CN101673959A - 一种燃料电池电源管理系统 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池电源管理系统，包括燃料电池发电系统、负载和电源管理单元，电源管理单元包括低压控制器、高压控制器，启动低压电瓶、一级电压变换器、二级电压变换器、电瓶充电电路、开关I和开关II，燃料电池发电系统与二级电压变换器输入端连接，二级电压变换器输出端输出三路电源：一路通过开关II与负载连接，第二路与高压控制器连接，第三路通过电瓶充电电路与启动低压电瓶相连；所述启动低压电瓶的输出端输出二路电源：一路通过开关I与低压控制器连接，另一路通过一级电压变换器和一个二极管与二级电压变换器输入端相连。本装置可以实现燃料电池发电系统在无需外部供电的条件下启动，具有实现简单、成本低和系统结构简单等优点。

Description

一种燃料电池电源管理系统
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及燃料电池发电系统的电源管理。
背景技术
燃料电池发电系统被应用在车辆、潜艇、家用电站、UPS电源等场合时，很多场合需要燃料电池发电系统在不需要外部供电的条件下启动。现有技术中，燃料电池发电系统在启动时，需要高压启动电瓶和低压启动电瓶，高压启动电瓶给燃料电池发电系统高压控制器供电，低压启动电瓶给燃料电池发电系统低压控制器供电，待系统启动成功后，需要燃料电池发电系统给高压启动电瓶和低压启动电瓶充电，此技术方案具有系统结构复杂且硬件成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池发电系统在无需外部提供高压启动电源的条件下启动的技术方案。
本发明的技术方案是：一种燃料电池电源管理系统，包括由线路连接的燃料电池发电系统、负载和电源管理单元，电源管理单元包括低压控制器和高压控制器，低压控制器和高压控制器分别控制着燃料电池发电系统的低压元件和高压元件，其特征是所述电源管理单元还包括启动低压电瓶、一级电压变换器、二级电压变换器、电瓶充电电路、开关I和开关II，所述燃料电池发电系统通过线路与二级电压变换器输入端连接，二级电压变换器输出端输出三路电源：一路通过开关II与负载连接，第二路与高压控制器连接，第三路通过电瓶充电电路与启动低压电瓶的输入端相连；所述启动低压电瓶的输出端输出二路电源：一路由线路通过开关I与低压控制器连接，另一路通过一级电压变换器和一个二极管与二级电压变换器输入端相连。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述低压启动电瓶为12伏/50AH铅酸蓄电池。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述一级电压变换器为直流/直流变换器。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述一级电压变换器的输入电压为12伏直流，输出电压为48伏直流。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述二级电压变换器是直流/交流变换器。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述二级电压变换器的输入电压为45伏～100伏直流，输出电压为220伏交流。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述电瓶充电电路为电瓶充电器。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述电瓶充电电路的电瓶充电器的输入电压为220伏交流，最大充电电流为10A，充电电压12伏。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述开关I和开关II为负载开关继电器。
本发明所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述开关I和开关II的负载开关继电器的电压为100V，额定电流为120A。
本发明的燃料电池电源管理系统的工作程序是：当合上开关I，启动低压电瓶向外供电，低压控制器进入上电待机状态，同时，启动低压电瓶向外供的电经过一级电压变换器、二极管和二级电压变换器使高压控制器进入上电待机状态；当系统接到开机指令启动后，燃料电池发电系统处于发电状态，燃料电池发电系统的输出电压高于一级电压变换器输出电压，此时，高压控制器电源由燃料电池发电系统本身提供，同时，燃电池发电系统通过二级电压变换器和充电电路向启动低压电瓶充电；系统启动成功后，开关II吸合，燃料电池发电系统向开始负载供电，进入燃料电池发电系统和负载之间的正常运行。当系统接到关机指令，燃料电池发电系统停止功率输出，此时，燃料电池发电系统、低压控制器和高压控制器进入待机状态，燃料电池发电系统停止向启动低压电瓶充电，同时断开开关II，燃料电池发电系统停止给负载供电。
本系统与现有技术方案相比具有硬件结构简单，重量轻，且成本低和系统结构简单等优点，可以实现燃料电池发电系统在无需外部供电的条件下启动，无需高压启动电瓶和高压充电电路。
附图说明
本发明有附图二幅，其中
图1是本发明的燃料电池电源管理系统的原理框图，
图2是本发明的燃料电池电源管理系统实施例的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步说明。
燃料电池发电系统、负载和电源管理单元按图2所示的线路连接。燃料电池发电系统为5kw燃料电池发电系统。电源管理单元的低压控制器和高压控制器分别控制着燃料电池发电系统的低压元件和高压元件。燃料电池发电系统通过线路与电源管理单元的二级电压变换器输入端连接，二级电压变换器输出端输出三路电源：一路通过开关II与负载连接，第二路与高压控制器连接，第三路通过电瓶充电电路与启动低压电瓶的输入端相连；启动低压电瓶的输出端输出二路电源：一路由线路通过开关I与低压控制器连接，另一路通过一级电压变换器和一个二极管与二级电压变换器输入端相连。低压启动电瓶为12伏/50AH铅酸蓄电池。一级电压变换器为直流/直流变换器，其输入电压为12伏直流，输出电压为48伏直流，功率为500W。二级电压变换器是直流/交流变换器，其输入电压为45伏～100伏直流，输出电压为220伏交流。电瓶充电电路为电瓶充电器，其输入电压为220伏交流，最大充电电流为10A，充电电压12伏。开关I和开关II为负载开关继电器。负载开关继电器的电压为100V，额定电流为120A。
低压控制器为12伏控制器，该控制器可以检测5kw燃料电池发电系统的温度信号、压力信号、电压信号和电流信号等，同时控制5kw燃料电池发电系统的继电器、电磁阀和高压控制器的状态，根据其控制程序实现5kw燃料电池发电系统的逻辑控制；
高压控制器为1kw/220V水泵变频器和2kw/220V风机变频器，用于控制5kw燃料电池发电系统中水泵及风机的运行。

