[实用新型]一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应急电源，特别是一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源。

背景技术

随着工业和科学技术的快速发展，高层建筑、医院以及工厂等公共设施对供电的要求将越来越高，一旦中断供电，将造成重大的事故或经济损失。在市电中断供电时，应急电源可以向用户的重要负载进行短时供电，以避免事故和经济损失。与传统电池相比，燃料电池并非储能装置而只是能量转换装置，因此只要持续供应燃料气体，就可以获得源源不断的电能。基于燃料电池的应急电源兼具续航时间长，工作噪音低的优点，非常适合于应急供电保障。燃料电池电堆(以下简称电堆)工作时存在最佳功率区间，只有工作在最佳工作区间才能达到最高效率。因此单一的燃料电池系统作为应急电源时，随着负载的变化燃料电池难以工作在最佳效率区间，无法获得最高效率。对于风冷型电堆，由于工作时需要使用风扇进行散热，工作在小功率时效率则会更低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有单一的燃料电池系统作为应急电源时随着负载的变化燃料电池难以工作在最佳效率区间，无法获得最高效率的缺陷，提供一种燃料电池与锂电池双切换型应急电源。

为达到上述目的，本实用新型的燃料电池与锂电池双切换型应急电源，包括燃料电池电堆、气体管路、进气电磁阀、锂电池、双路切换电路、控制器、DC/DC转换电路，所述的燃料电池电堆经输出母线连接至DC/DC转换电路，其特征是：所述的锂电池通过双路切换电路连接到燃料电池电堆的输出母线，所述的控制器控制进气电磁阀实现燃料电池电堆的开启与关闭，所述的双路切换电路通过比较燃料电池电堆和锂电池的电压自动切换至燃料电池电堆输出或者锂电池输出且同时实现锂电池的充电管理。DC/DC转换电路保证系统输出稳定电压。

作为优选技术手段，所述的锂电池为所述的控制器供电。锂电池在为控制电路提供电源的同时，也可以为系统提供输出。

当系统输出功率减小到一定程度时，控制器关闭进气电磁阀，燃料电池电堆逐渐停止发电，当燃料电池电堆电压降低到一定程度，系统自动切换至锂电池供电；当系统输出功率增加到一定程度时，控制器开启进气电磁阀，燃料电池电堆逐渐开始发电，当燃料电池电堆电压升高到一定程度时，系统自动切换至燃料电池供电，同时根据负载的大小对锂电池进行充电管理。在应急电源工作时，燃料电池电堆始终工作在最佳功率范围，提高了系统的整机工作效率。在特殊情况下，当燃料供气异常时，燃料电池电堆输出电压下降到一定程度时，系统可以自动切换至锂电供电，对电堆起到自动保护作用。

本实用新型通过对现有技术的改良，在应急电源电路中增加了双路切换电路，通过燃料电池电堆与锂电池的自动切换，使燃料电池电堆始终工作在最佳效率区间，提高了整个系统的工作效率，并对燃料电池电堆起到缺气自动保护作用。

附图说明

图1 是本实用新型的方框原理图。

图2 是本实用新型中的双路切换电路原理图。

图中标号说明：1-燃料电池电堆，2-气体管路，3-进气电磁阀，4-锂电池，5-双路切换电路，6-控制器，7- DC/DC转换电路，8-输出母线。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的燃料电池与锂电池双切换型应急电源，如图1所示，其包括燃料电池电堆1、气体管路2、进气电磁阀3、12V锂电池4、双路切换电路5、控制器6、DC/DC转换电路7，燃料电池电堆1经输出母线8连接至DC/DC转换电路7，锂电池4通过双路切换电路5连接到燃料电池电堆1的输出母线8，控制器6控制进气电磁阀3实现燃料电池电堆1的开启与关闭，双路切换电路5通过比较燃料电池电堆1和锂电池4的电压自动切换至燃料电池电堆1输出或者锂电池4输出且同时实现锂电池4的充电管理。锂电池4为控制器6供电。

图1所示应急电源，12V锂电池4通过双路切换电路5与燃料电池电堆1并联连接，然后与DC/DC转换电路7串联连接。系统工作时，控制器6控制进气电磁阀3的开关来控制燃料电池电堆1的启动与停止，双路切换电路5根据燃料电池电堆1的输出电压与锂电池4的电压的比较自动切换至燃料电池输出或者锂电池输出。当进气电磁阀3关闭后，由于缺乏燃料，燃料电池电堆1发电电压逐渐下降，当下降到一定程度时，双路切换电路5自动切换到锂电池4供电。而当进气电磁阀3开启时，随着燃料的注入，燃料电池电堆1开始发电，当发电电压上升到一定程度时，通过双路切换电路5自动切换到燃料电池电堆1供电，通过 DC/DC转换电路，系统输出稳定的12V直流电。