本發明專利技術提供一種燃料電池叉車的混合動力系統，包括燃料電池系統、DC/DC模塊、蓄電池、電機控制器和電機，主要改進在于，在燃料電池系統與蓄電池之間接入充電器，在蓄電池與電機控制器之間接入并聯的二極管和電阻R，所述二極管的正、負極分別與蓄電池正極端子和DC/DC模塊輸出端正極相連。本發明專利技術以燃料電池和蓄電池共同為叉車供電，滿足叉車正常行駛和啟動、加速、爬坡時的功率要求，電制動時可回收能量為蓄電池充電。與現有技術相比，本系統具有效率高、安全性好、控制方法簡單，成本低的優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電-電混合車用動力系統，尤其是一種燃料電池叉車的混合動力系統。
技術介紹
燃料電池汽車是一種新能源汽車，由于其高效、環保等特點，世界著名汽車制造廠大力研發，并投放市場。我國對燃料電池汽車的研發如火如荼，在2008年奧運會和2010年世博會，研制成功的燃料電池汽車也紛紛亮相。但是國內對燃料電池叉車的研發卻很少。隨著國內物流行業的飛速發展，叉車這種物流主要運輸工具的需求量迅速增加， 2011年全球叉車產銷量達到270多萬臺，而我國的產銷量達到30萬臺，占11%。目前國內市場以內燃機叉車為主，內燃機叉車以柴油、汽油等為燃料，工作效率低，同時對環境產生了嚴重的污染，特別是在室內倉儲、煙草、食品行業的應用越來越受到限制。隨著國家環境保護政策的不斷完善，內燃機叉車必將被淘汰，以蓄電池、燃料電池等驅動的電動叉車成為叉車發展的必然趨勢。目前在中國，電動叉車銷售量所占比例為20%左右，國外市場特別是歐美發達國家，由于受環保法規影響，電動叉車的產量已占叉車總產量的40%以上，日本電動叉車產量也已超過了叉車總量的1/3。蓄電池電動叉車一般使用鉛酸、鎳氫電池，其連續工作時間短，充電時間長，且電池體積龐大，在狹小空間使用時受到限制。與燃料電池汽車一樣，燃料電池叉車使用氫氣為燃料，效率是內燃機叉車的3倍以上，水是其唯一產物，環境友好，無噪音污染；也克服了蓄電池驅動叉車連續工作時間短，充電時間長、體積龐大，在狹小空間無法工作等缺點。同時叉車的功率一般比汽車小很多，所以其對燃料電池單元的功率要求就小很多，從而成本也會有大幅降低。國外多個大型企業已開始生產燃料電池叉車為各大型超市、運輸、搬運公司服務。目前燃料電池叉車的核心技術一直由國外掌握，國內還沒有一家叉車企業有該方面的技術儲備。由于燃料電池電堆價格昂貴，且燃料電池的輸出性能隨著負載的變化波動大，嚴重影響電池的效率和壽命，所以一般采用燃料電池與蓄電池混合，即電-電混合模式，這樣可以保證燃料電池高效率工作，彌補燃料電池動態響應慢和輸出性能差等缺點。常見的由燃料電池和蓄電池組成的混合動力系統，如圖I所示。燃料電池與DC/DC相連，DC/DC為負載提供能量；蓄電池與驅動負載直接相連，蓄電池的充放電通過電池管理器來控制，電池管理器實時監測蓄電池的荷電狀態，并控制其充放電行為，目前監測蓄電池的荷電狀態的方法都是估算法，準確性差，該系統中蓄電池的控制數據量大，方法復雜，成本也相應增加。現有燃料電池叉車混合動力系統成本高、系統內部能量損耗大、系統集成技術復雜一直制約其發展。如DC/DC模塊的功率損耗占系統總功率的10% 15%，嚴重影響系統的效率和成本；需要隨時監測蓄電池的荷電狀態(State of charge，S0C)，監測模塊控制方法復雜，進一步增大了系統的集成難度。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種能簡化控制方法、提高系統效率、降低運行成本的燃料電池叉車的混合動力系統。本專利技術的技術方案是燃料電池叉車的混合動力系統，包括燃料電池系統、DC/DC模塊、蓄電池、電機控制器和電機，改進之處在于所述DC/DC模塊為單向，在燃料電池系統與蓄電池之間接入充電器，在蓄電池與電機控制器之間接入功率二極管和電阻R，功率二極管和電阻R相并連，所述功率二極管的正極與蓄電池正極端子相連，功率二極管的負極與DC/DC模塊的輸出端正極相連。所述功率二極管的導通電阻為0. I 0. 9 Q ;所述電阻R的阻值為10 99 Q。本專利技術以燃料電池為主要動力，蓄電池為輔助動力。通過對燃料電池系統、蓄電池和DC/DC模塊等的合理布局，以充電器、二極管和歐姆電阻實現蓄電池的充放電，減少系統內部能量損耗，降低系統成本；通過控制充電器代替對蓄電池荷電狀態的監測，簡化系統控制方法和集成的復雜程度。