CN218216763U - 氢能备用电源箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及备用应急电源技术领域，公开了氢能备用电源箱，包括,输出组件,其包括逆变器和接线柱；继电器组件,其包括第一大继电器，第二大继电器，第一小继电器和第二小继电器；第一小继电器连接锂电池和控制器，第二小继电器连接氢燃料电池和控制器，第二小继电器通过进气阀与氢燃料电池相连接，控制器连接氢燃料电池。本实用新型提供了一种氢能备用电源箱，氢燃料电池发电时输出稳定的电压，并且既能提供交流电设备供电又能提供直流电设备供电。

Description

氢能备用电源箱

技术领域

本实用新型涉及备用应急电源技术领域，尤其涉及一种氢能备用电源箱。

背景技术

氢气是低密度、易储存的可再生新能源，且可以长时间储存，将氢气作为储备能源非常合适，氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。

现有技术中，使用氢燃料电池发电时，一般存在输出不稳定，无法稳定氢燃料电池系统电压输出，不能够输出负载允许的直流变化范围使外部设备能正常运行，同时存在，只能供交流电设备供电不能供直流电设备供电。

实用新型内容

为此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种氢能备用电源箱，氢燃料电池发电时输出稳定的电压，并且既能提供交流电设备供电又能提供直流电设备供电。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种氢能备用电源箱，包括：氢燃料电池，锂电池，控制器，输出组件，继电器组件和稳压器；

所述输出组件包括逆变器和接线柱，所述逆变器连接外部设备输出交流电，所述接线柱连接外部设备输出直流电；

所述继电器组件包括第一大继电器，第二大继电器，第一小继电器和第二小继电器；所述第一小继电器连接所述锂电池和所述控制器，所述第二小继电器连接所述氢燃料电池和所述控制器，第二小继电器通过进气阀与氢燃料电池相连接，控制器连接氢燃料电池。

在本实用新型的一个实施例中，所述控制器设有氢电检测端、热偶检测端和风扇检测端，所述氢电检测端、所述热偶检测端、所述风扇检测端分别与氢燃料电池相连接。

在本实用新型的一个实施例中，其还包括第二降压转换器，所述第二降压转换器连接所述锂电池和所述第一小继电器，所述第一小继电器与控制器相连，所述第二降压器与所述第一小继电器之间设有氢电开关。

在本实用新型的一个实施例中，其还包括第一降压转换器，所述第一降压转换器连接所述氢燃料电池和所述控制器。

在本实用新型的一个实施例中，所述氢燃料电池设有风扇供电端，所述风扇供电端连接所述接线柱，所述风扇供电端与接线柱之间设有直流开关。

在本实用新型的一个实施例中，其还包括箱体，所述箱体为具有中空结构的长方体，氢能备用电源箱包含的器件均设置在所述箱体内。

在本实用新型的一个实施例中，所述箱体内设有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板将所述箱体分隔成顶部空间、中部空间和底部空间。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一隔板上放置逆变器。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二隔板上放置继电器组件、控制器和氢燃料电池。

在本实用新型的一个实施例中，所述箱体的底部设有锂电池、稳压器、第一降压转换器和第二降压转换器。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

两个小继电器与控制器、氢燃料电池的连接配合用于给控制器供电，使得控制器稳定工作，控制器调节氢燃料电池的氢气开启和关闭，从而，调节氢燃料电池系统电压的稳定输出；氢燃料电池通过稳压器与两个大继电器的连接配合，输出负载允许的直流变化范围使外部设备能正常运行，通过逆变器可供交流电设备供电，通过接线柱可供直流电设备供电。

因此，本实用新型的氢能源电源箱使用氢燃料电池输出稳定的电压，并且既能提供交流电设备供电又能提供直流电设备供电。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1是本实用新型优选实施例的立体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是图1箱骨的分解图；

