]燃料電池系統(tǒng)集成了甲醇重整制氫模塊和高溫質(zhì)子交換膜電堆，甲醇重整制氫模塊現(xiàn)場將甲醇水溶液采用部分氧化重整制氫技術(shù)和Pd-Cu合金催化劑，生產(chǎn)氫氣含量 45 %?60 %、一氧化碳含量低于0.5 %的富氫氣體用于高溫質(zhì)子交換膜電堆HT-PEMFC發(fā)電； 高溫質(zhì)子交換膜電堆工作溫度160 °C?180 °C，工作壓力為1?3atm，將電極催化劑鉑的一氧化碳耐受容量提高到3%，從而保證其既可以在富氫燃料下長期穩(wěn)定工作，又省去了富氫提純?yōu)榧儦涞馁F金屬器件；[〇〇28]智能配電系統(tǒng)主控板采用ARM芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，分為四層設(shè)計(jì)，即頂層布線、中間接地層、中間電源層、底層布線;主控板軟件采用IAR編譯器建立工程文件，將uC/OS-1I嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)程序經(jīng)過裁減后下載至STM32F103;其主要工作模式有三種:[〇〇29]工作模式一:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力用于補(bǔ)充動(dòng)力電池系統(tǒng)的消耗，作為純電動(dòng)汽車PEV的增程器，實(shí)現(xiàn)了燃料電池與車載動(dòng)力電池混動(dòng)，提高運(yùn)載平臺(tái)的續(xù)航里程；
[0030]工作模式二:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載智能充電粧的電力能源供應(yīng)，既能在短時(shí)間內(nèi)為其他電動(dòng)車進(jìn)行快速充電，又能控制燃料電池系統(tǒng)功率需求；
[0031]工作模式三:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載應(yīng)急電源系統(tǒng)的電力能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對通信基站、施工現(xiàn)場、抗震救災(zāi)以及臨時(shí)大型活動(dòng)的備用電力供應(yīng)保障。
[0032]—種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，所述充電粧包括:整車控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī)、電池管理系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；
[0033]所述整車控制系統(tǒng)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；電機(jī)控制系統(tǒng)分別連接智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī);智能配電系統(tǒng)分別連接電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng);燃料供給系統(tǒng)連接燃料電池系統(tǒng)；
[0034]所述整車控制系統(tǒng)用于采集司機(jī)駕駛和車輛狀態(tài)，給電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)智能配電系統(tǒng)從動(dòng)力電池系統(tǒng)獲取電能啟動(dòng)車輛，按整機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，控制電動(dòng)汽車電機(jī)進(jìn)行工作；
[0035]與此同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)整車所需功率大于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，由電池組補(bǔ)充一部分電能；當(dāng)整車所需功率小于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，多余的電能則對電池組進(jìn)行充電；當(dāng)整車所需功率于燃料電池系統(tǒng)輸出功率一致時(shí)，由燃料電池系統(tǒng)供電，電池組不進(jìn)行工作；在這樣的工作機(jī)制下進(jìn)行循環(huán)工作，達(dá)到能量的優(yōu)化利用，直至燃料消耗到設(shè)定值，此時(shí)通過燃料供給系統(tǒng)添加燃料甲醇，有效的增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。
[0036]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述燃料供給系統(tǒng)根據(jù)各種不同工況的要求，為燃料電池系統(tǒng)提供按設(shè)定比例配制好的燃料;所述燃料供給系統(tǒng)包括金屬氫化物儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫，或者通過甲醇重整制氫，或者通過高壓鋼瓶儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫；
[0037]所述燃料電池系統(tǒng)的核心部件為燃料電池，是一種將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置;所述燃料電池系統(tǒng)包括質(zhì)子交換膜燃料電池或/和甲醇燃料電池或/和固體氧化物燃料電池；
