CN212811312U - 一种氢燃料电池充电控制装置 - Google Patents

Abstract

一种氢燃料电池充电控制装置，包括氢燃料电池电磁阀；还具有时间控制电路、检测电路；氢燃料电池电磁阀内部阀芯是常开式结构；时间控制电路、检测电路安装在电气控制箱内；并和电磁阀、氢燃料电池电性连接。本新型充电中，时控开关得电工作后会每间隔一定时间输出电源进入时间控制电路的两只继电器电源输入两端，精确对蓄电池实时已经充电的电压进行检测，防止氢燃料电池输出电源的电压对蓄电池电压检测带来的影响。在蓄电池充满电后，能自动断开蓄电池和氢燃料电池电源输出端之间，并自动关闭氢燃料电池的氢气输入阀门，使氢燃料电池停止工作，达到了智能化控制目的，防止了不必要的能源浪费，并给管理人员带来了方便。

Description

一种氢燃料电池充电控制装置

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池领域，特别是一种氢燃料电池充电控制装置。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，其具有电能转化效率高(理论上的发电效率可达到85％～90％)以及环保等优点，因此在国防、交通、工业中均具有较为广泛的应用。燃料电池由于单个电池电压低，一般在1.2V左右，主要结构是由多只单电池串联而成，构成燃料电池组，电压越高串联的单只单电池只数越多。采用氢气作为燃料的燃料电池，相较于其他燃料电池，具有较高的功率密度，以及排出的副产物为水或者水蒸气，对环境没有任何污染，因此在燃料电池中应用很多。

在一些没有电源供给的地方，有使用其他外用移动电源充电的需要，比如说野外建立的通信基站还没有架设好供电线路采用蓄电池供电、蓄电池需要充电，或者应急通信设备蓄电池需要进行充电(应急通信设备用电量不高，采用其他移动电源直接供电会导致电能浪费)，再比如说供电区域因较大故障一段时间内，不能供电是经备用蓄电池组供电，备用蓄电池使用一段时间后亏电需要充电等等，不一而论。移动式(比如车载)氢燃料电池由于移动方便、效率高等优势，应用于移动充电具有一定的优势(比如专利名称一种氢燃料电池充电器，专利号201320886586.7的专利)。目前的氢燃料电池作为充电电源在现场蓄电池充满电后，是通过人为方式关闭氢燃料电池(主要关闭氢气输入就能控制氢燃料电池停止工作)，由于需要管理人员到现场操作，会给管理人员带来不便，且蓄电池充满电后管理人员没有及时关闭氢燃料电池时会造成不必要的能源浪费。

实用新型内容

为了克服现有氢燃料电池用于蓄电池充电因结构所限，蓄电池充满电后需要管理人员到现场关闭氢燃料电池，蓄电池充满电后，管理人员没有及时关闭氢燃料电池时会造成不必要能源浪费的弊端，本实用新型提供了在充电中会每间隔一定时间断开氢燃料电池电源输出端和蓄电池的电源，精确对蓄电池实时已经充电的电压进行检测，防止氢燃料电池输出电源的电压对检测带来的影响，在蓄电池充满电后能自动断开蓄电池和氢燃料电池电源输出端之间，并自动关闭氢燃料电池的氢气输入阀门，使氢燃料电池停止工作，达到了智能化控制目的，防止了不必要的能源浪费，并给管理人员带来了方便的一种氢燃料电池充电控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种氢燃料电池充电控制装置，包括氢燃料电池电磁阀、电源插座；其特征在于还具有时间控制电路、检测电路；所述氢燃料电池电磁阀内部阀芯是常开式结构；所述时间控制电路、检测电路安装在电气控制箱内；所述时间控制电路电源输入两端和氢燃料电池的正负两极电源输出端分别电性连接，检测电路的电源输出两端和电磁阀的电源输入两端分别电性连接，检测电路电源输入两端和时间控制电路的控制信号电源输出两端分别电性连接；所述时间控制电路的电源输出两端和电源插座两个接线端分别电性连接，时间控制电路的触发信号输出端和检测电路的信号输入端电性连接，所需充电蓄电池的充电插头插入充电插座内。