图4是图1所包含的零部件的分解图；

图5是本实用新型电路连接示意图。

说明书附图标记说明：1、前壳；2、梁骨；3、横骨；4、后壳；5、脚垫；6、燃料电池安装架；7、稳压器；8、氢燃料电池；9、控制器；10、第一降压转换器；11、电流电压表；12、第二降压转换器；13、接线柱正极；14、氢电开关；15、直流开关；16、状态灯；17、第一侧面板；18、逆变器面板；19、逆变器；20、箱体；21、进气口；22、出气口；23、充电口；24、第一隔板；25、第二隔板；26、第二侧面板；27、第一大继电器；28、第二大继电器；29、第一小继电器；30、第二小继电器；31、锂电池；32、继电器安装座；33、氢气瓶；34、进气阀；35、出气阀；36、接线柱负极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

关于本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型，此外，在全部实施例中，相同的附图标号表示相同的元件。

本实用新型提供一种氢能备用电源箱，氢燃料电池发电时输出稳定的电压，并且既能提供交流电设备供电又能提供直流电设备供电。

氢气是低密度、易储存的可再生新能源，且可以长时间储存，将氢气作为储备能源非常合适，氢能电源通过电化学反应将化学能转换为电能，具有以下优点：(1)能量转换效率高；(2)有害气体SOx、NOx及噪音排放低；(3)适用范围广；(4)扩展灵活；(5)负荷响应快，运行质量高。

参照图1-5所示，氢能备用电源箱，包括：氢燃料电池8，锂电池31，控制器9，输出组件和稳压器7。

输出组件包括逆变器19和接线柱，接线柱包括接线柱正极13和接线柱负极36，逆变器19连接外部设备输出交流电，接线柱连接外部设备输出直流电。

继电器组件包括第一大继电器27、第二大继电器28、第一小继电器29和第二小继电器30；

第一小继电器29连接锂电池31和控制器9，第二小继电器28连接氢燃料电池8和控制器9，锂电池31给控制器9提供启动电压，控制器9通过第二小继电器28开启进气阀34，给氢燃料电池8通氢气，氢燃料电池8产生电能给控制器9供电，控制器9连接氢燃料电池8调节氢燃料电池输出稳定电压；第一大继电器27通过稳压器7连接氢燃料电池8和逆变器19，将氢燃料电池8输出稳定的电压通过逆变器19给外部交流电设备供电，所述第二大继电器28通过稳压器连接氢燃料电池8和接线柱，将氢燃料电池8输出稳定的电压通过接线柱给外部直流电设备供电。稳压器7是大功率稳压DC-DC。

两个小继电器(第一小继电器29和第二小继电器30)与锂电池31、控制器9和氢燃料电池8的配合连接关系：

第一小继电器29与锂电池31、控制器9连接，给控制器9供电，通电之后，锂电池31给控制器9供电,控制器9调节氢燃料电池8的进气阀和出气阀,调节氢燃料电池9稳定供电，然后氢燃料电池8稳定供电之后,再通过第二小继电器30切换到氢燃料电池8，氢燃料电池8通过第一降压转换器10给控制器9供电。控制氢燃料电池8的控制器9是先由锂电池31供电，氢燃料电池8稳定供电之后，切换到由氢燃料电池8给控制器9供电。是由于氢燃料电池8刚启动不稳定，需要稳定的电源，需要先给个启动电压，使氢燃料电池8工作稳定之后，再由氢燃料电池8给控制器9供电。

两个大继电器(第一大继电器27和第二大继电器28)与稳压器7、氢燃料电池8、电压输出设备(逆变器19和接线柱)之间的配合连接关系：

两路输出：一路输出给外部交流电设备供电；另一路是给外部直流电设备供电；稳压器7分别连接第一大继电器27和第二大继电器28，氢燃料电池8将电能供给稳压器7，稳压器7将电压升压到锂电池26电压48V后，连接第一大继电器27，第一大继电器27由控制器9供电给锂电池31充电，同时，锂电池31与第一大继电器27一起给逆变器19供电，逆变器19将电能升压到220V交流电，提供给交流电外部设备供电；第二大继电器28与接线柱相连接，接线柱包括接线柱正极13和接线柱36负极，直接供电给直流电外部设备。