[0038]所述智能充電粧根據(jù)不同的電壓等級為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電，實(shí)現(xiàn)對電池快速、高效、安全、合理的能量補(bǔ)給裝置;所述智能充電粧包括直流充電粧、交流充電粧和交直流一體充電粧。
[0039]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述應(yīng)急電源系統(tǒng)由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電設(shè)備的系統(tǒng);其中電源系統(tǒng)由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機(jī)架電源設(shè)備和相關(guān)的配電線路組成的總體;輸配電系統(tǒng)主要是完成電能的輸送和分配;它包括電能傳輸過程中途徑的所有變電所和各種不同電壓等級的電力線路。
[0040]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述動(dòng)力電池系統(tǒng)通過并聯(lián)或串聯(lián)多個(gè)單體動(dòng)力電池，為車輛提供動(dòng)力來源的電源，滿足汽車多變的運(yùn)行環(huán)境。
[0041]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，電動(dòng)汽車在行駛中電能耗盡拋錨或者無公共充電設(shè)備區(qū)域應(yīng)急充電的情況下，車主通過電話或手機(jī)APP發(fā)出求救信號(hào)，車輛到達(dá)現(xiàn)場，直接從智能充電粧取槍給故障車輛進(jìn)行快速充電；當(dāng)燃料電池系統(tǒng)輸出功率小于故障車輛電池組容量時(shí)，由動(dòng)力電池系統(tǒng)補(bǔ)充，保證30?40min內(nèi)給故障車輛充滿10?15度電;完成后，由燃料電池系統(tǒng)給自身電池組進(jìn)行充電，滿足對下一故障車輛的救援工作；當(dāng)燃料耗盡，通過添加燃料或新的離網(wǎng)式多功能充電粧開過來繼續(xù)提供服務(wù)；
[0042]通信基站遭遇惡劣天氣、自然災(zāi)害造成脫網(wǎng)，在備用續(xù)航電源耗盡前迅速趕到現(xiàn)場，通過應(yīng)急電源系統(tǒng)為基站提供電源，保證基站的正常運(yùn)行。
[0043]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電動(dòng)汽車電機(jī)包括直流有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、稀土永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0044]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，采用無污染的醇?xì)淙剂蟻斫鉀Q電動(dòng)車的續(xù)航、充電以及通信基站的供電問題，具有操作方便、 啟動(dòng)時(shí)間短、充電時(shí)間長、占用空間小、重量輕、低噪、無污染等特點(diǎn)。
[0045]本發(fā)明所取得的技術(shù)進(jìn)步在于:
[0046]1、以醇?xì)錇槿剂系碾x網(wǎng)式多功能充電粧無需與電網(wǎng)連接，獨(dú)立發(fā)電、隨用隨充，不會(huì)對電力系統(tǒng)造成任何負(fù)擔(dān)，更不會(huì)影響電能質(zhì)量。
[0047]2、以醇?xì)錇槿剂系碾x網(wǎng)式多功能充電粧通過燃料電池系統(tǒng)提供電力，無需通過增加電池組即可提高續(xù)航里程。
[0048]3、燃料電池系統(tǒng)采用甲醇水作為燃料，運(yùn)行成本極低，能量密度高，效率高，無需返航，覆蓋面廣，救援半徑在百公里以上。
[0049]4、燃料電池系統(tǒng)安全可靠、體積小、質(zhì)量小、續(xù)航時(shí)間長，對載具要求較低，無需大型布設(shè)。
[0050]5、離網(wǎng)式充電粧由整車控制器管理，能量優(yōu)化利用，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)充電，解決了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的問題;在保證動(dòng)力需求的前提下，有效的保護(hù)電池的安全和壽命。
[0051]6、離網(wǎng)式充電粧低噪、無污染，更適合通信基站備電。[〇〇52]本裝置主要用于電動(dòng)車增程、道路救援(主要是為故障車輛充電)、發(fā)電(主要是通信基站，也包括其他需要電能的負(fù)載)，通過先進(jìn)的技術(shù)方案，在克服現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備弊端的同時(shí)，大幅度提高車輛續(xù)航里程，為故障車輛、通信基站以及其他需要電能的負(fù)載提供用電服務(wù)。[〇〇53]本技術(shù)裝置通過整車控制系統(tǒng)，將電機(jī)控制系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 電池管理系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)等整合在一起，通過CAN總線對網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行管理，調(diào)度，分析和運(yùn)算，針對車型的不同配置，進(jìn)行相應(yīng)的能量管理，實(shí)現(xiàn)整車驅(qū)動(dòng)控制、能量優(yōu)化控制、制動(dòng)回饋控制和網(wǎng)絡(luò)管理等功能，綜合管理，合理分配能源，形成一個(gè)高效的系統(tǒng)?！靖綀D說明】
