一種功率協調控制型燃料電池充電樁的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種功率協調控制型燃料電池充電粧，特別是一種利用高溫固體氧化物燃料電池實現電動汽車充電，屬于新能源技術領域。
【背景技術】
[0002]中國汽車產銷量都快速發展，工信部發布2014年全年汽車工業經濟運行情況。數據顯示，2014年我國累計生產汽車2372.29萬輛，同比增長7.3%，銷售汽車2349.19萬輛，同比增長6.9%，產銷量保持世界第一。汽車已經成為我們日常生活中不可缺少的重要組成部分，汽車的增加，給我的生存環境帶來了嚴重的污染，其中最主要的是汽車排放的尾氣嚴重污染空氣。有效的解決的辦法是發展新能源汽車，新能源汽車一方面可解決石油危機問題，另一方面解決汽車排放尾氣污染環境問題。
[0003]2014年共300多款新能源汽車新車型上市，生產8.39萬輛，同比增長近4倍。其中12月生產2.72萬輛，創造了全球新能源汽車單月產量最高紀錄。其中，電動汽車是新能源汽車的主力軍，然而電動汽車發展中遇到的瓶頸技術就是電池技術。在電池技術沒有得到突破時，借助快速充電技術給電動汽車快速充電，但快速充電技術需要大功率，一般需要50KW以上的電能，甚至100KW，如此大的充電功率相當于一棟大型的辦公樓的用電。在一般的小區或者普通場所是無法安裝快速充電粧的。
[0004]施特勞貝爾在MIT的一次采訪中如是說:我想我們能夠把時間縮短到5-10分鐘。他提到，“目前的超級充電站，能夠提供120 KW功率，這在10年前還是不可想象的。常規公共充電站只能提供10 Kff以下的功率”。憑借超級充電技術，特斯拉已經遙遙領先于競爭對手。例如，當今最流行的快速充富電技術基于日本電動車充電協會的標準，能夠提供50KW充電功率。即使去年10月才定案、正被通用等主要汽車制造商采用的美國汽車工程師學會全新快速充電標準，最多也只能提供100KW功率。快速充電的難題之一是:快速向電池輸電會導致電池過熱。為避免損壞電池，外部充電器需要與檢測電池狀態(包括電壓和溫度)的電子設備通信，并相應地快速調整充電速度。“為了實現這樣的充電方式，一切都必須精心設計，達到完美同步。”施特勞貝爾說。I輛電動汽車在快速充電時需要近100KW的功率，隨著電動汽車不斷的增長，I萬輛電動汽車同時快速充電，對電網的沖擊是非常可怕的，100萬輛電動汽車同時快速充電，對電網將產生破壞性的影響。這也許是電網沒有大規模建設充電粧的一個重要原因。
【發明內容】
[0005]技術問題:本實用新型的目的在于克服上述現有電動汽車充電粧的缺陷，提供了一種功率協調控制型燃料電池充電粧，能夠有效解決電動汽車因快速充電對電網產生危害。
[0006]技術方案:采為解決上述技術問題，提供一種功率協調控制型燃料電池充電粧，包括燃料儲存裝置(I)、燃料供給主管道(2)、支管道電動控制閥(3)、燃料電池堆(4)、控制器(5)、電池堆輸出控制開關(6)、信號采集器(7)、充電端口(8)、儲能蓄電池(9)、光伏發電子系統(10)。
[0007]燃料儲存裝置(I)通過管道與燃料供給主管道(2 )的輸入連接，燃料電池堆(4 )的輸入與燃料供給主管道(2)輸出連接，燃料電池堆(4)與燃料供給主管道(2)之間安裝支管道電動控制閥(3 )，燃料電池堆(4 )的輸出與充電端口( 8 )的輸入連接，燃料電池堆(4 )與充電端口(8)之間串聯安裝電池堆輸出控制開關(6)，信號采集器(7)的輸入與充電端口(8)連接，信號采集器(7)的輸出與控制器(5)的輸入連接，控制器(5)的輸出分別與支管道電動控制閥(3)、電池堆輸出控制開關(6)連接；光伏發電子系統(10)的輸出與儲能蓄電池
(9)的輸入連接，儲能蓄電池(9)的輸出與燃料電池堆(4)的輔助電加熱端口連接，在太陽能可充分利用的場合，光伏發電子系統(10)可作為輔助電能，在太陽能比較少的情況下，僅僅作為燃料電池堆(4)電加熱輔助啟動裝置所需要的電能。
[0008]工作原理:當電動汽車的充電接口與充電端口(8)連接時，電動汽車發出充電請求，此時，信號采集器(7)采集充電端口(8)充電功率信號，并檢測有幾臺電動汽車在充電，計算出總的充電功率，由控制器(5)控制電池堆輸出控制開關(6)的工資狀態，得到滿足充電需求的功率，并控制每個燃料電池堆(4)的出力情況，即每個燃料電池的發電量，并根據此信號，控制支管道電動控制閥(3)的開度，控制每個燃料電池堆(4)的燃料供給量，達到節約能源的目的。燃料儲存裝置(I)儲存一定容量的燃料，防止充電需求較大時，供給不足。光伏發電子系統(10)根據現場情況，設計滿足現場要求的容量，設計要求光伏發電子系統
(10)的容量盡可能大，這樣很容易將燃料電池與太陽能光伏發電系統相結合，形成多能源供給，如在高速路的服務區，可建立數百KW甚至Mff級別的光伏發電系統，并可與建筑結合。光伏發電子系統(10)的主要目的是用于燃料電池堆(4)的啟動電源，燃料電池堆(4)是高溫固體氧化物燃料電池，需要一個啟動的熱能，即將系統加熱到工作所需要的溫度，一般在800度左右。換言之，在使用本系統之前，需要將燃料電池堆(4)加熱至工作溫度，然后通入燃料，才可以將燃料高效地轉換為電能。這里一般采取電加熱的方法來實現燃料電池堆(4)的加熱，本實用新型采用太陽能光伏發電子系統(10)得到的電能，來實現燃料電池堆(4)的電加熱，目的是使得該系統完全脫離市電。光伏發電子系統(10)得到的電能并不是直接給燃料電池堆(4)加熱，而是先存儲在儲能蓄電池(9)中，這樣，可保障系統在任何時候都可以完成系統的啟動。其次，光伏發電子系統(10)在太陽能非常豐富，并且現場安裝條件非常好，可適當擴大光伏發電子系統(10)的裝機容量，讓太陽能光伏發電子系統(10)的電能直接給電動汽車充電。控制器(5)進一步控制燃料電池堆(4)輸出端，實現精確充電與節能。采用母線設計，適應不同電動汽車充電需求。
[0009]所述燃料儲存裝置，用于存儲系統所需要的燃料，如天然氣、甲烷等，由罐裝的存儲觸構成。
[0010]所述燃料供給主管道，由天然氣專用管道構成，用于連接料儲存裝置與各個支管道。
[0011]所述支管道電動控制閥，由電動閥門構成，由控制器控制閥門的開度。
[0012]所述燃料電池堆，由高溫固體氧化物燃料電池構成，轉換效率高，且對燃料要求很低，可實現多種燃料直接轉換為電能。
[0013]所述控制器，由單片機構成，接收信號采集器的信號，控制支管道電動控制閥閥門的開度，同時控制電池堆輸出控制開關的狀態。
[0014]所述電池堆輸出控制開