控制器9连接氢燃料电池8，调节氢燃料电池8输出稳定的电压；控制器9与第二小继电器30相连，第二小继电器30与氢燃料电池8的进气阀34相连，控制器通过第二小继电器30来打开或者关闭进气阀34，从而控制氢气是否进入氢燃料电池8；控制器9设有氢电检测端、热偶检测端和风扇检测端，这三个端口分别与氢燃料电池8连接，氢电检测端用于检测氢燃料电池8的电压，氢燃料电池8输出的电压显示在电流电压表11上；热偶检测端，设有温度传感器，用于测量氢燃料电池8的温度；风扇检测端，用于根据温度传感器测量的氢燃料电池的温度调节氢燃料电池8内的风扇转速。

氢能源电源箱还包括第二降压转换器12，第二降压转换器12连接锂电池8和第一小继电器29，第一小继电器29与控制器9相连，第二降压转换器12与第一小继电器29之间设有氢电开关14，锂电池48V电压，需要通过第二降压转换器降压到12V给控制器9供电。

氢能源电源箱还包括第一降压转换器10，第一降压转换器10连接氢燃料电池8和所述控制器9，氢燃料电池36V电压需通过第一降压转换器降压到12V给控制器9供电。

氢燃料电池8设有风扇供电端，风扇供电端连接接线柱，风扇供电端与接线柱之间设有直流开关15，开启直流开关15给外部直流电设备供电。

箱体20为具有中空结构的长方体，氢能备用电源箱包含的器件均设置在所述箱体内。

所述箱体20内设有第一隔板24和第二隔板25，所述第一隔板24和第二隔板25将所述箱体20分隔成顶部空间、中部空间和底部空间。

第一隔板24上放置逆变器19，逆变器19通过螺丝安装在逆变器面板18上，逆变器安装面板18通过螺丝安装在箱体20的前面板上。

第二隔板25上放置继电器组件、控制器9和氢燃料电池8。第二隔板25通过螺丝安装在梁骨2上。继电器组件安装在继电器安装座27上，通过卡扣安装第一大继电器27、第二大继电器28、第一小继电器29和第二小继电器30。控制器9安装在第二隔板25上。氢燃料电池8通过螺丝安装在燃料电池安装架6上，通过螺丝安装在第二隔板25上。

箱体20的底部设有锂电池8、稳压器7、第一降压转换器10和第二降压转换器12。锂电池31通过胶水粘接在箱体20的底部。稳压器7为稳压DC-DC，通过螺丝安装在第二隔板25的下方，位于箱体20的底部。第一降压转换器10和第二降压转换器12通过胶水粘接在箱体20底部。

进气口21、出气口22、充电头23通过螺丝安装在箱体20的后面板上，进气口21连接进气阀34，出气口22连接出气阀35，进气阀34连接氢燃料电池8，用于氢气瓶33中的氢气进入氢燃料电池8，出气阀35连接氢燃料电池8，排出氢燃料电池8产生的水蒸气排出到箱体20外，氢气进入氢燃料电池8与氧气(箱体20的第一侧面板17和第二侧面板26上有通气孔，氢燃料电池8上设有风扇，空气中的氧气通过风扇吹动从通气孔中进入到氢燃料电池8中)发生电化学反应，将氢能转换为电能发电，充电口23连接锂电池31，用于锂电池31的电池耗尽时及时充电补充；氢电开关14、直流开关15、接线柱正极13、接线柱负极36和状态灯16通过螺丝安装在箱体20的前面板上，电流电压表11通过卡扣安装在箱体20的前面板上，第一侧面板17和第二面侧板26通过螺丝安装在箱体20的两侧。接线柱包括接线柱正极13和接线柱负极36，用于直流输出供电给外部设备。

