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原文传递基于SOFC的电动汽车能源服务站及其运行控制方法

专利名称：	基于SOFC的电动汽车能源服务站及其运行控制方法
摘要：	本发明涉及新能源应用技术领域，公开基于SOFC的电动汽车能源服务站。包括燃料供应子系统，用于为发电子系统供应天然气、水、空气，为制氢子系统供应水；发电子系统，一部分供应给制氢子系统、另一部分供应给充电与加氢子系统为汽车充电；制氢子系统，一部分在必要时供应给发电子系统、另一部分供应给充电与加氢子系统为汽车加氢；控制子系统，所述控制子系统包括中央控制模块，所述中央控制模块通过总线控制其它子系统执行相应的操作；充电与加氢子系统，用于提供汽车充电和加氢的接口。本发明解决了在土地资源较为紧张的城区，新建充电站或加氢站的选址和用地难题，提供了一种电动汽车能源综合解决方案。本发明还公开了上述服务站的运行控制方法。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	清华四川能源互联网研究院
发明人：	李航;李汶颖;王绍荣
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201811514969.5
公开号：	CN109703408A
代理机构：	成都九鼎天元知识产权代理有限公司
代理人：	夏琴
分类号：	B60L53/57(2019.01);B;B60;B60L;B60L53
申请人地址：	610000 四川省成都市天府新区天府大道南段2039号天府创客街区
主权项：	1.基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，具体包括：燃料供应子系统，所述燃料供应子系统包括天然气供应模块、水供应模块和空气供应模块，用于为发电子系统供应天然气、水、空气，为制氢子系统供应水；发电子系统，所述发电子系统产生的直流电，一部分供应给制氢子系统、另一部分供应给充电与加氢子系统为汽车充电；制氢子系统，所述制氢子系统产生的氢气，一部分在必要时供应给发电子系统、另一部分供应给充电与加氢子系统为汽车加氢；控制子系统，所述控制子系统包括中央控制模块，所述中央控制模块通过控制总线与燃料供应子系统、发电子系统、制氢子系统及充电与加氢子系统信号连接，并控制各子系统执行相应任务；充电与加氢子系统，所述充电与加氢子系统包括加氢模块和直流充电模块，用于提供汽车充电和加氢的接口。 2.如权利要求1所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述天然气供应模块连接的天然气源包括但不限于加气站的CNG储气罐、LNG储气罐和市政燃气管网，所述水供应模块的水源包括但不限于市政自来水管网、江河湖海、地下水和储水箱。 3.如权利要求2所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述天然气供应模块接入天然气源取得天然气，并提供包括但不限于天然气泄漏报警、泄漏超时未处理自动断气的安全保护功能；所述水供应模块接入水源取水，并提供水净化；所述空气供应模块从系统所处环境取得空气，并提供空气净化功能。 4.如权利要求3所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述燃料供应子系统还包括氢气补充模块，所述氢气补充模块连接到制氢子系统，在制氢子系统无法满足大规模用气需求的少数特殊情况时，提供从氢气源向系统补充氢气的功能，所述氢气补充模块的氢气源包括但不限于在本发明系统所在地使用市政电网提供的电能电解水制得的氢气、以及通过运氢车从制氢站远距离运输的氢气。 5.如权利要求4所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述发电子系统包括燃料处理模块、SOFC发电模块、热能管理模块、DC/DC转换模块和DC/AC转换模块，所述天然气供应模块和水供应模块连接燃料处理模块，所述空气供应模块、燃料处理模块、制氢子系统、热能管理模块均连接到SOFC发电模块，所述SOFC发电模块连接DC/DC转换模块产生直流电；所述DC/DC转换模块给制氢模块和DC/AC转换模块提供直流电，所述DC/AC转换模块将直流电再转换为适宜接入市政电网的交流电，并将SOFC发电模块与交流电网进行电气隔离；所述DC/DC转换模块的直流电还连接到直流充电模块为汽车充电。 