燃料电池拖拉机可拆卸电源系统及能量管理方法技术方案

本发明专利技术涉及电动拖拉机技术领域，具体为燃料电池拖拉机可拆卸电源系统及能量管理方法，系统包括至少一个外接电源供电电路、超级电容供电电路、负载电路、高压转低压电路、整车控制器、外接电池组和/或外接燃料电池组，若检测外接燃料电池组接入外接电源供电电路，则整车搭载燃料电池和超级电容两种电源，若检测外接电池组接入外接电源供电电路，则整车搭载外接电池组和超级电容两种电源，若检测外接燃料电池组和外接电池组均接入外接电源供电电路，则整车搭载外接燃料电池组、外接电池组和超级电容三种电源，电源之间的输出功率通过能量管理方法分配。法分配。法分配。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池拖拉机可拆卸电源系统及能量管理方法


[0001]本专利技术涉及电动拖拉机
，具体为一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统及能量管理方法。

技术介绍

[0002]拖拉机是农耕作业中一种重要的劳动工具，可以大大减少农耕劳动者的作业强度。目前市场上销售的拖拉机多以燃油拖拉机为主，这种拖拉机在露天大田中作业时优势显著，但是也存在一些问题。燃油拖拉机噪音大，污染高，能量利用率低。由于排放的污染物会降低农作物品质，甚至危害作业人员的生命安全，燃油拖拉机无法在大棚中使用。纯电动拖拉机无污染无排放且能量利用率高，可以满足大棚作业的工作需求，但是充电慢，作业时间短大大限制了纯电动拖拉机的应用。燃料电池能量利用率高、噪音低、无污染物排放、氢气加注快，是未来拖拉机重要的发展方向，但是目前燃料电池和氢气价格昂贵，导致燃料电池拖拉机价格较高，很难被农工作业人员接受，且目前市场上也没有量产的燃料电池拖拉机，相关研究仅局限于实验室。
[0003]现有的拖拉机多采用单一能量源，导致其作业范围被大大限制，比如纯电动拖拉机无法24小时持续工作，燃油拖拉机无法在大棚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：包括至少一个外接电源供电电路、超级电容供电电路、负载电路、高压转低压电路、整车控制器、外接电池组和/或外接燃料电池组，所述外接电源供电电路、超级电容供电电路均并联接入高压直流母线电路并给高压直流母线供电；所述负载电路、高压转低压电路也并联接入高压直流母线，所述负载电路从高压直流母线获取电能并为负载控制器供电；所述高压转低压电路将高压直流母线的直流高压电转为直流低压电；所述外接燃料电池组和外接电池组均可接入外接电源供电电路；所述整车控制器用于控制外接电源供电电路、超级电容供电电路的通断，同时通过CAN通信与外接电池组和/或外接燃料电池组通信，控制外接电池组和/或外接燃料电池组的输出功率。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：所述外接电源供电电路包括总开关、预充电阻、保险丝、第一继电器、第二继电器、外接电源高压接插件，所述预充电阻与第一继电器并联后分别与总开关、保险丝、第二继电器、外接电源高压接插件串联接入高压直流母线，所述第一继电器、第二继电器受控于整车控制器。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：所述的超级电容供电电路包括总开关、预充电阻、保险丝、第一继电器、第二继电器、超级电容，所述预充电阻与第一继电器并联后分别与总开关、保险丝、第二继电器、超级电容串联接入高压直流母线，所述第一继电器、第二继电器受控于整车控制器。4.根据权利要求1所述的一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：所述负载电路包括行走电机控制器和作业电机控制器，所述行走电机控制器和作业电机控制器并联接入高压直流母线。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：所述高压转低压电路包括DCL、12V低压输出端，所述DCL连接12V低压输出端。6.根据权利要求1所述的一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：所述外接电池组对外的接口包括CANH、CANL接口，正、负高压输出接插头，正、负高压充电口，总开关。7.根据权利要求1所述的一种燃料电池拖拉机可拆卸电源系统，其特征在于：所述外接燃料电池组对外的接口包括CANH、CANL接口，正、负高压输出接插头，总开关，外接正、负12V供电口。8.一种权利要求1
‑
7任意一项所述燃料电池拖拉机可拆卸电源系统的能量管理方法，其特征在于，所述方法为：若检测外接燃料电池组接入外接电源供电电路，则整车搭载外接燃料电池和超级电容两种电源，整车控制器识别外接电源供电电路的接入口，并控制该外接电源供电电路与超级电容供电电路导通，由外接燃料电池组向高压直流母线供电，拖拉机正常工作后，整车控制器接收负载电路的需求功率之和以及超级电容SOC信息，基于超级电容SOC情况分配超级电容和外接燃料电池组的输出功率；若检测外接电池组接入外接电源供电电路，则整车搭载外接电池组和超级电容两种电源，整车控制器识别外接电源供电电路的接入口，并控制该外接电源供电电路与超级电容供电电路导通，由外接电池组向高压直流母线供电，拖拉机正常工作后，整车控制器接收负载电路的需求功率之和以及超级电容SOC信息，基于超级电容SOC情况分配超级电容和外接电池组的输出功率；
若检测外接燃料电池组和外接电池组均接入外接电源供电电路，则整车搭载外接燃料电池组、外接电池组和超级电容三种电源，整车控制器识别外接电源供电电路分别对应接入的电源，整车控制器断开超级电容供电电路，接通外接燃料电池组接入的外接电源供电电路以及外接燃料电池组接入的外接电源供电电路，外接电池组和外接电池协同供电。9.根据权利要求8所述的电动拖拉机模块化电源系统的能量管理方法，其特征在于，当外接电源供电电路仅接入外接燃料电池组，且超级电容SOC
sc
处于40～80％之间时，外接燃料电池组输出功率P
fc
及超级电容输出功率P
sc
分别为:P
sc
＝P
req
‑
P
fc
其中γ为调整系数，SOC
scmax
为超级电容最大SOC，SOC
scmin
为超级电容最小SOC，P
motmax
为负载最大输出功率之和，P
fcmax
为外接燃料电池组最大输出功率，P
req
为拖拉机需求功率；当超级电容SOC
sc

【专利技术属性】
技术研发人员：孙闫，朱维，谢佳平，匡金俊，
申请(专利权)人：海卓动力青岛能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：