CN104600344A - 一种支持热插拔的燃料电池电源结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持热插拔的燃料电池电源结构，包括机柜框架，机柜框架中的后面上设有框架对接面板，框架对接面板上设有气路接口区以及电路接口区，还包括带有自控模块的燃料电池系统，燃料电池系统中的外面设有耳架，燃料电池系统中的内面设有与框架对接面板中的各接口相对应的电池对接面板；燃料电池系统与机柜框架采用滑槽与滑轨的滑动结构相连，当耳架与机柜框架中的外边框相抵时，电池对接面板与框架对接面板中相对应的接口相抵。本发明的一种支持热插拔的燃料电池电源结构支持热插拔、安全、紧凑、环境亲和度高、维护成本低、维护便利等特点，市场前景广阔。

Description

一种支持热插拔的燃料电池电源结构

技术领域

本发明涉及燃料电池电源领域，更具体地说，是涉及一种支持热插拔的燃料电池电源结构。

背景技术

在电力设备的使用过程中，传统的电力供应系统体积大、笨重、备电时间有限且有不确定性、对环境温度要求苛刻、容易造成一次和二次环境污染。

燃料电池电源系统现在广泛的应用于军事、发电、机动车、移动设备、医疗、居民生活领域，替代老式发电方式、柴油发电机和铅酸电池等。燃料电池电源系统具有能量转化效率高、环境亲和度高、体积小、安装地点灵活、建设周期短、维护成本低的优点，是未来电源发展的趋势。目前的燃料电池电源系统是按照单装机容量进行设计制作，后续扩展便利性差、不支持热插拔；燃料电池系统持续运转，对使用寿命的不良影响大。

发明内容

针对现有技术中存在的燃料电池电源系统扩展便利性低、不支持热插拔、使用寿命低等缺陷，本发明的目的是提供一种支持热插拔的燃料电池电源结构。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种支持热插拔的燃料电池电源结构，包括机柜框架，所述机柜框架中的后面上设有框架对接面板，所述框架对接面板上设有气路接口区以及电路接口区，

所述气路接口区包括与外部冷却系统相连的冷却入气口及出气口，与外部氢气供应系统相连的氢气入气口及出气口，与外部空气供应系统相连的空气入气口及出气口；

所述电路接口区包括与用电设备相连的电源接口，与智能主控模块相连的通讯接口；

还包括带有自控模块的燃料电池系统，所述燃料电池系统中的外面设有耳架，所述燃料电池系统中的内面设有与框架对接面板中的各接口相对应的电池对接面板；`

所述燃料电池系统与所述机柜框架采用滑槽与滑轨的滑动结构相连，当所述耳架与所述机柜框架中的外边框相抵时，所述电池对接面板与所述框架对接面板中相对应的接口相抵。

所述框架对接面板上气路接口区内的任意一个接口外均设有用于气密封的密封圈。

所述框架对接面板上电路接口区内的任意一个接口的内侧还通过压簧与固设于框架对接面板上的压簧底座相连。

所述框架对接面板上电路接口区内的接口与所述电池对接面板上电路接口区内的相对应接口采用公、母接头相匹配的结构相连接。

所述公接头包括插杆，所述插杆的内端设有顶盖；所述母接头包括插入腔，所述插入腔的横截面形状与所述插杆的横截面形状相匹配，当所述插杆的外端伸入插入腔时，所述顶盖与所述插入腔的侧壁相抵；所述插入腔的侧壁外还设有弹簧卡圈。

