[發(fā)明專利]一種便攜式PEMFC燃料電池電源系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210020921.5
• 申請日: 2012-01-30
• 公開（公告）號: CN102569854A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國順;呂艷梅;閻群;王勝開
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63908部隊(duì)
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 李榮文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種PEMFC燃料電池電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的發(fā)電裝置，是將存儲的燃料和氧化劑中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，具有能量轉(zhuǎn)換效率高，噪音低、污染小、不受卡諾循環(huán)限制的特點(diǎn)。在各種燃料電池中，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）以氫氣為燃料，以氧氣或空氣作為氧化劑，產(chǎn)物僅僅是水，不污染環(huán)境，噪聲小，功率密度高，啟動時(shí)間短，具有廣闊的發(fā)展前景。但是現(xiàn)有的質(zhì)子交換膜燃料電池具有輸出電壓不穩(wěn)定、工作不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種便攜式PEMFC燃料電池電源系統(tǒng)，具有輸出電壓穩(wěn)定、工作穩(wěn)定的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種便攜式PEMFC燃料電池電源系統(tǒng)，其特征在于所述電源系統(tǒng)包括儲氫罐、進(jìn)氣閥、PEMFC燃料電池堆、氫氣循環(huán)泵、汽水分離器、排氣閥、功率調(diào)節(jié)器和電源系統(tǒng)控制器，所述PEMFC燃料電池堆包括由多個(gè)燃料單電池串聯(lián)組成的PEMFC燃料電池反應(yīng)堆、散熱風(fēng)機(jī)、能夠采集PEMFC燃料電池反應(yīng)堆電流、電壓和溫度的信號采集電路和工作風(fēng)機(jī)，所述儲氫罐通過管路經(jīng)進(jìn)氣閥接所述PEMFC燃料電池反應(yīng)堆的氫氣進(jìn)氣口，所述PEMFC燃料電池反應(yīng)堆的出氣口通過管路經(jīng)氫氣循環(huán)泵與所述汽水分離器連接，所述汽水分離器的氫氣出氣口通過管路與所述PEMFC燃料電池反應(yīng)堆的氫氣進(jìn)氣口連接，所述汽水分離器的排氣口通過管路與所述排氣閥連接；所述散熱風(fēng)機(jī)與所述PEMFC燃料電池反應(yīng)堆的散熱風(fēng)進(jìn)氣口連接，所述工作風(fēng)機(jī)與所述PEMFC燃料電池反應(yīng)堆的氧化劑進(jìn)氣口連接；所述信號采集電路的輸出端一路與所述電源系統(tǒng)控制器的輸入端連接，所述信號采集電路的輸出端另一路與所述功率調(diào)節(jié)器的輸入端連接；所述電源系統(tǒng)控制器的輸出端與所述進(jìn)氣閥、散熱風(fēng)機(jī)、工作風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)泵和排氣閥的控制端連接，所述電源系統(tǒng)控制器與所述功率調(diào)節(jié)器雙向連接。

所述電源系統(tǒng)還包括減壓閥，所述減壓閥固定連接在所述儲氫罐和所述進(jìn)氣閥之間的管路上。

所述電源系統(tǒng)還包括蓄電池，所述蓄電池與所述功率調(diào)節(jié)器雙向連接。

所述電源系統(tǒng)控制器包括單片機(jī)最小系統(tǒng)，能夠控制指示燈、蜂鳴器、進(jìn)氣閥、排氣閥、系統(tǒng)上電、負(fù)載開關(guān)的輸出控制電路，能夠接收開機(jī)按鈕信號和關(guān)機(jī)按鈕信號的輸入控制電路，能夠控制散熱風(fēng)機(jī)、工作風(fēng)機(jī)、氫氣循環(huán)泵和DC/DC變換的D/A變換電路，能夠接收燃料電池電流、燃料電池電壓、燃料電池溫度、蓄電池電流、直流母線電壓、環(huán)境溫度和燃料電池單片電壓的A/D變換電路，EEPROM，RS232接口電路和JTAG接口電路；所述單片機(jī)最小系統(tǒng)包括電源電路、時(shí)鐘電路和MCU，所述輸出控制電路和所述D/A變換電路與所述MCU的輸出端連接，所述輸入控制電路和所述A/D變換電路的輸入端連接，所述EEPROM、RS232接口電路和JTAG接口電路與所述MUC雙向連接。

所述MCU的型號為：ATMAGE16。

所述信號采集電路包括電流傳感器、電壓傳感器和溫度傳感器。

所述功率調(diào)節(jié)器的型號為：CKN150-12S24。

所述進(jìn)氣閥和排氣閥為電磁閥。

本發(fā)明的有益效果如下：（1）所述電源系統(tǒng)中的電源系統(tǒng)控制器和功率調(diào)節(jié)器組成電源控制系統(tǒng)。所述電源控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測所述電源系統(tǒng)的輸出電壓、輸出電流和蓄電池的電壓、電流，能夠?qū)⑤敵鲭妷阂恢笨刂圃谝粋€(gè)穩(wěn)定水平，并且在系統(tǒng)出現(xiàn)輸入欠壓、輸出過壓、輸出短路等故障時(shí)，報(bào)警并斷路保護(hù)，提高了所述電源系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性；（2）所述電源控制系統(tǒng)能夠按照設(shè)定好的控制策略控制驅(qū)動所述進(jìn)氣閥和排氣閥，使所述電源系統(tǒng)的燃料供給和尾氣排放可靠穩(wěn)定；（3）所述電源控制系統(tǒng)通過監(jiān)測所述電源系統(tǒng)的溫度，控制所述燃料電池堆的散熱風(fēng)機(jī)，使燃料電池堆的溫度一直維持在一個(gè)較低的水平；（4）所述電源控制系統(tǒng)能夠按照設(shè)定好的控制策略控制氫氣循環(huán)泵和工作風(fēng)機(jī)，在可靠提供所述電源系統(tǒng)所需的氧化劑的同時(shí)，間接實(shí)現(xiàn)了對所述電源系統(tǒng)濕度的控制；（5）所述電源控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)檢測氫氣罐內(nèi)氣體壓力的變化，在壓力不足時(shí)提醒更換氫氣罐，使所述電源系統(tǒng)能夠穩(wěn)定持續(xù)的提供電能。?

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本發(fā)明中電源系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)框圖；