專利名稱：一種燃料電池電源管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的電源管理。
背景技術(shù)：
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)被應(yīng)用在車輛、潛艇、家用電站、UPS電源等場合時(shí)，很
多場合需要燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在不需要外部供電的條件下啟動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)中， 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，需要高壓啟動(dòng)電瓶和低壓啟動(dòng)電瓶，高壓啟動(dòng)電 瓶給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)高壓控制器供電，低壓啟動(dòng)電瓶給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)低 壓控制器供電，待系統(tǒng)啟動(dòng)成功后，需要燃料電池發(fā)電系統(tǒng)給高壓啟動(dòng)電瓶和 低壓啟動(dòng)電瓶充電，此技術(shù)方案具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且硬件成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在無需外部提供高壓啟動(dòng)電源 的條件下啟動(dòng)的技術(shù)方案。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種燃料電池電源管理系統(tǒng)，包括由線路連接的燃 料電池發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)載和電源管理單元，電源管理單元包括低壓控制器和高壓 控制器，低壓控制器和高壓控制器分別控制著燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的低壓元件和 高壓元件，其特征是所述電源管理單元還包括啟動(dòng)低壓電瓶、 一級(jí)電壓變換器、
二級(jí)電壓變換器、電瓶充電電路、開關(guān)i和開關(guān)n，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通
過線路與二級(jí)電壓變換器輸入端連接，二級(jí)電壓變換器輸出端輸出三路電源 一路通過開關(guān)II與負(fù)載連接，第二路與高壓控制器連接，第三路通過電瓶充電 電路與啟動(dòng)低壓電瓶的輸入端相連；所述啟動(dòng)低壓電瓶的輸出端輸出二路電源 一路由線路通過開關(guān)I與低壓控制器連接，另一路通過一級(jí)電壓變換器和一個(gè) 二極管與二級(jí)電壓變換器輸入端相連。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述低壓啟動(dòng)電瓶為12 伏/50AH鉛酸蓄電池。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述一級(jí)電壓變換器為 直流/直流變換器。
4本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述一級(jí)電壓變換器的
輸入電壓為12伏直流，輸出電壓為48伏直流。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述二級(jí)電壓變換器是 直流/交流變換器。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述二級(jí)電壓變換器的
輸入電壓為45伏 100伏直流，輸出電壓為220伏交流。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述電瓶充電電路為電 瓶充電器。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述電瓶充電電路的電 瓶充電器的輸入電壓為220伏交流，最大充電電流為10A，充電電壓12伏。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述開關(guān)I和開關(guān)II為 負(fù)載開關(guān)繼電器。
本發(fā)明所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述開關(guān)I和開關(guān)n的 負(fù)載開關(guān)繼電器的電壓為IOOV，額定電流為120A。
本發(fā)明的燃料電池電源管理系統(tǒng)的工作程序是當(dāng)合上開關(guān)I，啟動(dòng)低壓 電瓶向外供電，低壓控制器進(jìn)入上電待機(jī)狀態(tài)，同時(shí)，啟動(dòng)低壓電瓶向外供的 電經(jīng)過一級(jí)電壓變換器、二極管和二級(jí)電壓變換器使高壓控制器進(jìn)入上電待機(jī) 狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)接到開機(jī)指令啟動(dòng)后，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)處于發(fā)電狀態(tài)，燃料電 池發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓高于一級(jí)電壓變換器輸出電壓，此時(shí)，高壓控制器電源 由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)本身提供，同時(shí)，燃電池發(fā)電系統(tǒng)通過二級(jí)電壓變換器和 充電電路向啟動(dòng)低壓電瓶充電；系統(tǒng)啟動(dòng)成功后，開關(guān)II吸合，燃料電池發(fā)電 系統(tǒng)向開始負(fù)載供電，進(jìn)入燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和負(fù)載之間的正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng) 接到關(guān)機(jī)指令，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止功率輸出，此時(shí)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、 低壓控制器和高壓控制器進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止向啟動(dòng)低壓電 瓶充電，同時(shí)斷開開關(guān)n，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)停止給負(fù)載供電。
本系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)方案相比具有硬件結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，且成本低和系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在無需外部供電的條件下啟動(dòng)，
