專利名稱：一種燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應急電源，特別是一種燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源。
技術背景隨著工業和科學技術的快速發展，高層建筑、醫院以及工廠等公共設施對供電的要求將越來越高，一旦中斷供電，將造成重大的事故或經濟損失。在市電中斷供電時，應急電源可以向用戶的重要負載進行短時供電，以避免事故和經濟損失。與傳統電池相比，燃料電池并非儲能裝置而只是能量轉換裝置，因此只要持續供應燃料氣體，就可以獲得源源不斷的電能。基于燃料電池的應急電源兼具續航時間長，工作噪音低的優點，非常適合于應急供電保障。燃料電池電堆(以下簡稱電堆)工作時存在最佳功率區間，只有工作在最佳工作區間才能達到最高效率。因此單一的燃料電池系統作為應急電源時，隨著負載的變化燃料電池難以工作在最佳效率區間，無法獲得最高效率。對于風冷型電堆，由于工作時需要使用風扇進行散熱，工作在小功率時效率則會更低。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是克服現有單一的燃料電池系統作為應急電源時隨著負載的變化燃料電池難以工作在最佳效率區間，無法獲得最高效率的缺陷，提供一種燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源。為達到上述目的，本實用新型的燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源，包括燃料電池電堆、氣體管路、進氣電磁閥、鋰電池、雙路切換電路、控制器、DC/DC轉換電路，所述的燃料電池電堆經輸出母線連接至DC/DC轉換電路，其特征是所述的鋰電池通過雙路切換電路連接到燃料電池電堆的輸出母線，所述的控制器控制進氣電磁閥實現燃料電池電堆的開啟與關閉，所述的雙路切換電路通過比較燃料電池電堆和鋰電池的電壓自動切換至燃料電池電堆輸出或者鋰電池輸出且同時實現鋰電池的充電管理。DC/DC轉換電路保證系統輸出穩定電壓。作為優選技術手段，所述的鋰電池為所述的控制器供電。鋰電池在為控制電路提供電源的同時，也可以為系統提供輸出。當系統輸出功率減小到一定程度時，控制器關閉進氣電磁閥，燃料電池電堆逐漸停止發電，當燃料電池電堆電壓降低到一定程度，系統自動切換至鋰電池供電；當系統輸出功率增加到一定程度時，控制器開啟進氣電磁閥，燃料電池電堆逐漸開始發電，當燃料電池電堆電壓升高到一定程度時，系統自動切換至燃料電池供電，同時根據負載的大小對鋰電池進行充電管理。在應急電源工作時，燃料電池電堆始終工作在最佳功率范圍，提高了系統的整機工作效率。在特殊情況下，當燃料供氣異常時，燃料電池電堆輸出電壓下降到一定程度時，系統可以自動切換至鋰電供電，對電堆起到自動保護作用。本實用新型通過對現有技術的改良，在應急電源電路中增加了雙路切換電路，通過燃料電池電堆與鋰電池的自動切換，使燃料電池電堆始終工作在最佳效率區間，提高了整個系統的工作效率，并對燃料電池電堆起到缺氣自動保護作用。
圖I是本實用新型的方框原理圖。圖2是本實用新型中的雙路切換電路原理圖。圖中標號說明1-燃料電池電堆，2-氣體管路，3-進氣電磁閥，4-鋰電池，5-雙路切換電路，6-控制器，7- DC/DC轉換電路，8-輸出母線。
具體實施方式
以下結合說明書附圖對本實用新型做進一步說明。本實用新型的燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源，如圖I所示，其包括燃料電池電堆I、氣體管路2、進氣電磁閥3、12V鋰電池4、雙路切換電路5、控制器6、DC/DC轉換電路7，燃料電池電堆I經輸出母線8連接至DC/DC轉換電路7，鋰電池4通過雙路切換電路5連接到燃料電池電堆I的輸出母線8，控制器6控制進氣電磁閥3實現燃料電池電堆I的開啟與關閉，雙路切換電路5通過比較燃料電池電堆I和鋰電池4的電壓自動切換至燃料電池電堆I輸出或者鋰電池4輸出且同時實現鋰電池4的充電管理。鋰電池4為控制器6供電。圖I所示應急電源，12V鋰電池4通過雙路切換電路5與燃料電池電堆I并聯連接，然后與DC/DC轉換電路7串聯連接。系統工作時，控制器6控制進氣電磁閥3的開關來控制燃料電池電堆I的啟動與停止，雙路切換電路5根據燃料電池電堆I的輸出電壓與鋰電池4的電壓的比較自動切換至燃料電池輸出或者鋰電池輸出。當進氣電磁閥3關閉后，由于缺乏燃料，燃料電池電堆I發電電壓逐漸下降，當下降到一定程度時，雙路切換電路5自動切換到鋰電池4供電。而當進氣電磁閥3開啟時，隨著燃料的注入，燃料電池電堆I開始發電，當發電電壓上升到一定程度時，通過雙路切換電路5自動切換到燃料電池電堆I供電，通過DC/DC轉換電路，系統輸出穩定的12V直流電。圖2為本實用新型的雙路切換電路原理圖，電路以德州儀器的BQ24610芯片為核心，在實現雙路電源自動切換的同時，可以實現12V鋰電池的自動充電管理。顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚的說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，而這些屬于本實用新型的精神所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權利要求1.一種燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源，包括燃料電池電堆(I)、氣體管路(2)、進氣電磁閥(3)、鋰電池(4)、雙路切換電路(5)、控制器(6)、DC/DC轉換電路(7)，所述的燃料電池電堆(I)經輸出母線(8)連接至DC/DC轉換電路(7)，其特征是所述的鋰電池(4)通過雙路切換電路(5 )連接到燃料電池電堆(I)的輸出母線(8 )，所述的控制器(6 )控制進氣電磁閥(3 )實現燃料電池電堆(I)的開啟與關閉，所述的雙路切換電路(5 )通過比較燃料電池電堆(I)和鋰電池(4)的電壓自動切換至燃料電池電堆(I)輸出或者鋰電池(4)輸出且同時實現鋰電池(4)的充電管理。
2.根據權利要求I所述的燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源，其特征是所述的鋰電池(4)為所述的控制器(6)供電。
專利摘要本實用新型公開了一種燃料電池與鋰電池雙切換型應急電源，現有單一的燃料電池系統作為應急電源時隨著負載的變化燃料電池難以工作在最佳效率區間，無法獲得最高效率，本實用新型將鋰電池通過雙路切換電路連接到燃料電池電堆的輸出母線，用控制器控制進氣電磁閥實現燃料電池電堆的開啟與關閉，雙路切換電路通過比較燃料電池電堆和鋰電池的電壓自動切換至燃料電池電堆輸出或者鋰電池輸出且同時實現鋰電池的充電管理。本實用新型通過燃料電池電堆與鋰電池的自動切換，使燃料電池電堆始終工作在最佳效率區間，提高了整個系統的工作效率，并對燃料電池電堆起到缺氣自動保護作用，延長總體續航時間。
文檔編號H02J7/00GK202503359SQ20122009749
公開日2012年10月24日 申請日期2012年3月15日 優先權日2012年3月15日
發明者戚偉, 肖鐸, 趙波 申請人:浙江大學城市學院