[0054]圖1為本發(fā)明以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧的組成示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0055]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。[〇〇56] 實(shí)施例一
[0057]請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，所述充電粧包括:整車控制系統(tǒng)1、電機(jī)控制系統(tǒng)2、智能配電系統(tǒng)3、電動(dòng)汽車電機(jī)(即圖中變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)4)、電池管理系統(tǒng)5、燃料供給系統(tǒng)6、燃料電池系統(tǒng)7、智能充電粧8、應(yīng)急電源系統(tǒng)9、動(dòng)力電池系統(tǒng)10。[〇〇58]所述整車控制系統(tǒng)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；電機(jī)控制系統(tǒng)分別連接智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī);智能配電系統(tǒng)分別連接電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng);燃料供給系統(tǒng)連接燃料電池系統(tǒng)。
[0059]所述整車控制系統(tǒng)用于采集司機(jī)駕駛和車輛狀態(tài)，給電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)智能配電系統(tǒng)從動(dòng)力電池系統(tǒng)獲取電能啟動(dòng)車輛，按整機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，控制電動(dòng)汽車電機(jī)進(jìn)行工作;所述電動(dòng)汽車電機(jī)包括直流有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、稀土永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)。
[0060]與此同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)整車所需功率大于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，由電池組補(bǔ)充一部分電能；當(dāng)整車所需功率小于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，多余的電能則對電池組進(jìn)行充電；當(dāng)整車所需功率于燃料電池系統(tǒng)輸出功率一致時(shí)，由燃料電池系統(tǒng)供電，電池組不進(jìn)行工作;在這樣的工作機(jī)制下進(jìn)行循環(huán)工作，達(dá)到能量的優(yōu)化利用，直至燃料消耗到設(shè)定值，此時(shí)通過燃料供給系統(tǒng)添加燃料甲醇，有效的增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。
[0061]所述燃料供給系統(tǒng)根據(jù)各種不同工況的要求，為燃料電池系統(tǒng)提供按設(shè)定比例配制好的燃料;所述燃料供給系統(tǒng)包括金屬氫化物儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫，或者通過甲醇重整制氫，或者通過高壓鋼瓶儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫。
[0062]所述燃料電池系統(tǒng)的核心部件為燃料電池，是一種將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電裝置;所述燃料電池系統(tǒng)包括質(zhì)子交換膜燃料電池或/和甲醇燃料電池或/和固體氧化物燃料電池。
[0063]所述智能充電粧根據(jù)不同的電壓等級為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電，實(shí)現(xiàn)對電池快速、高效、安全、合理的能量補(bǔ)給裝置;所述智能充電粧包括直流充電粧、交流充電粧和交直流一體充電粧。
[0064]所述應(yīng)急電源系統(tǒng)由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電設(shè)備的系統(tǒng);其中電源系統(tǒng)由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機(jī)架電源設(shè)備和相關(guān)的配電線路組成的總體;輸配電系統(tǒng)主要是完成電能的輸送和分配;它包括電能傳輸過程中途徑的所有變電所和各種不同電壓等級的電力線路。[〇〇65]所述動(dòng)力電池系統(tǒng)通過并聯(lián)或串聯(lián)多個(gè)單體動(dòng)力電池，為車輛提供動(dòng)力來源的電源，滿足汽車多變的運(yùn)行環(huán)境。
