CN106910917B - 管式sofc燃料电池控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管式SOFC燃料电池控制系统，特点是包括电堆、燃料罐、燃料罐阀门、定压阀门、第一至第四开关、PAL控制系统、采样电路、显示模块、驱动模块、气泵结构、压力变送模块、点火脉冲发生器、温感器、锂离子电池及止回二极管；电堆中设有陶瓷管、点火器及燃气喷嘴；燃料罐通过一路与陶瓷管连接，另一路与燃气喷嘴连接；PAL控制系统分别与采样电路、显示模块及驱动模块连接，驱动模块驱动第一至第四开关；气泵结构与电堆的内部连通；锂离子电池与第二开关串联后与负载并联，负载通过第一开关及止回二极管与电堆的连接，电堆及负载与采样电路连接。其优点为：可以控制燃料电池及锂离子电池的供电状态，保证向负载提供充足的电力。
Description
技术领域
本发明涉及一种管式SOFC燃料电池控制系统。
背景技术
目前，锂离子电池是将电性物质贮存在电池内部，并通过电性物质实现可充放电的功能；因为这些功能，导致锂电池应用受到局限性，即一是大量的电能存蓄在壳体内，壳体的容量有限，导致锂电池内的电能有限；二是锂电池充电时，需要较长的时间，使用不方便；
燃料电池属非储电性物质，它在一定条件下实现能量催化转换作用，燃料电池是把化学能转化为电能的能量转换器；燃料电池工作时，需要保持燃料和空气供给就能连续地发电，才能有效的减少废气产生及提高发电效率。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种管式SOFC燃料电池控制系统，其结合了燃料电池及锂离子电池的特性，能根据负载的工作状态调整及控制燃料电池及锂离子电池供电状态，从而保证向负载提供充足的电力，使用时间长，使用方便。
为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种管式SOFC燃料电池控制系统，其特征在于包括：
电堆；在所述电堆中设有陶瓷管、点火器及燃气喷嘴；所述点火器点燃燃气喷嘴处的燃气；
燃料罐、燃料罐阀门、定压阀门、第三开关及第四开关；所述燃料罐的出料口通过燃料罐阀门及定压阀门后一路通过第三开关与陶瓷管的进料口连通，另一路通过第四开关与燃气喷嘴的进料口连通；
PAL控制系统、采样电路及显示模块；所述PAL控制系统接收采样电路输出的信号并处理，所述显示模块接收PAL控制系统输出的信号并显示；
气泵结构；所述气泵结构的出气口与电堆的内部连通，所述PAL控制系统控制气泵结构的工作状态；
压力变送模块；所述压力变送模块分别与燃料罐及PAL控制系统连接，PAL控制系统通过压力变送模块检测燃料罐内燃料的存量；
点火脉冲发生器；所述点火脉冲发生器分别与点火器及PAL控制系统电连接，PAL控制系统通过点火脉冲发生器控制点火器打开或关闭；
温感器；所述温感器设在陶瓷管旁，温感器与采样电路电连接，PAL控制系统通过采样电路监测电堆的温度；
锂离子电池、止回二极管、第一开关及第二开关；所述锂离子电池与第二开关串联后与负载并联，负载通过第一开关及止回二极管与电堆的输出端连接，所述电堆的输出端还与采样电路的输入端连接，所述PAL控制系统通过采样电路监测电堆的状态，负载与采样电路的输入端连接，PAL控制系统通过采样电路能检测负载的工作状态；以及
驱动模块；所述驱动模块接收PAL控制系统输出的信号并驱动第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。
在本技术方案中，所述第一开关及第二开关均是继电器。
在本技术方案中，所述第三开关及第四开关均是电磁阀。
在本技术方案中，所述气泵结构包括气泵及气泵继电器；所述气泵与气泵继电器串联，气泵继电器与驱动模块的输出端连接，PAL控制系统通过气泵继电器控制气泵的工作状态。