进一步地，所述时间控制电路包括时控开关和继电器，其间经电路板布线连接，时控开关的正极电源输入端和第二只继电器控制电源输入端连接，时控开关的正极电源输出端和两只继电器正极电源输入端连接，时控开关负极电源输出端和第一只继电器负极电源输入端连接，时控开关的负极电源输入端和第二只继电器负极电源输入端连接。

进一步地，所述检测电路包括NPN三极管、可控硅、电阻、继电器、可调电阻、PNP三极管、PNP三极管，其间经电路板布线连接，PNP三极管发射极和可控硅阳极、继电器控制电源输入端连接，PNP三极管集电极和电阻一端连接，电阻另一端和可控硅控制极连接，可控硅阴极和继电器正极电源输入端连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端连接，NPN三极管基极和可调电阻一端连接。

本实用新型有益效果是：本新型蓄电池需要充电时，直接把蓄电池的充电插头插入充电插座内，氢燃料电池工作时输出的电源就可为蓄电池充电。充电中，时控开关得电工作后会每间隔一定时间输出电源进入时间控制电路的两只继电器电源输入两端(比如每间隔5分钟输出2秒钟电源，每次2秒钟停止为蓄电池充电，不会对蓄电池整体充电时间带来影响)，这样时间控制电路会每间隔一定时间断开氢燃料电池和蓄电池之间，精确对蓄电池实时已经充电的电压进行检测，防止氢燃料电池输出电源的电压对蓄电池电压检测带来的影响。本新型中，在蓄电池充满电后，能自动断开蓄电池和氢燃料电池电源输出端之间，并自动关闭氢燃料电池的氢气输入阀门，使氢燃料电池停止工作，达到了智能化控制目的，防止了不必要的能源浪费，并给管理人员带来了方便。基于上述，本新型具有好的应用前景。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型结构示意框图：

图2是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1中所示，一种氢燃料电池充电控制装置，包括氢燃料电池电磁阀1，电磁阀1串联在氢气管2(另一端和氢气罐经管道连接)和氢燃料电池的进氢气管道之间；还具有时间控制电路3、检测电路4；所述氢燃料电池电磁阀1内部阀芯是常开式结构；所述时间控制电路3、检测电路4安装在电路板上，电路板安装在电气控制箱内。

图2中所示，时间控制电路包括时控开关A和继电器K1及K2，其间经电路板布线连接，时控开关A的正极电源输入端1脚和第二只继电器K2控制电源输入端连接，时控开关A的正极电源输出端3脚和两只继电器K1及K2正极电源输入端连接，时控开关A负极电源输出端4脚和第一只继电器K1负极电源输入端连接，时控开关A的负极电源输入端2脚和第二只继电器K2负极电源输入端连接。检测电路包括NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、可控硅VS、电阻R1、继电器K3、可调电阻RP，其间经电路板布线连接，PNP三极管Q2发射极和可控硅VS阳极、继电器K3控制电源输入端连接，PNP三极管Q2集电极和电阻R1一端连接，电阻R1另一端和可控硅VS控制极连接，可控硅VS阴极和继电器K3正极电源输入端连接，NPN三极管Q1集电极和PNP三极管Q2基极连接，NPN三极管Q1发射极和继电器K3负极电源输入端连接，NPN三极管Q1基极和可调电阻RP一端连接。所述时间控制电路电源输入两端继电器K2控制电源输入端及负极电源输入端和氢燃料电池G1的正负两极电源输出端分别经导线连接，检测电路的电源输出两端继电器K3常开触点端及负极电源输入端和电磁阀DC的电源输入两端分别经导线连接，检测电路电源输入两端PNP三极管Q2发射极、NPN三极管Q1发射极和时间电路的控制信号电源输出端继电器K1常闭触点端及继电器K2负极电源输入端分别经导线连接；所述时间控制电路的电源输出两端继电器K1常闭触点端、时控开关A的2脚和电源插座CZ两个接线端分别经导线连接，时间控制电路的触发信号输出端继电器K2常开触点端和检测电路的信号输入端可调电阻RP另一端经导线连接，所需充电蓄电池G的充电插头CT插入充电插座CZ内。