[0066]電動(dòng)汽車在行駛中電能耗盡拋錨或者無公共充電設(shè)備區(qū)域應(yīng)急充電的情況下，車主通過電話或手機(jī)APP發(fā)出求救信號(hào)，車輛到達(dá)現(xiàn)場，直接從智能充電粧取槍給故障車輛進(jìn)行快速充電；當(dāng)燃料電池系統(tǒng)輸出功率小于故障車輛電池組容量時(shí)，由動(dòng)力電池系統(tǒng)補(bǔ)充， 保證30?40min內(nèi)給故障車輛充滿10?15度電；完成后，由燃料電池系統(tǒng)給自身電池組進(jìn)行充電，滿足對下一故障車輛的救援工作；當(dāng)燃料耗盡，通過添加燃料或新的離網(wǎng)式多功能充電粧開過來繼續(xù)提供服務(wù)；
[0067] 通信基站遭遇惡劣天氣、自然災(zāi)害造成脫網(wǎng)，在備用續(xù)航電源耗盡前迅速趕到現(xiàn)場，通過應(yīng)急電源系統(tǒng)為基站提供電源，保證基站的正常運(yùn)行。[〇〇68]由變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和整車控制系統(tǒng)組成電動(dòng)汽車 (PEV)作為本發(fā)明的運(yùn)載平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)性。
[0069]燃料供給系統(tǒng)用于存儲(chǔ)燃料電池系統(tǒng)工作所需的甲醇水燃料并監(jiān)控燃料的數(shù)量， 當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；
[0070]燃料電池系統(tǒng)集成了甲醇重整制氫模塊和高溫質(zhì)子交換膜電堆，甲醇重整制氫模塊現(xiàn)場將甲醇水溶液采用部分氧化重整制氫技術(shù)和專用Pd-Cu合金催化劑，生產(chǎn)氫氣含量 45%?60%、一氧化碳含量低于0.5%的富氫氣體用于高溫質(zhì)子交換膜電堆(HT-PEMFC)發(fā)電。高溫質(zhì)子交換膜電堆采用自有技術(shù)的高溫自主交換膜，工作溫度160 °C?180 °C，工作壓力為1?3atm，將電極催化劑鉑的一氧化碳耐受容量提高到3%，從而保證其既可以在富氫燃料下長期穩(wěn)定工作，又省去了富氫提純?yōu)榧儦涞馁F金屬器件。大大降低了燃料電池的生產(chǎn)成本和使用成本。[〇〇71]智能配電系統(tǒng)主控板采用ARM芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，分為四層設(shè)計(jì)，即頂層布線、中間接地層、中間電源層、底層布線;主控板軟件采用IAR編譯器建立工程文件，將uC/OS-1I嵌入式操作系統(tǒng)的相關(guān)程序經(jīng)過裁減后下載至STM32F103。其主要工作模式有三種:[〇〇72]工作模式一:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力用于補(bǔ)充動(dòng)力電池系統(tǒng)的消耗，作為純電動(dòng)汽車(PEV)的增程器，實(shí)現(xiàn)了電電(燃料電池與車載動(dòng)力電池)混動(dòng)，提高運(yùn)載平臺(tái)的續(xù)航里程，由200公里提高到600公里以上；[〇〇73]工作模式二:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載智能充電粧的電力能源供應(yīng)，既可以在短時(shí)間內(nèi)為其他電動(dòng)車進(jìn)行快速充電，又可以控制燃料電池系統(tǒng)功率需求，大幅減少系統(tǒng)的投資；[〇〇74]工作模式三:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載應(yīng)急電源系統(tǒng)的電力能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對通信基站、施工現(xiàn)場、抗震救災(zāi)以及臨時(shí)大型活動(dòng)等的備用電力供應(yīng)保障；
[0075]本發(fā)明提出的使用甲醇水溶液為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，采用無污染的甲醇燃料來解決移動(dòng)電源車的充電問題，具有燃料補(bǔ)充簡單安全、運(yùn)載平臺(tái)續(xù)航里程長、操作方便、啟動(dòng)時(shí)間短、充電速度快、占用空間小、重量輕、無污染等特點(diǎn)。[〇〇76] 實(shí)施例二
[0077]—種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，所述充電粧包括:整車控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī)、電池管理系統(tǒng)、燃料供給系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)。
[0078]所述整車控制系統(tǒng)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)；電機(jī)控制系統(tǒng)分別連接智能配電系統(tǒng)、電動(dòng)汽車電機(jī);智能配電系統(tǒng)分別連接電池管理系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、智能充電粧、應(yīng)急電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng);燃料供給系統(tǒng)連接燃料電池系統(tǒng)。
