[发明专利]一种便携式燃料电池系统其控制方法

说明书

一种便携式燃料电池系统，包括燃料电池电堆、辅助部件和系统控制单元和一储能部件；本发明通过储能部件启动系统，燃料电池电堆产生的电能通过充电电路储存到储能部件中。系统具有充电模式，供电模式两种工作模式。由充电电路限制电堆的最大输出功率，由储能部件快速响应负载的功率变化。储能部件通过连接器与其他部件连接，可以与其他部件集成在一起，也可以单独放置。本发明系统结构简单，电堆寿命长，非常适用于由电池供电的便携式负载。

技术领域

本发明涉及一种便携式燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

燃料电池是将燃料的化学能直接转化为电能的一种电化学装置。它具有高效、环境友好、安静以及可靠性高等优点。但是，与其他种类的电池相比，燃料电池存在一个无法克服的缺点，即燃料电池的输出电压随输出电流的增大迅速降低。燃料电池在实际应用过程中通常与锂电池、铅酸电池等二次电池组成复合电源系统。复合电源系统可以发挥燃料电池、二次电池各自的优点，弥补自身的不足，可以更好地为负载提供电能。对于一些不连续工作的负载，或者是额定工作状态与待机状态功率相差较大的负载，在负载功率为0或者很小时，如果由燃料电池持续为负载提供电能，由于燃料电池的辅助部件也消耗电能，那么燃料能量利用效率就会比较低。在野外环境中，燃料十分有限的情况下，高效率地使用燃料则显得尤为重要。

[中国专利201410784296.0]介绍了一种燃料电池组合电源系统及其控制方法，系统内有第一、第二两个储能部件，第一储能部件用于启动燃料电池系统，第二储能部件用于为负载供电或者用于存储燃料电池的电能。条件满足时，燃料电池通过一个充电电路为第一储能部件充电，通过另一个恒功率充电电路为第二储能部件充电。两个储能部件，两个独立的充电电路，结构上相对复杂一些。第二储能部件与恒功率充电电路直接连接，日常维护不是很方便。

本发明涉及一种便携式燃料电池系统及其控制方法，通过储能部件启动系统，燃料电池电堆产生的电能通过充电电路储存到储能部件中。系统具有充电模式，供电模式两种工作模式。由充电电路限制电堆的最大输出功率，由储能部件快速响应负载的功率变化。储能部件通过连接器与其他部件连接，可以与其他部件集成在一起，也可以单独放置。本发明系统结构简单，电堆寿命长，非常适用于由电池供电的便携式负载。

发明内容

针对高效率使用燃料，提高燃料电池系统供电品质的问题，以及现有技术的不足，本发明采用以下技术方案来实现。

一种便携式燃料电池系统，包括燃料电池电堆、辅助部件和系统控制单元；

所述系统控制单元，包括控制器、第一电压传感器、第一电流传感器、充电电路、电压变换电路、第二电压传感器以及电连接器；

燃料电池电堆的正极经过第一电压传感器和第一电流传感器后和可控开关的一端连接，可控开关的另一端和充电电路的输入端正极连接；充电电路的输出端正极与电压变换电路的输入端正极连接；电压变换电路的输入端正极经过第二电压传感器、第二电流传感器、电连接器后与一储能部件的正极连接；电压变换电路的输出端正极与控制器的输入端正极以及辅助部件的正极连接；燃料电池电堆的负极、充电电路的负极、电压变换电路的负极、控制器的负极、辅助部件205的负极、以及所述储能部件203的负极一并电连接；所述第一电压传感器、第一电流传感器、可控开关、第二电压传感器、第二电流传感器、充电电路、辅助部件都与控制器信号连接；

所述储能部件或集成于燃料电池系统内，或作为独立部件设置于燃料电池系统外部。

所述储能部件独立设置于燃料电池系统外部时，燃料电池系统具有与储能部件连接的端口。

所述储能部件为锂电池或者铅酸电池。

充电电路的输出端正极经过一二极管或者一理想二极管后与电压变换电路的输入端正极连接。