所述插入腔的外端还设有喇叭形开口。

与现有技术相比，采用本发明的一种支持热插拔的燃料电池电源结构具有以下的有益技术效果：

1)支持热插拔、安全、紧凑、环境亲和度高、维护成本低、维护便利等特点，市场前景广阔；

2)冷却、氢气、空气供应系统与燃料电池系统连接采用平面对接、橡胶圈密封结构进行连接，拆装方便，安全性高。

附图说明

图1是本发明的实施例1应用的原理示意图；

图2是图1中的燃料电池系统置于机柜框架时的主视图；

图3是图2的立体示意图；

图4是图3中的框架对接面板的主视图；

图5是图3中的电池对接面板的主视图；

图6是图3中的框架对接面板的立体示意图；

图7是图6中的框架对接面板的俯视图；

图8是图3中的燃料电池系统的立体示意图；

图9是本发明的实施例2中的燃料电池系统与机柜框架的立体示意图；

图10是图9中的框架对接面板的主视图；

图11是图9中的电池对接面板的主视图；

图12是图9中的框架对接面板的立体示意图；

图13是图12中的框架对接面板的俯视图；

图14是图9中的燃料电池系统的立体示意图；

图15是实施例2中的插杆插入插杆腔时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

请参阅图1至图8所示的一种能够配置的燃料电池电源系统，包括机柜11，机柜11内设有智能主控模块12以及若干个机柜框架13；其中一个机柜框架与一个带有自控模块的燃料电池系统组成本发明的支持热插拔的燃料电池电源结构。

机柜框架13呈中空的方体结构，机柜框架13中的后面上设有框架对接面板14，框架对接面板14上设有气路接口区以及电路接口区，

气路接口区包括与外部冷却系统相连的冷却入气口及出气口，与外部氢气供应系统相连的氢气入气口及出气口，与外部空气供应系统相连的空气入气口及出气口；上述每个接口外均设有用于气密封的密封圈20。

电路接口区包括与用电设备50相连的电源接口，与智能主控模块12相连的通讯接口；

还包括带有自控模块的燃料电池系统15，燃料电池系统15中的外面设有耳架16，燃料电池系统15中的内面设有与框架对接面板14中的各接口相对应的电池对接面板17；`

燃料电池系统的两侧设有滑轨18，机柜框架的两侧设有滑槽19，燃料电池系统与机柜框架采用滑轨插入滑槽的滑动结构相连，当耳架与所述机柜框架中的外边框相抵时并通过螺钉51固定后，电池对接面板17与框架对接面板14中相对应的接口相抵。

为了使电路接口区内的每个接口更好的连接，框架对接面板14上电路接口区内的任意一个接口的内侧还通过压簧21与固设于框架对接面板14上的压簧底座22相连。

如图1所示，在机柜中可预置多个机柜框架，便于燃料电池电源系统的扩展。将需要的燃料电池系统15通过两个对接面板安装在机柜框架内，与外部的氢气供应系统、空气供应系统、冷却供应系统相连，提供燃料电池系统15工作所必需的冷却物质、氢气和空气。同时接通通讯接口，燃料电池系统15中的自控模块将燃料电池信号反馈给智能主控模块12，智能主控模块12分析供电需求重新制定各燃料电池系统15的工作量，通过通讯协议对各个燃料电池系统中的自控模块进行调配，自控模块控制对应的燃料电池系统进行工作，按要求进行输出功率。当本发明的燃料电池电源系统中某一个燃料电池系统因故障停止工作时，智能主控模块12根据各自控模块的反馈，对在线资源进行重新调配，通过通讯协议下达调配任务，自控模块接到信号后，调整燃料电池系统的输出，从而保证整个燃料电池电源系统的稳定性。燃料电池电源系统的输出功率要求增加时，只需在整个系统上增加燃料电池系统，智能主控模块接到反馈后重新进行调配，满足输出需求。在燃料电池运行过程中，由自控模块根据与其相应的燃料电池系统的工作状态调整该燃料电池系统的温度及进气量。

如图1所示，燃料电池电源系统采用间歇启停模式进行工作：燃料电池系统配置数量采用N+M(N≥1、M≥1)模式，例如：每个燃料电池系统的输出功率为1kW,当用电设备的功率需求为5kW时，要求电源系统至少配置6个燃料电池系统。智能主控模块对6个燃料系统的自控模块进行调配，命令其中五个燃料电池系统进行工作，保证5kW的功率输出。同时智能主控模块启动间歇启停模式，每隔一定时间，对工作的燃料电池系统进行调配，确保燃料电池系统不进行长时间连续工作，提高燃料电池系统的使用寿命。