本发明与现有技术相比的优点为：其结合了燃料电池及锂离子电池的特性，用户根据负载的工作状态可以控制燃料电池及锂离子电池的供电状态，从而保证向负载提供充足的电力，使用时间长，使用方便。
附图说明
图1是本发明的电路及气路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对与这些实施方式的说明用与帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”及“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，其是一种管式SOFC燃料电池控制系统，包括：
电堆2；在所述电堆2中设有陶瓷管3、点火器21及燃气喷嘴20；所述点火器21能点燃燃气喷嘴20处的燃气；
燃料罐16、燃料罐阀门17、定压阀门22、第三开关18及第四开关19；所述燃料罐16的出料口通过燃料罐阀门17及定压阀门22后一路通过第三开关18与陶瓷管3的进料口连通，另一路通过第四开关19与燃气喷嘴20的进料口连通；
PAL控制系统10、采样电路11、显示模块13及驱动模块14；所述PAL控制系统10接收采样电路11输出的信号并处理，所述显示模块13接收PAL控制系统10输出的信号并显示；
气泵结构；所述气泵结构的出气口与电堆2的内部连通，所述PAL控制系统10控制气泵结构的工作状态；
压力变送模块15；所述压力变送模块15分别与燃料罐16及PAL控制系统10连接，PAL控制系统10通过压力变送模块15检测燃料罐16内燃料的存量；
点火脉冲发生器12；所述点火脉冲发生器12分别与点火器21及PAL控制系统10电连接，PAL控制系统10通过点火脉冲发生器12控制点火器21打开或关闭；
温感器24；所述温感器24设在陶瓷管3旁，温感器24与采样电路11电连接，PAL控制系统10通过采样电路11监测电堆2的温度；以及
锂离子电池7、止回二极管4、第一开关5及第二开关6；所述锂离子电池7与第二开关6串联后与负载9并联，负载9通过第一开关5及止回二极管4与电堆2的输出端连接，所述电堆2的输出端还与采样电路11的输入端连接，所述PAL控制系统10通过采样电路11监测电堆2的状态，负载9与采样电路11的输入端连接，PAL控制系统10通过采样电路11能检测负载9的工作状态；以及
驱动模块14；所述驱动模块14接收PAL控制系统10输出的信号并驱动第一开关5、第二开关6、第三开关18及第四开关19。
工作时，当SOFC燃料电池系统冷启动时，开启燃料罐阀门17，调整燃料罐阀门17使定压阀门22的气压阀值0.12MP-0.13MP之间，再通过控制PAL控制系统10合上第四开关19、启动点火器21及启动气泵结构，温感器24检测电堆2是否持续温升，如无持续温升，关断燃料罐阀门17，检查燃料情况；如电堆2持续温升,等待电堆2温度上升至500℃，电堆温度到500℃后，PAL控制系统10断开第四开关19及关闭点火器21，并合上第三开关18、第一开关5，从而使电堆2向负载9供电，PAL控制系统10通过控制气泵结构的风量来控制电堆2工作温度保持在650℃-750℃之；
当负载9的工作功率大于电堆2输出功率的90%时，PAL控制系统合上第二开关6，从而使锂离子电池7及电堆2共同向负载9供电；当负载9的工作功率小于电堆2输出功率的90%时，继续合上第二开关6，电堆2能同时向锂离子电池7充电，当锂离子电池7电量充满后，PAL控制系统断开第二开关6；
当SOFC燃料电池处于工作状态但电堆2温度小于500℃时，PAL控制系统10再次开启第四开关19及点火器21对电堆2进行加热；
当SOFC燃料电池停止向负载9供电时，PAL控制系统10断开第一开关5及第三开关18，并打开第四开关19及开启点火器21，从而使电堆2进入保温状态；
当PAL控制系统10检测电堆2的输出功率，低于额定输出功率的80%，且检测电堆2温度大于650℃，一级报警；PAL控制系统检测电堆2的输出功率，低于额定输出功率的80%，且检测电堆2温度在550℃-650℃之间时，二级报警；当PAL控制系统检测电堆2的输出功率，低于额定输出功率的80%，且检测电堆2温度小于500℃，三级报警，并停止电堆2工作；