[0079]所述整車控制系統(tǒng)用于采集司機(jī)駕駛和車輛狀態(tài)，給電機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，經(jīng)智能配電系統(tǒng)從動(dòng)力電池系統(tǒng)獲取電能啟動(dòng)車輛，按整機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，控制電動(dòng)汽車電機(jī)進(jìn)行工作。
[0080]與此同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)整車所需功率大于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，由電池組補(bǔ)充一部分電能；當(dāng)整車所需功率小于燃料電池系統(tǒng)輸出功率時(shí)，多余的電能則對電池組進(jìn)行充電；當(dāng)整車所需功率于燃料電池系統(tǒng)輸出功率一致時(shí)，由燃料電池系統(tǒng)供電，電池組不進(jìn)行工作；在這樣的工作機(jī)制下進(jìn)行循環(huán)工作，達(dá)到能量的優(yōu)化利用，直至燃料消耗到設(shè)定值，此時(shí)通過燃料供給系統(tǒng)添加燃料甲醇，有效的增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。
[0081]綜上所述，本發(fā)明提出的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，采用無污染的醇?xì)淙剂蟻斫鉀Q電動(dòng)車的續(xù)航、充電以及通信基站的供電問題，具有操作方便、啟動(dòng)時(shí)間短、 充電時(shí)間長、占用空間小、重量輕、低噪、無污染等特點(diǎn)。
[0082]1、本發(fā)明離網(wǎng)式多功能充電粧無需與電網(wǎng)連接，獨(dú)立發(fā)電、隨用隨充，不會(huì)對電力系統(tǒng)造成任何負(fù)擔(dān)，更不會(huì)影響電能質(zhì)量。[〇〇83]2、本發(fā)明離網(wǎng)式多功能充電粧通過燃料電池系統(tǒng)提供電力，無需通過增加電池組即可提高續(xù)航里程。
[0084]3、本發(fā)明離網(wǎng)式多功能充電粧由整車控制系統(tǒng)管理，能量優(yōu)化利用，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)充電，解決了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的問題;在保證動(dòng)力需求的前提下，有效的保護(hù)電池的安全和壽命。
[0085]4、本發(fā)明離網(wǎng)式多功能充電粧低噪、無污染，更適合通信基站備電。
[0086]5、離網(wǎng)式多功能充電粧以燃料電池系統(tǒng)提供的電力作為能源，運(yùn)行成本極低。如燃料成本，柴油發(fā)電機(jī)約為3.5元/度，汽油發(fā)電機(jī)約為4元/度;公共充電設(shè)施充電成本約為 0.8?1.5元/度，隨著增收服務(wù)費(fèi)，成本又增加了 0.8?1.8元/度，而甲醇燃料電池的燃料成本僅為0.5元/度。
[0087]6、燃料電池系統(tǒng)采用甲醇水作為燃料，能量密度高、效率高、續(xù)航時(shí)間長，無需返航，救援半徑在百公里以上。
[0088]7、燃料電池系統(tǒng)安全可靠、體積小、質(zhì)量小，對載具要求較低，無需大型布設(shè)。且便于級聯(lián)，擴(kuò)容方便。
[0089]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實(shí)施例進(jìn)行其它變形和改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于，所述充電粧包括:整車控制 系統(tǒng)(1)、電機(jī)控制系統(tǒng)(2)、智能配電系統(tǒng)(3)、電動(dòng)汽車電機(jī)(4)、電池管理系統(tǒng)(5)、燃料 供給系統(tǒng)(6)、燃料電池系統(tǒng)(7)、智能充電粧(8)、應(yīng)急電源系統(tǒng)(9)、動(dòng)力電池系統(tǒng)(10);所述整車控制系統(tǒng)(1)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)(2 )、電池管理系統(tǒng)(5 )、燃料電池系統(tǒng) (7)、動(dòng)力電池系統(tǒng)(10);電機(jī)控制系統(tǒng)(2)分別連接智能配電系統(tǒng)(3)、電動(dòng)汽車電機(jī)(4); 智能配電系統(tǒng)(3)分別連接電池管理系統(tǒng)(5)、燃料電池系統(tǒng)(7)、智能充電粧(8)、應(yīng)急電源 系統(tǒng)(9)、動(dòng)力電池系統(tǒng)(10);燃料供給系統(tǒng)(6)連接燃料電池系統(tǒng)(7);所述整車控制系統(tǒng)(1)用于采集司機(jī)駕駛和車輛狀態(tài)，給電機(jī)控制系統(tǒng)(2)發(fā)出信號(hào)， 經(jīng)智能配電系統(tǒng)(3)從動(dòng)力電池系統(tǒng)(10)獲取電能啟動(dòng)車輛，按整機(jī)控制系統(tǒng)(1)發(fā)出的指 令，控制電動(dòng)汽車電機(jī)(4)進(jìn)行工作;所述電動(dòng)汽車電機(jī)(4)包括直流有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、 