[实用新型]一种基于燃料电池的备用电源系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于燃料电池的备用电源系统。 

背景技术

随着社会的进步和人民生活水平的提高，电力供应已经变成生产和生活中不可或缺的重要因素，特别是在一些政府职能机构和通信枢纽中显得尤为突出。由于人为的或自然的一些不可控因素有可能使某些时段，某片区域出现电力供给丧失，因此备用电源是必不可少的。目前国内的通信基站主要是以铅酸蓄电池作为后备电源，其初期投资比较低，但缺点十分突出：蓄电池的维护及管理成本较高；使用寿命短；容量的制约使其连续工作时间非常有限，不能提供长时间、稳定的电能输出；容易造成环境污染。燃料电池技术是公认的能够取代蓄电池作为通信行业备用电源的最有前景的技术。其能源清洁，能量转换效率高，且对燃料电池发电的控制技术也已经比较成熟。但目前国内尚未有将燃料电池应用于通信系统等领域备用电源的成熟案例，大多还处于研发试验阶段，系统输出功率也较小。 

200910061032.1中提出了一种通信用燃料电池备用电源系统，但其并未对其具体实施案例作出较详尽的阐述，其应用对象的特性及系统的测试状况也并未描述；其断电判断通过直接对市电的检测而获取，故针对不同的用电设备需要在系统外部增加不同的掉电检测电路，易用性及通用性有一定的不足；其数据通信都在单一的CAN通信网络中传输，当数据量较大时，系统实时性难以得到保证，且不利于多系统的扩展。 

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提出一种基于燃料电池的备用电源系统，该系统以氢气作为主要的能源，清洁高效；系统能够在市电掉电的情况下为外部负载提供长时间稳定、大功率的直流供电；系统通过对内部母线状态及辅助供电装置工作状态的监测来实现对外部市电状态的判断，易用性及通用性强，具有即插即用的特征；系统采用了多路CAN通信网络，并结合RS485，对系统不同层次的控制监测单元采用不同的数据传输通道，有利于提高系统的数据处理能力及系统的扩展。 

本实用新型可通过以下技术方案予以解决： 

一种基于燃料电池的备用电源系统，其包括一燃料电池系统，其包括分别与一燃料电池堆相连的氢气供应系统、空气供应系统、水循环系统，所述燃料电池堆设一电能输出端；一DC/DC变换器，其与所述电能输出端相连；一辅助供电装置，其与所述DC/DC变换器并联后与用电设备连接；一控制系统，包括设有人机接口的系统控制单元，二者之间通过RS485实现通信，该系统控制单元分别与一蓄电池管理系统、一氢气管理系统和一燃料电池控制单元相链接，各单元之间通过CANA网络实现通信，该燃料电池控制单元分别与所述DC/DC变换器和一单体监控单元相链接，各单元之间通过CANAS网络实现通信。燃料电池系统输出端连接有电压传感器、电流传感器，以实现对燃料电池系统的状态监测，并连接保险丝和二极管作为保护装置；辅助供电装置和DC/DC变换器并联输出端接有电压传感器，以实现对系统输出电压的实时监测；辅助供电装置输出端接有电流传感器，实时诊断其工作状态，并配合母线电压状态变化来获取外部市电的供电状态，实现了外部电源状态的内部判断。 

本实用新型所述氢气供应系统包括一氢气瓶，其输出管依次通过压力传感器、温度传感器及控制阀与所述燃料电池堆相连；所述空气供应系统包括一风机，其通过一增湿器与所述燃料电池堆相连，所述风机还连接一风机控制器；所述系统控制单元与所述蓄电池管理系统、氢气管理系统和燃料电池控制单元间通过CANA进行通信，所述燃料控制单元与直流变换器及单体监控单元间通过CANAS进行通信。 

所述燃料电池系统的电能输出端和DC/DC/变换器之间并联一电压传感器。 

所述燃料电池的电能输出端和DC/DC/变换器之间串联一电流传感器。 

所述燃料电池的电能输出端和DC/DC变换器之间串联有保险丝和二极管。 

所述辅助供电装置输出端和用电设备之间连接一电流传感器。 

通过以上所述的技术方案，本实用新型一种基于燃料电池的备用电源系统，可利用氢气作为主要燃料，输出44V-54V间稳定的直流电压，能够在较长时间内提供单模块净输出功率达5kW的电能供应，并可以根据实际需求进行扩展，以满足较大功率用电设备的特定要求，满足目前通信基站等用设备对备用电源的基本要求；该备用电源系统完全独立，外部电源状态判断也在系统内部实现，对外只提供供电接口，具有即插即用的特征。 

附图说明

图1是本实用新型一种基于燃料电池的备用电源系统的原理图及外部设备的接口