图1、2所示，本新型蓄电池G(比如24V蓄电池)充电时，将蓄电池充电插头CT插入充电插座CZ内，然后管理人员起动氢燃料电池G1(比如为24V蓄电池充电的氢燃料电池，正常情况下蓄电池G约5小时充满电)后就不再进行任何操作，整体电路进入自动为蓄电池G充电状态(电磁阀DC没有得电阀芯打开，氢气进入燃料电池的进氢气管道内，氢燃料电池正常工作发电)。氢燃料电池G1输出的电源正极经继电器K1控制电源输入端、常闭触点端进入充电插座CZ一端(并进入时控开关A的正极电源输入端1脚)，氢燃料电池输出的电源负极进入充电插座CZ另一端，蓄电池经电源插头CT获得电源进而进行正常充电。此刻蓄电池G、氢燃料电池G1输出的电源会进入检测电路的电源输入两端，于是，检测电路处于得电工作状态。时间控制电路得电工作后，充电中，时控开关A在其内部电路以及技术人员设定的3及4脚输出电源时间作用下，3及4脚会每间隔一定时间输出电源进入时两只继电器电源K1及K2电源输入两端(比如每间隔5分钟输出2秒钟电源，每次2秒钟停止为蓄电池充电，不会对蓄电池整体充电时间带来影响)，于是，继电器K1及K2会每间隔5分钟得电工作2秒钟吸合2秒钟。继电器K1得电吸合后其控制电源输入端和常闭触点端开路，由于，氢燃料电池G1输出的电源正极经继电器K1控制电源输入端、常闭触点端和充电插座CZ一端连接，所以此刻氢燃料电池G1的电源正极不再进入电源插座CZ一端，也就是说蓄电池G充电中每间隔5分钟的2秒钟时间内，氢燃料电池G1会暂时停止为蓄电池G充电。时控开关A的3及4脚输出2秒钟电源的时间内，继电器K2也会得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，此刻由于氢燃料电池G1输出的电源正极和充电插座CZ一端开路，那么此时就只有蓄电池G的正极电源(蓄电池G只要不是极板开路的严重故障，会有电源输出)会经继电器K2控制电源输入端、常开触点端进入检测电路的可调电阻RP另一端(此时只有蓄电池G输出的电源进入检测电路的电源输入两端，检测电路处于得电工作状态)。

图2所示，检测电路中，当蓄电池G输出的电源进入可调电阻RP一端后，如果此刻蓄电池还没有完全充满电(低于蓄电池G充满电空载电压27V以下)，由于此时经可调电阻RP降压限流后电源低于NPN三极管Q1的0.7V基极起始电压，所以NPN三极管Q1处于截止状态，那么后续继电器K3不会得电吸合，电磁阀DC继续保持失电状态，氢燃料电池G1正常为蓄电池G充电。当时控开关A的3及4脚停止输出电源后，继电器K1、K2相继失电，那么氢燃料电池G1输出的电源又会进入充电插座CZ，继续为蓄电池G充电；同时由于继电器K2失电，那么氢燃料电池G1输出的电源正极不会再进入可调电阻RP另一端，继电器K3、电磁阀DC继续失电，保证了氢燃料电池G1正常为蓄电池G充电。实际情况下，充电一段时间后(比如5小时)，当蓄电池G输出的电源进入可调电阻RP一端后，如果此刻蓄电池完全充满电(高于或等于蓄电池G充满电空载电压27V左右)，由于此时经可调电阻RP降压限流后电源高于NPN三极管Q1的0.7V基极起始电压，所以NPN三极管Q1处于导通状态、其集电极输出低电平进入PNP三极管Q2的基极,PNP三极管Q2导通集电极输出高电平经电阻R1触发可控硅VS控制极，于是，可控硅VS导通、继电器K3得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合。由于继电器K3控制电源输入端和蓄电池G正极此时连通，常开触点端和电磁阀DC正极连接，所以此刻电磁阀DC会得电工作内部阀芯关闭，这样，氢燃料电池G1的进氢气通道关闭，氢气不再进入氢燃料电池G1内，氢燃料电池G1停止工作不再输出电源，保证了蓄电池G充满电后不会过充电，同时节省了氢燃料电池继续工作带来的能源浪费(可控硅VS具有自锁功能，只要不拔下蓄电池电源插头CT，继电器K3会一直得电吸合)。后续管理人员到现场拔下电源插头CT后，由于继电器K3失电，那么，电磁阀DC又会失电阀芯打开，氢燃料电池G1又可正常工作为蓄电池G充电了(如果不需要充电拔下电源插头后，可把氢燃料电池的氢气管道的手动阀门关闭，这样，氢气不再进入氢燃料电池内)。