本实施例还具有以下特点：

1)具有可快速扩展、支持热插拔、安全、紧凑、环境亲和度高、维护成本低、维护便利等特点，市场前景广阔。

2)本发明的燃料电池电源系统由一个或多个燃料电池系统组成，通过增加或减少燃料电池系统达到对容量的调控；燃料电池系统采用机架式结构，维修更换简单方便；燃料电池系统通过带预制力的接口对接完成电路的连接，接触可靠、安全性高。

3)在系统运行不停止的状况下支持热插拔。采用多个燃料电池系统并联时，通过智能智控模块对系统进行智能调控，保证系统具有较高的可靠性，某一燃料电池系统的损坏不会影响整个电源的工作。

4)冷却、氢气、空气供应系统与燃料电池系统连接采用平面对接、橡胶圈密封结构进行连接，拆装方便，安全性高。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处仅在于：框架对接面板上电路接口区内的接口与所述电池对接面板上电路接口区内的相对应接口采用公、母接头相匹配的结构相连接。

例如以图9至图15为例，框架对接面板上电路接口区内的接口采用母接头，母接头包括插入腔33；电池对接面板上电路接口区内的相对应接口采用公接头，公接头包括插杆31，插杆31的内端设有顶盖32，插入腔的横截面形状与所述插杆的横截面形状相匹配，当插杆的外端伸入插入腔时，顶盖与插入腔的侧壁相抵；插入腔的侧壁外还设有弹簧卡圈34。

为了便于插杆的导入，插入腔的外端还设有喇叭形开口。

其余内容均与实施例1中所述相同。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的目的，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求的范围内。

Claims (6)

1.一种支持热插拔的燃料电池电源结构，其特征在于，

包括机柜框架，所述机柜框架中的后面上设有框架对接面板，所述框架对接面板上设有气路接口区以及电路接口区，

所述气路接口区包括与外部冷却系统相连的冷却入气口及出气口，与外部氢气供应系统相连的氢气入气口及出气口，与外部空气供应系统相连的空气入气口及出气口；

所述电路接口区包括与用电设备相连的电源接口，与智能主控模块相连的通讯接口；

还包括带有自控模块的燃料电池系统，所述燃料电池系统中的外面设有耳架，所述燃料电池系统中的内面设有与框架对接面板中的各接口相对应的电池对接面板；`

所述燃料电池系统与所述机柜框架采用滑槽与滑轨的滑动结构相连，当所述耳架与所述机柜框架中的外边框相抵时，所述电池对接面板与所述框架对接面板中相对应的接口相抵。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电源结构，其特征在于，

所述框架对接面板上气路接口区内的任意一个接口外均设有用于气密封的密封圈。

3.根据权利要求1所述的燃料电池电源结构，其特征在于，

所述框架对接面板上电路接口区内的任意一个接口的内侧还通过压簧与固设于框架对接面板上的压簧底座相连。

4.根据权利要求1所述的燃料电池电源结构，其特征在于，

所述框架对接面板上电路接口区内的接口与所述电池对接面板上电路接口区内的相对应接口采用公、母接头相匹配的结构相连接。

5.根据权利要求4所述的燃料电池电源结构，其特征在于，

所述公接头包括插杆，所述插杆的内端设有顶盖；所述母接头包括插入腔，所述插入腔的横截面形状与所述插杆的横截面形状相匹配，当所述插杆的外端伸入插入腔时，所述顶盖与所述插入腔的侧壁相抵；所述插入腔的侧壁外还设有弹簧卡圈。

6.根据权利要求5所述的燃料电池电源结构，其特征在于，

所述插入腔的外端还设有喇叭形开口。