一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源，现有单一的燃料电池系统作为应急电源时随着负载的变化燃料电池难以工作在最佳效率区间，无法获得最高效率，本实用新型专利技术将锂电池通过双路切换电路连接到燃料电池电堆的输出母线，用控制器控制进气电磁阀实现燃料电池电堆的开启与关闭，双路切换电路通过比较燃料电池电堆和锂电池的电压自动切换至燃料电池电堆输出或者锂电池输出且同时实现锂电池的充电管理。本实用新型专利技术通过燃料电池电堆与锂电池的自动切换，使燃料电池电堆始终工作在最佳效率区间，提高了整个系统的工作效率，并对燃料电池电堆起到缺气自动保护作用，延长总体续航时间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种应急电源，特别是一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源。技术背景随着工业和科学技术的快速发展，高层建筑、医院以及工厂等公共设施对供电的要求将越来越高，一旦中断供电，将造成重大的事故或经济损失。在市电中断供电时，应急电源可以向用户的重要负载进行短时供电，以避免事故和经济损失。与传统电池相比，燃料电池并非储能装置而只是能量转换装置，因此只要持续供应燃料气体，就可以获得源源不断的电能。基于燃料电池的应急电源兼具续航时间长，工作噪音低的优点，非常适合于应急供电保障。燃料电池电堆(以下简称电堆)工作时存在最佳功率区间，只有工作在最佳工作区间才能达到最高效率。因此单一的燃料电池系统作为应急电源时，随着负载的变化燃料电池难以工作在最佳效率区间，无法获得最高效率。对于风冷型电堆，由于工作时需要使用风扇进行散热，工作在小功率时效率则会更低。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有单一的燃料电池系统作为应急电源时随着负载的变化燃料电池难以工作在最佳效率区间，无法获得最高效率的缺陷，提供一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源。为达到上述目的，本技术的燃料电池与锂电池双切换型应急电源，包括燃料电池电堆、气体管路、进气电磁阀、锂电池、双路切换电路、控制器、DC/DC转换电路，所述的燃料电池电堆经输出母线连接至DC/DC转换电路，其特征是所述的锂电池通过双路切换电路连接到燃料电池电堆的输出母线，所述的控制器控制进气电磁阀实现燃料电池电堆的开启与关闭，所述的双路切换电路通过比较燃料电池电堆和锂电池的电压自动切换至燃料电池电堆输出或者锂电池输出且同时实现锂电池的充电管理。DC/DC转换电路保证系统输出稳定电压。作为优选技术手段，所述的锂电池为所述的控制器供电。锂电池在为控制电路提供电源的同时，也可以为系统提供输出。当系统输出功率减小到一定程度时，控制器关闭进气电磁阀，燃料电池电堆逐渐停止发电，当燃料电池电堆电压降低到一定程度，系统自动切换至锂电池供电；当系统输出功率增加到一定程度时，控制器开启进气电磁阀，燃料电池电堆逐渐开始发电，当燃料电池电堆电压升高到一定程度时，系统自动切换至燃料电池供电，同时根据负载的大小对锂电池进行充电管理。在应急电源工作时，燃料电池电堆始终工作在最佳功率范围，提高了系统的整机工作效率。在特殊情况下，当燃料供气异常时，燃料电池电堆输出电压下降到一定程度时，系统可以自动切换至锂电供电，对电堆起到自动保护作用。本技术通过对现有技术的改良，在应急电源电路中增加了双路切换电路，通过燃料电池电堆与锂电池的自动切换，使燃料电池电堆始终工作在最佳效率区间，提高了整个系统的工作效率，并对燃料电池电堆起到缺气自动保护作用。附图说明图I是本技术的方框原理图。图2是本技术中的双路切换电路原理图。图中标号说明1-燃料电池电堆，2-气体管路，3-进气电磁阀，4-锂电池，5-双路切换电路，6-控制器，7- DC/DC转换电路，8-输出母线。具体实施方式以下结合说明书附图对本技术做进一步说明。本技术的燃料电池与锂电池双切换型应急电源，如图I所示，其包括燃料电池电堆I、气体管路2、进气电磁阀3、12V锂电池4、双路切换电路5、控制器6、DC/DC转换电路7，燃料电池电堆I经输出母线8连接至DC/DC转换电路7，锂电池4通过双路切换电路5连接到燃料电池电堆I的输出母线8，控制器6控制进气电磁阀3实现燃料电池电堆I的开启与关闭，双路切换电路5通过比较燃料电池电堆I和锂电池4的电压自动切换至燃料电池电堆I输出或者锂电池4输出且同时实现锂电池4的充电管理。