稀土永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)；與此同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)(7)按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)整車所需功率大于燃料電池系統(tǒng)(7) 輸出功率時(shí)，由電池組補(bǔ)充一部分電能；當(dāng)整車所需功率小于燃料電池系統(tǒng)(7)輸出功率 時(shí)，多余的電能則對電池組進(jìn)行充電；當(dāng)整車所需功率于燃料電池系統(tǒng)輸出功率一致時(shí)，由 燃料電池系統(tǒng)(7)供電，電池組不進(jìn)行工作;在這樣的工作機(jī)制下進(jìn)行循環(huán)工作，達(dá)到能量 的優(yōu)化利用，直至燃料消耗到設(shè)定值，此時(shí)通過燃料供給系統(tǒng)(6)添加燃料甲醇，有效的增 加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程；所述燃料供給系統(tǒng)(6)根據(jù)各種不同工況的要求，為燃料電池系統(tǒng)提供按設(shè)定比例配 制好的燃料;所述燃料供給系統(tǒng)(6)包括金屬氫化物儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫，或者通過甲醇重整制 氫，或者通過高壓鋼瓶儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫；所述燃料電池系統(tǒng)(7)的核心部件為燃料電池，是一種將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)?電能的發(fā)電裝置;所述燃料電池系統(tǒng)(7)包括質(zhì)子交換膜燃料電池或/和甲醇燃料電池或/ 和固體氧化物燃料電池；所述智能充電粧(8)根據(jù)不同的電壓等級為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電，實(shí)現(xiàn)對電池快 速、高效、安全、合理的能量補(bǔ)給裝置;所述智能充電粧(8)包括直流充電粧、交流充電粧和 交直流一體充電粧；所述應(yīng)急電源系統(tǒng)(9)由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電 設(shè)備的系統(tǒng);其中電源系統(tǒng)由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機(jī)架電源設(shè) 備和相關(guān)的配電線路組成的總體;輸配電系統(tǒng)主要是完成電能的輸送和分配;它包括電能 傳輸過程中途徑的所有變電所和各種不同電壓等級的電力線路；所述動(dòng)力電池系統(tǒng)(10)通過并聯(lián)或串聯(lián)多個(gè)單體動(dòng)力電池，為車輛提供動(dòng)力來源的電 源，滿足汽車多變的運(yùn)行環(huán)境；電動(dòng)汽車在行駛中電能耗盡拋錨或者無公共充電設(shè)備區(qū)域應(yīng)急充電的情況下，車主通 過電話或手機(jī)APP發(fā)出求救信號(hào)，車輛到達(dá)現(xiàn)場，直接從智能充電粧取槍給故障車輛進(jìn)行快 速充電；當(dāng)燃料電池系統(tǒng)(7)輸出功率小于故障車輛電池組容量時(shí)，由動(dòng)力電池系統(tǒng)(10)補(bǔ) 充，保證30?40min內(nèi)給故障車輛充滿10?15度電;完成后，由燃料電池系統(tǒng)(7)給自身電池 組進(jìn)行充電，滿足對下一故障車輛的救援工作；當(dāng)燃料耗盡，通過添加燃料或新的離網(wǎng)式多 功能充電粧開過來繼續(xù)提供服務(wù)；通信基站遭遇惡劣天氣、自然災(zāi)害造成脫網(wǎng)，在備用續(xù)航電源耗盡前迅速趕到現(xiàn)場，通過應(yīng)急電源系統(tǒng)(9)為基站提供電源，保證基站的正常運(yùn)行；電動(dòng)汽車電機(jī)包括變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)；由變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)和整 車控制系統(tǒng)組成電動(dòng)汽車運(yùn)載平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性；燃料供給系統(tǒng)用于存儲(chǔ)燃料電池系統(tǒng)工作所需的甲醇水燃料并監(jiān)控燃料的數(shù)量，當(dāng)?shù)?于設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；燃料電池系統(tǒng)集成了甲醇重整制氫模塊和高溫質(zhì)子交換膜電堆，甲醇重整制氫模塊現(xiàn) 場將甲醇水溶液采用部分氧化重整制氫技術(shù)和Pd-Cu合金催化劑，生產(chǎn)氫氣含量45 %? 60%、一氧化碳含量低于0.5%的富氫氣體用于高溫質(zhì)子交換膜電堆HT-PEMFC發(fā)電；高溫質(zhì) 子交換膜電堆工作溫度160 °C?180 °C，工作壓力為1?3atm，將電極催化劑鉑的一氧化碳耐 受容量提高到3%，從而保證其既可以在富氫燃料下長期穩(wěn)定工作，又省去了富氫提純?yōu)榧?