CN102097637A - 一种燃料电池系统能量管理架构系统 - Google Patents

Abstract

一种燃料电池系统能量管理架构系统，包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2、系统输出电源、高压工作部件、低压工作部件和多路输出变压电源。启动电瓶连接开关K，开关K分别连接继电器K1与低压工作部件。继电器K1依次连接二极管D1、多路输出变压电源。燃料电池输出端依次连接二极管D2和继电器K2，继电器K2另一端分别连接多路输出变压电源与系统输出电源。多路输出变压电源低压端输出连接低压工作部件，高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端。继电器由控制器控制开关。本系统具有实现成本低、结构简单、操作方便、泛用性强、安全可靠等优点。

Description

一种燃料电池系统能量管理架构系统

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内部架构管理系统。

背景技术

现有技术中的燃料电池发电系统，其工作过程中输出电压，一般不是燃料电池发电系统中各元件所需的电压，故需要进行电压等级转换，如专利ZL200920016349.9和ZL201010108281.4所公开的技术，燃料电池发电系统内部都经至少三次电压等级变换，即：启动过程中启动电瓶经电压变换带动燃料电池系统工作；燃料电池系统工作后，燃料电池输出电压分别经两次电压变换供燃料电池发电系统内部高压工作部件与低压工作部件工作。现有技术的不足是：系统内部电压等级过多，在电压等级转换中比例性的消耗了一部分功率，造成电能浪费；系统结构复杂、效率较低、泛用性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池系统能量管理架构方案，克服传统技术的不足。

本发明的技术方案是：一种燃料电池系统能量管理架构系统，包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2和系统输出电源，其特征在于所述燃料电池系统能量管理架构系统内部的工作部件分为AC220V高压工作部件与DC24V低压工作部件两部分，所述燃料电池系统能量管理架构系统还包括多路输出变压电源，多路输出变压电源设有一个输入端、一个高压输出端和一个低压输出端；所述启动电瓶输出端连接开关K一端，开关K另一端分别连接继电器K1一端和低压工作部件，继电器K1另一端依次连接二极管D1、多路输出变压电源输入端；所述燃料电池输出端依次连接二极管D2和继电器K2一端，继电器K2另一端分别连接多路输出变压电源输入端与系统输出电源输入端；所述多路输出变压电源低压输出端连接低压工作部件，多路输出变压电源高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端；充电器输出端连接继电器K3一端，继电器K3另一端连接启动电瓶；继电器K1、继电器K2和继电器K3的控制部分与控制器相连，根据控制策略控制继电器开关。

本发明所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述高压工作部件的电压为AC220V，低压工作部件的电压为DC24V。

本发明所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述启动电瓶为24伏/10AH-30AH锂电池。

本发明所述的一种燃料电池电源能量管理与架构方案，其特征在于所述多路输出变压电源输入为DC20V-DC150V，高压输出端输出为AC220V，低压输出端输出为DC24V。

本发明的燃料电池管理系统的工作程序是：闭合开关K，燃料电池系统低压部分上电，系统中低压工作部件及控制器进入上电状态。控制器根据控制策略控制继电器K1闭合，多路输出变压电源开始工作，高压输出端输出高压工作部件需要的电压，系统中高压工作部件进入工作状态。高压工作部件在控制器控制下工作，启动燃料电池。当燃料电池正常工作后，控制器闭合继电器K2，断开继电器K1，启动电瓶停止工作，燃料电池系统取代启动电瓶为多路输出变压电源供电。多路输出变压电源两输出端分别为高压工作部件与低压工作部件供电。燃料电池系统启动完成。当需要燃料电池发电系统供电时，闭合系统输出电源上的系统输出开关，燃料电池发电系统开始向外部供电。其中，系统内部二极管D1防止了燃料电池输出的高电压进入低压电路中。

如需不同等级输出电压，可通过更换系统输出电源变换模块，如原系统输出电源模块为：输入：DC90V-DC150V输出：AC220V，将其更换为：输入：DC90V-DC150V输出：DC48V，从而实现系统不同电压等级输出。

本系统与现有技术方案相比具有以下有益效果：

1.简化了结构，减少了系统内部电压等级，从而提高了系统可靠性和燃料电池发电系统效率。

2.结构的简化和电压等级的减少，降低了系统成本。

3.通过更换系统输出电源模块，可很方便的变换燃料电池发电系统输出电压等级。提高了燃料电池发电系统的泛用性。

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发电系统的原理框图。

图2是本发明的燃料电池发电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。

实施例包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2、多路输出变压电源、高压工作部件、低压工作部件和系统输出电源，多路输出变压电源，多路输出变压电源设有一个输入端、一个AC220V高压输出端和一个DC24V低压输出端；启动电瓶输出端连接开关K一端，开关另一端分别连接继电器K1一端和低压工作部件，继电器K1另一端依次连接二极管D1、多路输出变压电源输入端；燃料电池输出端依次连接二极管D2、继电器K2一端、继电器K2另一端分别连接多路输出变压电源输入端与系统输出电源输入端；多路输出变压电源低压输出端连接低压工作部件，多路输出变压电源高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端；充电器输出端连接继电器K3，继电器K3另一端连接启动电瓶；继电器K1、继电器K2和继电器K3的控制部分与控制器相连，根据控制策略控制继电器开关。系统输出电源如图2所示。开关K为手动开关。继电器K1和K3为LY2J常开继电器，继电器K2为EV200AAA常开继电器，继电器K1、继电器K2和继电器K3统一由控制器根据程序控制。启动电瓶为DC24V/30AH锂电池。燃料电池功率为15KW。多路输出变压电源功率3.5KW输入范围为DC20V-DC150V，输出分为两路，分别为AC220V(工作范围DC20V-DC150V)与DC24V(工作范围DC90V-DC150V)。系统输出电源功率10KW输入范围为DC90V-DC150V，输出为AC220V。充电器为DC24V/5AH。高压工作部件统一工作电压为AC220V。低压工作部件统一工作电压为DC24V。

Claims (4)

1.一种燃料电池系统能量管理架构系统，包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2和系统输出电源，其特征在于所述燃料电池系统能量管理架构系统内部的工作部件分为AC220V高压工作部件与DC24V低压工作部件两部分，所述燃料电池系统能量管理架构系统还包括多路输出变压电源，多路输出变压电源设有一个输入端、一个高压输出端和一个低压输出端；所述启动电瓶输出端连接开关K一端，开关K另一端分别连接继电器K1一端和低压工作部件，继电器K1另一端依次连接二极管D1、多路输出变压电源输入端；所述燃料电池输出端依次连接二极管D2和继电器K2一端，继电器K2另一端分别连接多路输出变压电源输入端与系统输出电源输入端；所述多路输出变压电源低压输出端连接低压工作部件，多路输出变压电源高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端；充电器输出端连接继电器K3一端，继电器K3另一端连接启动电瓶；继电器K1、继电器K2和继电器K3的控制部分与控制器相连，根据控制策略控制继电器开关。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述高压工作部件的电压为AC220V，低压工作部件的电压为DC24V。

3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述启动电瓶为24伏/10AH-30AH锂电池。

4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电源能量管理与架构方案，其特征在于所述多路输出变压电源输入为DC20V-DC150V，高压输出端输出为AC220V，低压输出端输出为DC24V。

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