[實(shí)用新型]一種燃料電池與鋰電池雙切換型應(yīng)急電源

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220097494.6
• 申請(qǐng)日: 2012-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN202503359U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戚偉;肖鐸;趙波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)城市學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J9/06
• 分類號(hào): H02J9/06;H02J7/00
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務(wù)所(普通合伙) 33206
• 代理人: 胡龍祥

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)急電源，特別是一種燃料電池與鋰電池雙切換型應(yīng)急電源。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，高層建筑、醫(yī)院以及工廠等公共設(shè)施對(duì)供電的要求將越來越高，一旦中斷供電，將造成重大的事故或經(jīng)濟(jì)損失。在市電中斷供電時(shí)，應(yīng)急電源可以向用戶的重要負(fù)載進(jìn)行短時(shí)供電，以避免事故和經(jīng)濟(jì)損失。與傳統(tǒng)電池相比，燃料電池并非儲(chǔ)能裝置而只是能量轉(zhuǎn)換裝置，因此只要持續(xù)供應(yīng)燃料氣體，就可以獲得源源不斷的電能。基于燃料電池的應(yīng)急電源兼具續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，工作噪音低的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于應(yīng)急供電保障。燃料電池電堆(以下簡(jiǎn)稱電堆)工作時(shí)存在最佳功率區(qū)間，只有工作在最佳工作區(qū)間才能達(dá)到最高效率。因此單一的燃料電池系統(tǒng)作為應(yīng)急電源時(shí)，隨著負(fù)載的變化燃料電池難以工作在最佳效率區(qū)間，無法獲得最高效率。對(duì)于風(fēng)冷型電堆，由于工作時(shí)需要使用風(fēng)扇進(jìn)行散熱，工作在小功率時(shí)效率則會(huì)更低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是克服現(xiàn)有單一的燃料電池系統(tǒng)作為應(yīng)急電源時(shí)隨著負(fù)載的變化燃料電池難以工作在最佳效率區(qū)間，無法獲得最高效率的缺陷，提供一種燃料電池與鋰電池雙切換型應(yīng)急電源。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的燃料電池與鋰電池雙切換型應(yīng)急電源，包括燃料電池電堆、氣體管路、進(jìn)氣電磁閥、鋰電池、雙路切換電路、控制器、DC/DC轉(zhuǎn)換電路，所述的燃料電池電堆經(jīng)輸出母線連接至DC/DC轉(zhuǎn)換電路，其特征是：所述的鋰電池通過雙路切換電路連接到燃料電池電堆的輸出母線，所述的控制器控制進(jìn)氣電磁閥實(shí)現(xiàn)燃料電池電堆的開啟與關(guān)閉，所述的雙路切換電路通過比較燃料電池電堆和鋰電池的電壓自動(dòng)切換至燃料電池電堆輸出或者鋰電池輸出且同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰電池的充電管理。DC/DC轉(zhuǎn)換電路保證系統(tǒng)輸出穩(wěn)定電壓。

作為優(yōu)選技術(shù)手段，所述的鋰電池為所述的控制器供電。鋰電池在為控制電路提供電源的同時(shí)，也可以為系統(tǒng)提供輸出。

當(dāng)系統(tǒng)輸出功率減小到一定程度時(shí)，控制器關(guān)閉進(jìn)氣電磁閥，燃料電池電堆逐漸停止發(fā)電，當(dāng)燃料電池電堆電壓降低到一定程度，系統(tǒng)自動(dòng)切換至鋰電池供電；當(dāng)系統(tǒng)輸出功率增加到一定程度時(shí)，控制器開啟進(jìn)氣電磁閥，燃料電池電堆逐漸開始發(fā)電，當(dāng)燃料電池電堆電壓升高到一定程度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換至燃料電池供電，同時(shí)根據(jù)負(fù)載的大小對(duì)鋰電池進(jìn)行充電管理。在應(yīng)急電源工作時(shí)，燃料電池電堆始終工作在最佳功率范圍，提高了系統(tǒng)的整機(jī)工作效率。在特殊情況下，當(dāng)燃料供氣異常時(shí)，燃料電池電堆輸出電壓下降到一定程度時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換至鋰電供電，對(duì)電堆起到自動(dòng)保護(hù)作用。

本實(shí)用新型通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改良，在應(yīng)急電源電路中增加了雙路切換電路，通過燃料電池電堆與鋰電池的自動(dòng)切換，使燃料電池電堆始終工作在最佳效率區(qū)間，提高了整個(gè)系統(tǒng)的工作效率，并對(duì)燃料電池電堆起到缺氣自動(dòng)保護(hù)作用。

附圖說明

圖1?是本實(shí)用新型的方框原理圖。

圖2?是本實(shí)用新型中的雙路切換電路原理圖。

圖中標(biāo)號(hào)說明：1-燃料電池電堆，2-氣體管路，3-進(jìn)氣電磁閥，4-鋰電池，5-雙路切換電路，6-控制器，7-?DC/DC轉(zhuǎn)換電路，8-輸出母線。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。

本實(shí)用新型的燃料電池與鋰電池雙切換型應(yīng)急電源，如圖1所示，其包括燃料電池電堆1、氣體管路2、進(jìn)氣電磁閥3、12V鋰電池4、雙路切換電路5、控制器6、DC/DC轉(zhuǎn)換電路7，燃料電池電堆1經(jīng)輸出母線8連接至DC/DC轉(zhuǎn)換電路7，鋰電池4通過雙路切換電路5連接到燃料電池電堆1的輸出母線8，控制器6控制進(jìn)氣電磁閥3實(shí)現(xiàn)燃料電池電堆1的開啟與關(guān)閉，雙路切換電路5通過比較燃料電池電堆1和鋰電池4的電壓自動(dòng)切換至燃料電池電堆1輸出或者鋰電池4輸出且同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰電池4的充電管理。鋰電池4為控制器6供電。

圖1所示應(yīng)急電源，12V鋰電池4通過雙路切換電路5與燃料電池電堆1并聯(lián)連接，然后與DC/DC轉(zhuǎn)換電路7串聯(lián)連接。系統(tǒng)工作時(shí)，控制器6控制進(jìn)氣電磁閥3的開關(guān)來控制燃料電池電堆1的啟動(dòng)與停止，雙路切換電路5根據(jù)燃料電池電堆1的輸出電壓與鋰電池4的電壓的比較自動(dòng)切換至燃料電池輸出或者鋰電池輸出。當(dāng)進(jìn)氣電磁閥3關(guān)閉后，由于缺乏燃料，燃料電池電堆1發(fā)電電壓逐漸下降，當(dāng)下降到一定程度時(shí)，雙路切換電路5自動(dòng)切換到鋰電池4供電。而當(dāng)進(jìn)氣電磁閥3開啟時(shí)，隨著燃料的注入，燃料電池電堆1開始發(fā)電，當(dāng)發(fā)電電壓上升到一定程度時(shí)，通過雙路切換電路5自動(dòng)切換到燃料電池電堆1供電，通過?DC/DC轉(zhuǎn)換電路，系統(tǒng)輸出穩(wěn)定的12V直流電。