氫的貴金屬器件；智能配電系統(tǒng)主控板采用ARM芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，分為四層設(shè)計(jì)，即頂層布線、中間接 地層、中間電源層、底層布線;主控板軟件采用IAR編譯器建立工程文件，將uC/OS-1I嵌入式 操作系統(tǒng)的相關(guān)程序經(jīng)過裁減后下載至STM32F103;其主要工作模式有三種:工作模式一:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力用于補(bǔ)充動(dòng)力電池系統(tǒng)的消耗，作為純電動(dòng) 汽車PEV的增程器，實(shí)現(xiàn)了燃料電池與車載動(dòng)力電池混動(dòng)，提高運(yùn)載平臺(tái)的續(xù)航里程；工作模式二:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載智 能充電粧的電力能源供應(yīng)，既能在短時(shí)間內(nèi)為其他電動(dòng)車進(jìn)行快速充電，又能控制燃料電 池系統(tǒng)功率需求；工作模式三:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載應(yīng) 急電源系統(tǒng)的電力能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對通信基站、施工現(xiàn)場、抗震救災(zāi)以及臨時(shí)大型活動(dòng)的備 用電力供應(yīng)保障。2.—種以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于，所述充電粧包括:整車控制 系統(tǒng)(1)、電機(jī)控制系統(tǒng)(2)、智能配電系統(tǒng)(3)、電動(dòng)汽車電機(jī)(4)、電池管理系統(tǒng)(5)、燃料 供給系統(tǒng)(6)、燃料電池系統(tǒng)(7)、智能充電粧(8)、應(yīng)急電源系統(tǒng)(9)、動(dòng)力電池系統(tǒng)(10);所述整車控制系統(tǒng)(1)分別連接電機(jī)控制系統(tǒng)(2 )、電池管理系統(tǒng)(5 )、燃料電池系統(tǒng) (7)、動(dòng)力電池系統(tǒng)(10);電機(jī)控制系統(tǒng)(2)分別連接智能配電系統(tǒng)(3)、電動(dòng)汽車電機(jī)(4); 智能配電系統(tǒng)(3)分別連接電池管理系統(tǒng)(5)、燃料電池系統(tǒng)(7)、智能充電粧(8)、應(yīng)急電源 系統(tǒng)(9)、動(dòng)力電池系統(tǒng)(10);燃料供給系統(tǒng)(6)連接燃料電池系統(tǒng)(7);所述整車控制系統(tǒng)(1)用于采集司機(jī)駕駛和車輛狀態(tài)，給電機(jī)控制系統(tǒng)(2)發(fā)出信號(hào)， 經(jīng)智能配電系統(tǒng)(3)從動(dòng)力電池系統(tǒng)(10)獲取電能啟動(dòng)車輛，按整機(jī)控制系統(tǒng)(1)發(fā)出的指 令，控制電動(dòng)汽車電機(jī)(4)進(jìn)行工作；與此同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)(7)按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行，當(dāng)整車所需功率大于燃料電池系統(tǒng)(7) 輸出功率時(shí)，由電池組補(bǔ)充一部分電能；當(dāng)整車所需功率小于燃料電池系統(tǒng)(7)輸出功率 時(shí)，多余的電能則對電池組進(jìn)行充電；當(dāng)整車所需功率于燃料電池系統(tǒng)輸出功率一致時(shí)，由 燃料電池系統(tǒng)(7)供電，電池組不進(jìn)行工作;在這樣的工作機(jī)制下進(jìn)行循環(huán)工作，達(dá)到能量 的優(yōu)化利用，直至燃料消耗到設(shè)定值，此時(shí)通過燃料供給系統(tǒng)(6)添加燃料甲醇，有效的增 加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于:所述燃料供給系統(tǒng)(6)根據(jù)各種不同工況的要求，為燃料電池系統(tǒng)提供按設(shè)定比例配 制好的燃料;所述燃料供給系統(tǒng)(6)包括金屬氫化物儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫，或者通過甲醇重整制 氫，或者通過高壓鋼瓶儲(chǔ)氫方式儲(chǔ)氫；所述燃料電池系統(tǒng)(7)的核心部件為燃料電池，是一種將燃料具有的化學(xué)能直接變?yōu)?電能的發(fā)電裝置;所述燃料電池系統(tǒng)(7)包括質(zhì)子交換膜燃料電池或/和甲醇燃料電池或/ 和固體氧化物燃料電池；所述智能充電粧(8)根據(jù)不同的電壓等級為各種型號(hào)的電動(dòng)汽車充電，實(shí)現(xiàn)對電池快 速、高效、安全、合理的能量補(bǔ)給裝置;所述智能充電粧(8)包括直流充電粧、交流充電粧和 交直流一體充電粧。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于:所述應(yīng)急電源系統(tǒng)(9)由電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)組成的產(chǎn)生電能并供應(yīng)和輸送給用電 設(shè)備的系統(tǒng);其中電源系統(tǒng)由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機(jī)架電源設(shè) 備和相關(guān)的配電線路組成的總體;輸配電系統(tǒng)主要是完成電能的輸送和分配;它包括電能 傳輸過程中途徑的所有變電所和各種不同電壓等級的電力線路。