Claims (9)

1、一种燃料电池电源管理系统，包括由线路连接的燃料电池发电系统、负载和电源管理单元，电源管理单元包括低压控制器和高压控制器，低压控制器和高压控制器分别控制着燃料电池发电系统的低压元件和高压元件，其特征是所述电源管理单元还包括启动低压电瓶、一级电压变换器、二级电压变换器、电瓶充电电路、开关I和开关II，所述燃料电池发电系统通过线路与二级电压变换器输入端连接，二级电压变换器输出端输出三路电源：一路通过开关II与负载连接，第二路与高压控制器连接，第三路通过电瓶充电电路与启动低压电瓶的输入端相连；所述启动低压电瓶的输出端输出二路电源：一路由线路通过开关I与低压控制器连接，另一路通过一级电压变换器和一个二极管与二级电压变换器输入端相连。
2、根据权利要求1所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述低压启动电瓶为12伏/50AH铅酸蓄电池。
3、根据权利要求1所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述一级电压变换器为直流/直流变换器。
4、根据权利要求3所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述一级电压变换器的输入电压为12伏直流，输出电压为48伏直流。
5、根据权利要求1所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述二级电压变换器是直流/交流变换器。
6、根据权利要求5所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述二级电压变换器的输入电压为45伏～100伏直流，输出电压为220伏交流。
7、根据权利要求1所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述电瓶充电电路为电瓶充电器。
8根据权利要求7所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述电瓶充电电路的电瓶充电器的输入电压为220伏交流，最大充电电流为10A，充电电压12伏。
9、根据权利要求1所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述开关I和开关II为负载开关继电器。
10、根据权利要求9所述的燃料电池电源管理系统，其特征在于所述开关I和开关II的负载开关继电器的电压为100V，额定电流为120A。
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