6.如权利要求5所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述SOFC发电模块由多个SOFC电堆模组组成，所述电堆模组由多个SOFC电堆组成。 7.如权利要求6所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述制氢子系统包括制氢模块和储氢模块，所述水供应模块和DC/DC转换模块连接到制氢模块，所述制氢模块利用DC/DC转换模块产生的直流电，将水供应模块提供的水电解为氢气，所述制氢模块采用包括但不限于使用固体氧化物电解电池、固体聚合物电解和碱性电解技术，所述制氢模块产生的氢储存到储氢模块，所述储氢模块用于供应氢。 8.如权利要求7所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述控制子系统还包括远程通信模块，所述远程通信模块使用包括但不限于互联网、3G、4G和5G移动通信网络。 9.如权利要求8所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站，其特征在于，所述控制子系统还包括人机交互模块，用于提供显示服务简介、充电或加氢单价、数量、总价和状态相关信息，并用于提供支付和打印小票。 10.如权利要求1所述的基于SOFC的电动汽车能源服务站的运行控制方法，具体包括以下过程：电动汽车能源服务站启动运行控制方法：步骤S01：系统开始启动，步骤S02：系统启动工作完成，发电子系统开始发电，系统进入正常运行状态，中央控制模块根据各对应模块的状态判断是否有电动汽车需要充电、是否需要制氢、是否有电动汽车需要加氢、是否需要紧急停机和是否需要正常关闭；电动汽车充电应用场景的运行控制方法：步骤S03：中央控制模块实时监测是否有电动汽车发出充电请求，需要接入系统充电，若有电动汽车需要充电，则进入充电场景的步骤S11；若没有电动汽车需要充电，则进入S04步骤；步骤S11：电动汽车通过直流充电模块进行充电；步骤S12：中央控制模块实时监测直流充电模块是否全部充电接口均提出充电请求，若是，则进入步骤S12；若不是，则进入步骤S41；步骤S13：中央控制模块实时监测各电动汽车充电是否全部完成，若全部完成，则结束充电，返回S03步骤；若仍有电动汽车在充电，则返回S11步骤；制氢应用场景的运行控制方法：步骤S04：中央控制模块实时监测制氢子系统中的储氢模块的氢气是否充足，若低于设定的阈值，则进入制氢场景的步骤S21；若未低于设定的阈值，则进入步骤S05；步骤S21：制氢模块使用发电子系统中的DC/DC转换模块提供的直流电，电解水制氢，制得的氢气储存在储氢罐中。电动汽车加氢应用场景的运行控制方法：步骤S05：中央控制模块实时监测是否有电动汽车发出加氢请求，需要接入系统加氢，若有电动汽车需要加氢，则进入加氢场景的步骤S31；若没有电动汽车需要加氢，则进入步骤S41；步骤S31：系统通过加氢枪为燃料电池电动汽车加氢，加满燃料箱后停止加氢或在人工发出结束指令后停止加氢；富余电力上网应用场景的运行控制方法：步骤S41：当没有电动汽车加氢，不是全部充电接口同时充电，也不需要制氢时，将富余电网通过发电子系统中的DC/AC转换模块将直流电转换为适宜上网的交流电接入电网，同时中央控制模块通过步骤S13实时监测电动汽车是否全部完成充电，进入充电、加氢和制氢的指令查询循环；电动汽车能源服务站紧急停机运行控制方法：步骤S06：中央控制模块根据各模块反馈的实时数据，判断系统是否出现故障或将出现危险，需要紧急停机，若需要，则进入步骤S51；若不需要，则进入步骤S07；步骤S51：中央控制模块根据预设的紧急停机程序，控制各模块执行相应的操作，执行完毕紧急停机程序后，系统关闭；电动汽车能源服务站正常关闭运行控制方法：步骤S07：中央控制模块实时监测用户是否下达系统正常关闭命令，若已下达，则进入步骤S61；若未下达，则重复步骤S06；步骤S61：中央控制模块根据预设的正常关闭程序，控制各模块执行相应的操作。执行完毕正常关闭程序后，系统关闭。
所属类别：	发明专利