自主/半自主燃料電池移動供電系統的製作方法

2023-10-18 00:23:45 3

本實用新型涉及移動供電領域，具體地說是一種自主/半自主燃料電池移動供電系統。

背景技術：

以往的臨時供電系統多採用拖拽式或搬運式，需要使用牽引車或者人力搬運，在一些較為複雜的地形條件下，供電系統無法通過。並且因為以往的供電系統採用汽、柴油機進行發電，在顛簸環境下無法正常工作，主動移動式供電系統需要額外增加一套汽、柴油驅動裝置，佔用大量的空間，增加了成本。由於燃料電池發電系統無需機械部件，而配套的風扇、氣泵、油泵等可以適應顛簸環境，因此燃料電池可以在系統運動的過程中發電。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種自主/半自主燃料電池移動供電系統，通過使用燃料電池發出的電能直接驅動電動機，解決了主動移動供電系統結構複雜、空間利用率低的問題。

本實用新型為實現上述目的所採用的技術方案是：

一種自主/半自主燃料電池移動供電系統，包括電源系統連接MCU，用於對系統內部提供電能，同時向外輸出電能；

運動系統連接MCU，接收MCU發出的運動控制命令，用於完成相應運動動作；

攝像頭連接無線路由器，採集環境信息發送到無線路由器，無線路由器無線連接控制終端，將環境信息發送到控制終端，並接收控制終端的控制指令，無線路由器另一端通過串口通訊模塊連接MCU，將接收到控制終端的控制指令通過串口通訊模塊發送到MCU，對系統進行控制。

所述電源系統包括電源模塊、燃料電池和鋰電池；

燃料電池連接電源模塊，將化學能轉化為電能為系統供電；

鋰電池連接電源模塊，為系統提供電能，並且通過電源模塊對外輸出交直流電。

所述運動系統包括：減速電機通過電機驅動器連接MCU；離合器通過離合器驅動模塊連接MCU；剎車裝置通過剎車驅動模塊連接MCU。

還包括照明系統連接MCU，用於照明。

所述照明系統包括光源和光源驅動器。

所述電源模塊包括：

DC-DC，一端連接燃料電池，另一端通過繼電器連接鋰電池，為鋰電池充電；DC-DC通過繼電器分別連接DC-DC和DC-AC，向外輸出直流電或交流電。

本實用新型具有以下有益效果及優點：

1.本實用新型使用電動機直接驅動可以極大的提高系統的智能化水平，為智能運動控制提供了基礎；

2.本實用新型可以實現系統自主/半自主移動，使供電系統儘快抵達工作地點，實現對系統運動的智能控制，使用燃料電池與鋰電池並行工作，可以提供短時間大功率以及長時間額定功率電能輸出。

附圖說明

圖1是本實用新型的控制結構框圖；

圖2是本實用新型的硬體結構圖；其中101為輪胎、102為剎車系統、103為離合器系統、104為減速電機、105為懸架系統、106為底盤、107為控制系統、108為電源管理系統、109為燃料箱、110為燃料電池、111為鋰電池、112為照明系統、113為外殼、114為攝像頭；

圖3是本實用新型的電源管理流程圖；

圖4是本實用新型的運動控制流程圖；

圖5是本實用新型的電源模塊結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的詳細說明。

如圖1所示為本實用新型的控制結構框圖。

燃料電池移動供電系統使用自帶的無線路由器與控制終端進行通訊，可以發送系統周圍環境圖像、系統信息，以及接收控制終端發送的指令，操作人員通過觀察終端顯示的供電系統周圍環境，可以操控各個攝像頭運動，來觀察不同方位的情況，並且根據環境狀態，以及目的地來控制系統運動。系統運動系統由裝於四個輪胎的減速電機、離合器、剎車、懸架組成，可以實現系統前進、後退、轉彎、原地轉向等功能。照明系統負責在夜間為控制系統運動提供照明，並且可以提供應急照明。電源系統由燃料電池系統、鋰電池系統、電源模塊組成：其中燃料電池系統負責將燃料的化學能轉化為電能，為系統供電；鋰電池系統負責輸出以及存儲電能；電源模塊負責為系統提供電能以及對外輸出所需的交直流電。此外，系統可以鬆開離合器，連接通訊線纜，實現掛車功能；以及安裝自主導航系統/跟隨系統，實現自動駕駛至目的地或跟隨前車運動等功能。

如圖2所示為本實用新型的硬體結構圖。

101輪胎：驅動整個系統運動；

102剎車系統：當系統需要減速以及制動的時候提供制動力；

103離合器系統：當離合器工作時可以傳遞減速電機104輸出的扭矩，不工作是則不傳遞減速電機104輸出的扭矩；

104減速電機：用於驅動系統運動以及將多餘機械能轉化為電能；

105懸架系統：保證系統運動過程中儘可能的平穩，對系統起到支撐作用；

106底盤：用於連接底部運動系統，以及支撐外殼113以及其他系統；

107控制系統：包含整車的控制電路以及驅動電路；

108電源管理系統：負責為整車各個系統提供電力以及對外輸出電力；

109燃料箱：用於儲存燃料電池所需燃料；

110燃料電池系統：用於將燃料轉化為電能提供給電源管理系統；

111鋰電池系統：用於儲存、輸出電能；

112照明系統：用於提供照明；

113外殼：用於保護系統關鍵部分；

114攝像頭系統：用於觀察系統附近實時情況。

如圖3所示為本實用新型的電源管理流程圖。

系統啟動後，對各部分進行初始化，系統通過無線路由器與控制系統嘗試建立連接，連接成功後。如果不開啟系統，則保持系統連接等待開機指令；開啟系統後首先判斷鋰電池剩餘容量，高於百分之九十則關閉燃料電池系統，低於百分之七十則開啟燃料電池系統，並根據控制指令對外提供電能。當接收到關閉指令時，關閉電源系統，退出電源管理程序。

如圖4所示為本實用新型的運動控制流程圖。

系統啟動後，對各部分進行初始化，系統通過無線路由器與控制系統嘗試建立連接，連接成功後。處於自動駕駛狀態則訪問自動駕駛控制模塊，獲取系統運動控制信息，並控制減速電機、剎車系統、離合器系統做出相應的動作，按照自動駕駛控制模塊指令運動；處於手動駕駛模式，系統則按照控制人員的控制指令運動；處於牽引模式，系統則鬆開離合器，按照控制系統指令控制剎車系統；否則處於靜止模式，控制離合器與剎車保證系統處於靜止狀態。當接到關閉系統指令時，退出運動控制，保證系統靜止。

如圖5所示為本實用新型的電源模塊結構圖。

電源模塊結構：燃料電池可以通過電源模塊內部的DC-DC為鋰電池充電或者與鋰電池一起對外輸出電能，通過DC-DC對其他設備提供直流電或DC-AC為其他設備提供交流電。

電源模塊用途：為系統提供各個部件所需電壓的直流電，以及對外輸出所需的交流電和直流電。