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于:所述動(dòng)力電池系統(tǒng)(10)通過并聯(lián)或串聯(lián)多個(gè)單體動(dòng)力電池，為車輛提供動(dòng)力來源的電 源，滿足汽車多變的運(yùn)行環(huán)境。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于:電動(dòng)汽車在行駛中電能耗盡拋錨或者無公共充電設(shè)備區(qū)域應(yīng)急充電的情況下，車主通 過電話或手機(jī)APP發(fā)出求救信號(hào)，車輛到達(dá)現(xiàn)場，直接從智能充電粧取槍給故障車輛進(jìn)行快 速充電；當(dāng)燃料電池系統(tǒng)(7)輸出功率小于故障車輛電池組容量時(shí)，由動(dòng)力電池系統(tǒng)(10)補(bǔ) 充，保證30?40min內(nèi)給故障車輛充滿10?15度電;完成后，由燃料電池系統(tǒng)(7)給自身電池 組進(jìn)行充電，滿足對下一故障車輛的救援工作；當(dāng)燃料耗盡，通過添加燃料或新的離網(wǎng)式多 功能充電粧開過來繼續(xù)提供服務(wù)；通信基站遭遇惡劣天氣、自然災(zāi)害造成脫網(wǎng)，在備用續(xù)航電源耗盡前迅速趕到現(xiàn)場，通 過應(yīng)急電源系統(tǒng)(9)為基站提供電源，保證基站的正常運(yùn)行。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于:所述電動(dòng)汽車電機(jī)(4)包括直流有刷電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、稀土永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的以甲醇為燃料的離網(wǎng)式多功能充電粧，其特征在于:所述電動(dòng)汽車電機(jī)包括變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)；由變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng) 和整車控制系統(tǒng)組成電動(dòng)汽車運(yùn)載平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)性；燃料供給系統(tǒng)用于存儲(chǔ)燃料電池系統(tǒng)工作所需的甲醇水燃料并監(jiān)控燃料的數(shù)量，當(dāng)?shù)?于設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；燃料電池系統(tǒng)集成了甲醇重整制氫模塊和高溫質(zhì)子交換膜電堆，甲醇重整制氫模塊現(xiàn) 場將甲醇水溶液采用部分氧化重整制氫技術(shù)和Pd-Cu合金催化劑，生產(chǎn)氫氣含量45 %? 60%、一氧化碳含量低于0.5%的富氫氣體用于高溫質(zhì)子交換膜電堆HT-PEMFC發(fā)電；高溫質(zhì) 子交換膜電堆工作溫度160 °C?180 °C，工作壓力為1?3atm，將電極催化劑鉑的一氧化碳耐 受容量提高到3%，從而保證其既可以在富氫燃料下長期穩(wěn)定工作，又省去了富氫提純?yōu)榧?氫的貴金屬器件；智能配電系統(tǒng)主控板采用ARM芯片進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，分為四層設(shè)計(jì)，即頂層布線、中間接 地層、中間電源層、底層布線;主控板軟件采用IAR編譯器建立工程文件，將uC/OS-1I嵌入式 操作系統(tǒng)的相關(guān)程序經(jīng)過裁減后下載至STM32F103;其主要工作模式有三種:工作模式一:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力用于補(bǔ)充動(dòng)力電池系統(tǒng)的消耗，作為純電動(dòng) 汽車PEV的增程器，實(shí)現(xiàn)了燃料電池與車載動(dòng)力電池混動(dòng)，提高運(yùn)載平臺(tái)的續(xù)航里程；工作模式二:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載智 能充電粧的電力能源供應(yīng)，既能在短時(shí)間內(nèi)為其他電動(dòng)車進(jìn)行快速充電，又能控制燃料電 池系統(tǒng)功率需求；工作模式三:將燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)的電力與動(dòng)力電池系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力共同用于車載應(yīng) 急電源系統(tǒng)的電力能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對通信基站、施工現(xiàn)場、抗震救災(zāi)以及臨時(shí)大型活動(dòng)的備 用電力供應(yīng)保障。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK105946607SQ201610301623
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】郭安卓, 張旭艷, 李航偉, 劉明偉, 梁智平, 馬璇, 李玲
【申請人】石家莊漢卓能源科技有限公司