無需高壓啟動(dòng)電瓶和高壓充電電路。


本發(fā)明有附圖二幅，其中圖1是本發(fā)明的燃料電池電源管理系統(tǒng)的原理框圖，圖2是本發(fā)明的燃料電池電源管理系統(tǒng)實(shí)施例的原理框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)載和電源管理單元按圖2所示的線路連接。燃料電 池發(fā)電系統(tǒng)為5kw燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。電源管理單元的低壓控制器和高壓控制 器分別控制著燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的低壓元件和高壓元件。燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通 過線路與電源管理單元的二級(jí)電壓變換器輸入端連接，二級(jí)電壓變換器輸出端輸出三路電源 一路通過開關(guān)n與負(fù)載連接，第二路與高壓控制器連接，第三路通過電瓶充電電路與啟動(dòng)低壓電瓶的輸入端相連；啟動(dòng)低壓電瓶的輸出端輸 出二路電源 一路由線路通過開關(guān)I與低壓控制器連接，另一路通過一級(jí)電壓變換器和一個(gè)二極管與二級(jí)電壓變換器輸入端相連。低壓啟動(dòng)電瓶為12伏 /50AH鉛酸蓄電池。 一級(jí)電壓變換器為直流/直流變換器，其輸入電壓為12伏直 流，輸出電壓為48伏直流，功率為500W。 二級(jí)電壓變換器是直流/交流變換器， 其輸入電壓為45伏 100伏直流，輸出電壓為220伏交流。電瓶充電電路為電 瓶充電器，其輸入電壓為220伏交流，最大充電電流為10A，充電電壓12伏。 開關(guān)I和開關(guān)II為負(fù)載開關(guān)繼電器。負(fù)載開關(guān)繼電器的電壓為IOOV，額定電流為 120A。低壓控制器為12伏控制器，該控制器可以檢測5kw燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的溫 度信號(hào)、壓力信號(hào)、電壓信號(hào)和電流信號(hào)等，同時(shí)控制5kw燃料電池發(fā)電系統(tǒng) 的繼電器、電磁閥和高壓控制器的狀態(tài)，根據(jù)其控制程序?qū)崿F(xiàn)5kw燃料電池發(fā) 電系統(tǒng)的邏輯控制；高壓控制器為lkw/220V水泵變頻器和2kw/220V風(fēng)機(jī)變頻器，用于控制5kw 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中水泵及風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。
權(quán)利要求
1、一種燃料電池電源管理系統(tǒng)，包括由線路連接的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)載和電源管理單元，電源管理單元包括低壓控制器和高壓控制器，低壓控制器和高壓控制器分別控制著燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的低壓元件和高壓元件，其特征是所述電源管理單元還包括啟動(dòng)低壓電瓶、一級(jí)電壓變換器、二級(jí)電壓變換器、電瓶充電電路、開關(guān)I和開關(guān)II，所述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)通過線路與二級(jí)電壓變換器輸入端連接，二級(jí)電壓變換器輸出端輸出三路電源一路通過開關(guān)II與負(fù)載連接，第二路與高壓控制器連接，第三路通過電瓶充電電路與啟動(dòng)低壓電瓶的輸入端相連；所述啟動(dòng)低壓電瓶的輸出端輸出二路電源一路由線路通過開關(guān)I與低壓控制器連接，另一路通過一級(jí)電壓變換器和一個(gè)二極管與二級(jí)電壓變換器輸入端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述低壓啟動(dòng)電瓶為12伏/50AH鉛酸蓄電池。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述一級(jí)電 壓變換器為直流/直流變換器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述一級(jí)電 壓變換器的輸入電壓為12伏直流，輸出電壓為48伏直流。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述二級(jí)電 壓變換器是直流/交流變換器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述二級(jí)電 壓變換器的輸入電壓為45伏 100伏直流，輸出電壓為220伏交流。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述電瓶充 電電路為電瓶充電器。
8 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述電瓶充電 電路的電瓶充電器的輸入電壓為220伏交流，最大充電電流為IOA，充電電壓 12伏。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述開關(guān)I和開關(guān)n為負(fù)載開關(guān)繼電器。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池電源管理系統(tǒng)，其特征在于所述開關(guān)I和開關(guān)II的負(fù)載開關(guān)繼電器的電壓為100V，額定電流為120A。
全文摘要
一種燃料電池電源管理系統(tǒng)，包括燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)載和電源管理單元，電源管理單元包括低壓控制器、高壓控制器，啟動(dòng)低壓電瓶、一級(jí)電壓變換器、二級(jí)電壓變換器、電瓶充電電路、開關(guān)I和開關(guān)II，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)與二級(jí)電壓變換器輸入端連接，二級(jí)電壓變換器輸出端輸出三路電源一路通過開關(guān)II與負(fù)載連接，第二路與高壓控制器連接，第三路通過電瓶充電電路與啟動(dòng)低壓電瓶相連；所述啟動(dòng)低壓電瓶的輸出端輸出二路電源一路通過開關(guān)I與低壓控制器連接，另一路通過一級(jí)電壓變換器和一個(gè)二極管與二級(jí)電壓變換器輸入端相連。本裝置可以實(shí)現(xiàn)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)在無需外部供電的條件下啟動(dòng)，具有實(shí)現(xiàn)簡單、成本低和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01M10/44GK101673959SQ20091001318
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者侯中軍, 孫德堯, 孫茂喜, 明平文, 王克勇, 明 陳 申請(qǐng)人:新源動(dòng)力股份有限公司