图1、2所示，通过上述所有电路作用，本新型蓄电池需要充电时，直接把蓄电池的充电插头插入充电插座内，氢燃料电池工作时输出的电源就可为蓄电池充电。充电中，时控开关得电工作后会每间隔一定时间输出电源进入时间控制电路的两只继电器电源输入两端，这样时间控制电路会每间隔一定时间断开氢燃料电池和蓄电池之间，精确对蓄电池实时已经充电的电压进行检测，防止氢燃料电池输出电源的电压对蓄电池电压检测带来的影响。本新型中，在蓄电池充满电后(5分钟时间内，防止了蓄电池G过充电)能自动断开蓄电池和氢燃料电池电源输出端之间，并自动关闭氢燃料电池的氢气输入电磁阀门，使氢燃料电池停止工作，达到了智能化控制目的，防止了不必要的能源浪费，并给管理人员带来了方便。

图2所示，可控硅VS是型号MCR100-1的塑封单向可控硅；NPN三极管Q1型号是9013、PNP三极管Q2型号是9012；电磁阀DC工作电压直流24V、功率2W；继电器K1、K2、K3是DC24V继电器；电阻R1阻值是4.7K。可调电阻RP规格是10M(调节到5.76M左右)；实际生产前需要确定可调电阻RP的具体电阻值，确定前将外部可调稳压直流电源输出插头插入充电插座CZ，然后将稳压直流电源的输出刚好调节到27V，然后慢慢调节可调电阻RP的调节旋钮，刚好调节到继电器K3得电吸合后，可调电阻RP的电阻值就调节到需要；用电阻表测量可调电阻RP的电阻值，此刻电阻值就是生产中可调电阻RP的所需电阻。后续生产不需要再进行调节，直接把可调电阻RP的电阻值调节到位就可，或用相同阻值固定电阻代替。时控开关A是品牌为德力西、型号KG316T的微电脑时控开关成品，微电脑时控开关成品A具有一个液晶显示屏，还具有七个取消/恢复、校时、校分、校星期、自动/手动、定时、时钟按键，以及两个电源输入端1及2脚，两个电源输出端3及4脚，通电后通过液晶屏幕显示的数字，使用者分别操作七只按键，可设定两个电源输出端3及4脚输出电源的时间，微电脑时控开关成品A2具有记忆功能，只要不进行二次设置调节，外部电源停电也不会导致内部设定的时间程序改变。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种氢燃料电池充电控制装置，包括氢燃料电池电磁阀、电源插座；其特征在于还具有时间控制电路、检测电路；所述氢燃料电池电磁阀内部阀芯是常开式结构；所述时间控制电路、检测电路安装在电气控制箱内；所述时间控制电路电源输入两端和氢燃料电池的正负两极电源输出端分别电性连接，检测电路的电源输出两端和电磁阀的电源输入两端分别电性连接，检测电路电源输入两端和时间控制电路的控制信号电源输出两端分别电性连接；所述时间控制电路的电源输出两端和电源插座两个接线端分别电性连接，时间控制电路的触发信号输出端和检测电路的信号输入端电性连接，所需充电蓄电池的充电插头插入充电插座内。

2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池充电控制装置，其特征在于，时间控制电路包括时控开关和继电器，其间经电路板布线连接，时控开关的正极电源输入端和第二只继电器控制电源输入端连接，时控开关的正极电源输出端和两只继电器正极电源输入端连接，时控开关负极电源输出端和第一只继电器负极电源输入端连接，时控开关的负极电源输入端和第二只继电器负极电源输入端连接。

3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池充电控制装置，其特征在于，检测电路包括NPN三极管、可控硅、电阻、继电器、可调电阻、PNP三极管、PNP三极管，其间经电路板布线连接，PNP三极管发射极和可控硅阳极、继电器控制电源输入端连接，PNP三极管集电极和电阻一端连接，电阻另一端和可控硅控制极连接，可控硅阴极和继电器正极电源输入端连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端连接，NPN三极管基极和可调电阻一端连接。

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