本实用新型的工作原理如下：

实施例一：

在缺少氢气的情况下，通过锂电池31供电一段时间；锂电池31连接逆变器18，不使用氢燃料电池8，打开逆变器18上的开关，直接用锂电池31来供电输出交流电给外部交流电设备供电。

实施例二：

通过给氢燃料电池8提供氢气，氢燃料电池8发生电化学反应产生电，实现氢能储备转换为电能储备，氢燃料电池8生产的电通过输出组件输出电压供电给外部设备。

锂电池电压为48V，控制器电压为12V，氢燃料电池的电压为36V。

进气口21连接氢气瓶通上氢气后，氢电开关14打开，锂电池31给第一降压转换器10供电，第二降压转换器12将电压降到12V，经过氢电开关14，然后进入第一小继电器29上，第一小继电器29连接控制器9给控制器9供电，控制器9通电后，通过第二小继电器30打开进气阀34让氢气瓶33中的氢气通到氢燃料电池8里面，氢燃料电池8有氢气之后会与氧气发生电化学反应产生电，产生电之后经过电流电压表11显示在面板上，通过稳压器7将电压降压到48V，同时输到第一大继电器27和第二大继电器28上，第一大继电器27连接锂电池31给锂电池31充电，第一大继电器27连接逆变器18，直接打开逆变器18的开关，直接给外部交流电设备供电；然后，第二大继电器28直接接到接线柱正极13和接线柱负极36上，打开直流开关15，直接输出给外部直流电设备充电。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.氢能备用电源箱，其特征在于，包括：氢燃料电池，锂电池，控制器，输出组件，继电器组件和稳压器；

所述输出组件包括逆变器和接线柱，所述逆变器连接外部设备输出交流电，所述接线柱连接外部设备输出直流电；

所述继电器组件包括第一大继电器，第二大继电器，第一小继电器和第二小继电器；所述第一小继电器连接所述锂电池和所述控制器，所述第二小继电器连接所述氢燃料电池和所述控制器，第二小继电器通过进气阀与氢燃料电池相连接，控制器连接氢燃料电池。

2.根据权利要求1所述的氢能备用电源箱，其特征在于，所述控制器设有氢电检测端、热偶检测端和风扇检测端，所述氢电检测端、所述热偶检测端、所述风扇检测端分别与氢燃料电池相连接。

3.根据权利要求1所述的氢能备用电源箱，其特征在于，其还包括第二降压转换器，所述第二降压转换器连接所述锂电池和所述第一小继电器，所述第一小继电器与所述控制器相连，所述第二降压转换器与所述第一小继电器之间设有氢电开关。

4.根据权利要求1所述的氢能备用电源箱，其特征在于，其还包括第一降压转换器，所述第一降压转换器连接所述氢燃料电池和所述控制器。

5.根据权利要求1所述的氢能备用电源箱，其特征在于，所述氢燃料电池设有风扇供电端，所述风扇供电端连接所述接线柱，所述风扇供电端与接线柱之间设有直流开关。

6.根据权利要求1所述的氢能备用电源箱，其特征在于，其还包括箱体，所述箱体为具有中空结构的长方体，氢能备用电源箱包含的器件均设置在所述箱体内。

7.根据权利要求6所述的氢能备用电源箱，其特征在于，所述箱体内设有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板将所述箱体分隔成顶部空间、中部空间和底部空间。

8.根据权利要求7所述的氢能备用电源箱，其特征在于，所述第一隔板上放置所述逆变器。

9.根据权利要求7所述的氢能备用电源箱，其特征在于，所述第二隔板上放置继电器组件、控制器和氢燃料电池。

10.根据权利要求7所述的氢能备用电源箱，其特征在于，所述箱体的底部设有所述锂电池、所述稳压器、第一降压转换器和第二降压转换器。

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