PAL控制系统10检测压力变送模块，当压力小于0.25MP时，一级报警；当压力小于0.15MP时，二级报警；当压力小于0.13MP时，三级报警，PAL控制系统10打开第一开关5，并使电堆2停止工作，由锂离子电池7向负载9供电。
在本实施例中，所述第一开关5及第二开关6均是继电器。
在本实施例中，所述第三开关18及第四开关19均是电磁阀。
在本实施例中，所述气泵结构包括气泵1及气泵继电器8；所述气泵1与气泵继电器8串联，气泵继电器8与驱动模块14的输出端连接，PAL控制系统10通过气泵继电器8控制气泵1的工作状态。
以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限与所描述的实施方式。对与本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种管式SOFC燃料电池控制系统，其特征在于包括：
电堆（2）；在所述电堆（2）中设有陶瓷管（3）、点火器（21）及燃气喷嘴（20）；所述点火器（21）点燃燃气喷嘴（20）处的燃气；
燃料罐（16）、燃料罐阀门（17）、定压阀门（22）、第三开关（18）及第四开关（19）；所述燃料罐（16）的出料口通过燃料罐阀门（17）及定压阀门（22）后一路通过第三开关（18）与陶瓷管（3）的进料口连通，另一路通过第四开关（19）与燃气喷嘴（20）的进料口连通；
PAL控制系统（10）、采样电路（11）及显示模块（13）；所述PAL控制系统（10）接收采样电路（11）输出的信号并处理，所述显示模块（13）接收PAL控制系统（10）输出的信号并显示；
气泵结构；所述气泵结构的出气口与电堆（2）的内部连通，所述PAL控制系统（10）控制气泵结构的工作状态；
压力变送模块（15）；所述压力变送模块（15）分别与燃料罐（16）及PAL控制系统（10）连接，PAL控制系统（10）通过压力变送模块（15）检测燃料罐（16）内燃料的存量；
点火脉冲发生器（12）；所述点火脉冲发生器（12）分别与点火器（21）及PAL控制系统（10）连接，PAL控制系统（10）通过点火脉冲发生器（12）控制点火器（21）打开或关闭；
温感器（24）；所述温感器（24）设在陶瓷管（3）旁，温感器（24）与采样电路（11）电连接，PAL控制系统（10）通过采样电路（11）监测电堆（2）的温度；以及
锂离子电池（7）、止回二极管（4）、第一开关（5）及第二开关（6）；所述锂离子电池（7）与第二开关（6）串联后与负载（9）并联，负载（9）通过第一开关（5）及止回二极管（4）与电堆（2）的输出端连接，所述电堆（2）的输出端还与采样电路（11）的输入端连接，所述PAL控制系统（10）通过采样电路（11）监测电堆（2）的状态，负载（9）与采样电路（11）的输入端连接，PAL控制系统（10）通过采样电路（11）能检测负载（9）的工作状态；以及
驱动模块（14）；所述驱动模块（14）接收PAL控制系统（10）输出的信号并驱动第一开关（5）、第二开关（6）、第三开关（18）及第四开关（19）。
2.根据权利要求1所述的管式SOFC燃料电池控制系统，其特征在于所述第一开关（5）及第二开关（6）均是继电器。
3.根据权利要求1所述的管式SOFC燃料电池控制系统，其特征在于所述第三开关（18）及第四开关（19）均是电磁阀。
4.根据权利要求1所述的管式SOFC燃料电池控制系统，其特征在于所述气泵结构包括气泵（1）及气泵继电器（8）；所述气泵（1）与气泵继电器（8）串联，气泵继电器（8）与驱动模块（14）的输出端连接，PAL控制系统（10）通过气泵继电器（8）控制气泵（1）的工作状态。
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