所述的燃料電池叉車的混合動力系統中燃料電池通過DC/DC模塊降壓后驅動電機工作，同時直接與充電器相連為蓄電池充電；當電機需要功率高于燃料電池所能提供的功率時，蓄電池通過二極管放電提供一部分功率。當叉車電制動時，電機反轉，通過電阻R對蓄電池充電，回收能量，確保蓄電池的安全；若使用的叉車為機械制動，則電阻R不起作用，也可以斷開電阻R，機械制動和電制動叉車系統可共用，切換簡單易行。所述的燃料電池叉車的混合動力系統不需要對蓄電池荷電狀態進行監控，只需要控制充電器即可完成對蓄電池的管理，保證了蓄電池的安全性，簡化了系統的控制方法。通過使用充電器、功率二極管和電阻R，避免使用雙向的DC/DC模塊，這樣不僅降低了成本，更提聞了系統效率。附圖說明圖I為常見燃料電池混合動力系統的框圖。圖2為本專利技術燃料電池混合動力系統的框圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術作進一步說明。本專利技術的燃料電池混合動力系統如圖2所示，燃料電池系統輸出端與DC/DC模塊輸入端相連，DC/DC模塊輸出端與電機控制器連接，DC/DC模塊只能單向輸出，其輸出功率為Ikw 200kw。在燃料電池系統與蓄電池之間接入充電器，在蓄電池與電機控制器之間接入功率二極管和電阻R，功率二極管和電阻R相并連，所述功率二極管的正極與蓄電池正極端子相連，功率二極管的負極與DC/DC模塊的輸出端正極相連。燃料電池系統輸出電壓經過單向DC/DC模塊轉化后輸出，為叉車平常行駛提供動力，同時直接通過小功率充電器為蓄電池進行小電流浮充電，使蓄電池始終保持在充滿狀態。此時，蓄電池與DC/DC模塊的電壓相近，幾乎無電流由DC/DC模塊通過電阻R給蓄電池充電。當叉車啟動、加速或者爬坡時，需求功率急劇增加，此時蓄電池通過二極管開始放電，提供燃料電池以外的功率，本專利技術中二極管為單向二極管，正向導通壓降為0. 2 0. 4V，導通電阻范圍為0. I 0. 9 Q，電阻R阻值范圍為10 99 Q，由于二極管的正向導通電阻比電阻R小很多，因此蓄電池主要通過二極管放電，電阻R上的電流很小幾乎為零。當車輛減速或者制動時，電機反轉，二極管處于反向斷開狀態，制動回饋電流通過小電阻R對蓄電池進行充電，回收能量，此時DC/DC模塊也處于斷開狀態。本系統控制方法中只需控制燃料電池部分、充電器、DC/DC模塊和 電機控制器等部件，不需要監測蓄電池的荷電狀態(S0C)，省去了使用蓄電池SOC檢測模塊和復雜控制方法，價格低廉，控制簡單。燃料電池直接通過充電器為蓄電池充電，不需要通過DC/DC模塊，減少了功率損耗。同時蓄電池通過功率二極管放電，通過電阻R回收車輛制動能量，無需使用雙向DC/DC模塊完成充放電，功率消耗小，同時無需電池管理單元的控制，簡化了控制方法。該系統利用簡單的小功率電子元件，完成了對蓄電池的充放電的控制，大大降低了系統成本，同時提高了能量利用率。若車輛為機械制動，即電機不能反轉實現制動或減速時的能量回收，則電阻R不起作用，或可斷開。本系統實現電制動和機械制動車輛的共用，且經濟實用、操作簡單。權利要求1.一種燃料電池叉車的混合動力系統，包括燃料電池系統、DC/DC模塊、蓄電池、電機控制器和電機，其特征是所述DC/DC模塊為單向，在燃料電池系統與蓄電池之間接入充電器，在蓄電池與電機控制器之間接入功率二極管和電阻R，功率二極管和電阻R相并連，所述功率二極管的正極與蓄電池正極端子相連，功本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種燃料電池叉車的混合動力系統，包括燃料電池系統、DC/DC模塊、蓄電池、電機控制器和電機，其特征是所述DC/DC模塊為單向，在燃料電池系統與蓄電池之間接入充電器，在蓄電池與電機控制器之間接入功率二極管和電阻R，功率二極管和電阻R相并連，所述功率二極管的正極與蓄電池正極端子相連，功率二極管的負極與DC/DC模塊的輸出端正極相連。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：佘沛亮，王利生，仙存妮，
申請(專利權)人：北京慧峰聚能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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