锂电池4为控制器6供电。图I所示应急电源，12V锂电池4通过双路切换电路5与燃料电池电堆I并联连接，然后与DC/DC转换电路7串联连接。系统工作时，控制器6控制进气电磁阀3的开关来控制燃料电池电堆I的启动与停止，双路切换电路5根据燃料电池电堆I的输出电压与锂电池4的电压的比较自动切换至燃料电池输出或者锂电池输出。当进气电磁阀3关闭后，由于缺乏燃料，燃料电池电堆I发电电压逐渐下降，当下降到一定程度时，双路切换电路5自动切换到锂电池4供电。而当进气电磁阀3开启时，随着燃料的注入，燃料电池电堆I开始发电，当发电电压上升到一定程度时，通过双路切换电路5自动切换到燃料电池电堆I供电，通过DC/DC转换电路，系统输出稳定的12V直流电。图2为本技术的双路切换电路原理图，电路以德州仪器的BQ24610芯片为核心，在实现双路电源自动切换的同时，可以实现12V锂电池的自动充电管理。显然，本技术的上述实施例仅仅是为清楚的说明本技术所作的举例，而并非是对本技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，而这些属于本技术的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本技术的保护范围之中。权利要求1.一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源，包括燃料电池电堆(I)、气体管路(2)、进气电磁阀(3)、锂电池(4)、双路切换电路(5)、控制器(6)、DC/DC转换电路(7)，所述的燃料电池电堆(I)经输出母线(8)连接至DC/DC转换电路(7)，其特征是所述的锂电池(4)通过双路切换电路(5 )连接到燃料电池电堆(I)的输出母线(8 )，所述的控制器(6 )控制进气电磁阀(3 )实现燃料电池电堆(I)的开启与关闭，所述的双路切换电路(5 )通过比较燃料电池电堆(I)和锂电池(4)的电压自动切换至燃料电池电堆(I)输出或者锂电池(4)输出且同时实现锂电池(4)的充电管理。2.根据权利要求I所述的燃料电池与锂电池双切换型应急电源，其特征是所述的锂电池(4)为所述的控制器(6)供电。专利摘要本技术公开了一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源，现有单一的燃料电池系统作为应急电源时随着负载的变化燃料电池难以工作在最佳效率区间，无法获得最高效率，本技术将锂电池通过双路切换电路连接到燃料电池电堆的输出母线，用控制器控制进气电磁阀实现燃料电池电堆的开启与关闭，双路切换电路通过比较燃料电池电堆和锂电池的电压自动切换至燃料电池电堆输出或者锂电池输出且同时实现锂电池的充电管理。本技术通过燃料电池电堆与锂电池的自动切换，使燃料电池电堆始终工作在最佳效率区间，提高了整个系统的工作效率，并对燃料电池电堆起到缺气自动保护作用，延长总体续航时间。文档编号H02J7/00GK202503359SQ20122009749公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月15日 优先权日2012年3月15日专利技术者戚伟, 肖铎, 赵波 申请人:浙江大学城市学院本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源，包括燃料电池电堆（1）、气体管路（2）、进气电磁阀（3）、锂电池（4）、双路切换电路（5）、控制器（6）、DC/DC转换电路（7），所述的燃料电池电堆（1）经输出母线（8）连接至DC/DC转换电路（7），其特征是：所述的锂电池（4）通过双路切换电路（5）连接到燃料电池电堆（1）的输出母线（8），所述的控制器（6）控制进气电磁阀（3）实现燃料电池电堆（1）的开启与关闭，所述的双路切换电路（5）通过比较燃料电池电堆（1）和锂电池（4）的电压自动切换至燃料电池电堆（1）输出或者锂电池（4）输出且同时实现锂电池（4）的充电管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戚伟，肖铎，赵波，
申请(专利权)人：浙江大学城市学院，
类型：实用新型
国别省市：