专利名称：一种燃料电池系统能量管理架构系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及燃料电池发电系统内部架构管理系统。
背景技术：
现有技术中的燃料电池发电系统，其工作过程中输出电压，一般不是燃料电池 发电系统中各元件所需的电压，故需要进行电压等级转换，如专利ZL200920016349.9和 ZL201010108281.4所公开的技术，燃料电池发电系统内部都经至少三次电压等级变换，即 启动过程中启动电瓶经电压变换带动燃料电池系统工作；燃料电池系统工作后，燃料电池 输出电压分别经两次电压变换供燃料电池发电系统内部高压工作部件与低压工作部件工 作。现有技术的不足是系统内部电压等级过多，在电压等级转换中比例性的消耗了一部分 功率，造成电能浪费；系统结构复杂、效率较低、泛用性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池系统能量管理架构方案，克服传统技术的不 足。本发明的技术方案是一种燃料电池系统能量管理架构系统，包括燃料电池、控制 器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管 D2和系统输出电源，其特征在于所述燃料电池系统能量管理架构系统内部的工作部件分为 AC220V高压工作部件与DC24V低压工作部件两部分，所述燃料电池系统能量管理架构系统 还包括多路输出变压电源，多路输出变压电源设有一个输入端、一个高压输出端和一个低 压输出端；所述启动电瓶输出端连接开关K 一端，开关K另一端分别连接继电器Kl 一端和 低压工作部件，继电器Kl另一端依次连接二极管D1、多路输出变压电源输入端；所述燃料 电池输出端依次连接二极管D2和继电器K2 —端，继电器K2另一端分别连接多路输出变 压电源输入端与系统输出电源输入端；所述多路输出变压电源低压输出端连接低压工作部 件，多路输出变压电源高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端；充电器输出端 连接继电器K3 —端，继电器K3另一端连接启动电瓶；继电器Kl、继电器K2和继电器K3的 控制部分与控制器相连，根据控制策略控制继电器开关。本发明所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述高压工作部 件的电压为AC220V，低压工作部件的电压为DCMV。本发明所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述启动电瓶为 对伏/1(^!1-3(^!1锂电池。本发明所述的一种燃料电池电源能量管理与架构方案，其特征在于所述多路输出 变压电源输入为DC20V-DC150V，高压输出端输出为AC220V，低压输出端输出为DCMV。本发明的燃料电池管理系统的工作程序是闭合开关K，燃料电池系统低压部分 上电，系统中低压工作部件及控制器进入上电状态。控制器根据控制策略控制继电器Kl闭 合，多路输出变压电源开始工作，高压输出端输出高压工作部件需要的电压，系统中高压工作部件进入工作状态。高压工作部件在控制器控制下工作，启动燃料电池。当燃料电池正 常工作后，控制器闭合继电器K2，断开继电器K1，启动电瓶停止工作，燃料电池系统取代启 动电瓶为多路输出变压电源供电。多路输出变压电源两输出端分别为高压工作部件与低压 工作部件供电。燃料电池系统启动完成。当需要燃料电池发电系统供电时，闭合系统输出 电源上的系统输出开关，燃料电池发电系统开始向外部供电。其中，系统内部二极管Dl防 止了燃料电池输出的高电压进入低压电路中。如需不同等级输出电压，可通过更换系统输出电源变换模块，如原系统输出电源 模块为输入DC90V-DC150V输出AC220V，将其更换为输入DC90V_DC150V输出DC48V， 从而实现系统不同电压等级输出。本系统与现有技术方案相比具有以下有益效果1.简化了结构，减少了系统内部电压等级，从而提高了系统可靠性和燃料电池发 电系统效率。2.结构的简化和电压等级的减少，降低了系统成本。3.通过更换系统输出电源模块，可很方便的变换燃料电池发电系统输出电压等 级。提高了燃料电池发电系统的泛用性。
本发明有附图二幅，其中图1是本发明的燃料电池发电系统的原理框图。图2是本发明的燃料电池发电系统实施例的原理框图。
具体实施例方式下面结合附图给出的实施例对本发明作进一步说明。实施例包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继 电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2、多路输出变压电源、高压工作部件、低压工作部件 和系统输出电源，多路输出变压电源，多路输出变压电源设有一个输入端、一个AC220V高 压输出端和一个DCMV低压输出端；启动电瓶输出端连接开关K一端，开关另一端分别连接 继电器Kl 一端和低压工作部件，继电器Kl另一端依次连接二极管D1、多路输出变压电源 输入端；燃料电池输出端依次连接二极管D2、继电器K2 —端、继电器K2另一端分别连接多 路输出变压电源输入端与系统输出电源输入端；多路输出变压电源低压输出端连接低压工 作部件，多路输出变压电源高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端；充电器输 出端连接继电器K3，继电器K3另一端连接启动电瓶；继电器K1、继电器K2和继电器K3的 控制部分与控制器相连，根据控制策略控制继电器开关。系统输出电源如图2所示。开关K 为手动开关。继电器Kl和K3为LY2J常开继电器，继电器K2为EV200AAA常开继电器，继 电器Kl、继电器K2和继电器K3统一由控制器根据程序控制。启动电瓶为DCMV/30AH锂电 池。燃料电池功率为15KW。多路输出变压电源功率3. 5KW输入范围为DC20V-DC150V，输出 分为两路，分别为AC220V(工作范围DC20V-DC150V)与DC24V(工作范围DC90V-DC150V)。 系统输出电源功率IOKW输入范围为DC90V-DC150V，输出为AC220V。充电器为DCMV/5AH。 高压工作部件统一工作电压为AC220V。低压工作部件统一工作电压为DCMV。
权利要求
1.一种燃料电池系统能量管理架构系统，包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶 充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2和系统输出电源，其 特征在于所述燃料电池系统能量管理架构系统内部的工作部件分为AC220V高压工作部件 与DC24V低压工作部件两部分，所述燃料电池系统能量管理架构系统还包括多路输出变压 电源，多路输出变压电源设有一个输入端、一个高压输出端和一个低压输出端；所述启动电 瓶输出端连接开关K 一端，开关K另一端分别连接继电器Kl 一端和低压工作部件，继电器 Kl另一端依次连接二极管D1、多路输出变压电源输入端；所述燃料电池输出端依次连接二 极管D2和继电器K2 —端，继电器K2另一端分别连接多路输出变压电源输入端与系统输出 电源输入端；所述多路输出变压电源低压输出端连接低压工作部件，多路输出变压电源高 压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端；充电器输出端连接继电器K3 —端，继电 器K3另一端连接启动电瓶；继电器Kl、继电器K2和继电器K3的控制部分与控制器相连， 根据控制策略控制继电器开关。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述高压 工作部件的电压为AC220V，低压工作部件的电压为DCMV。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电源能量管理架构方案，其特征在于所述启动 电瓶为M伏/10AH-30AH锂电池。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池电源能量管理与架构方案，其特征在于所述 多路输出变压电源输入为DC20V-DC150V，高压输出端输出为AC220V，低压输出端输出为 DC24V。
全文摘要
一种燃料电池系统能量管理架构系统，包括燃料电池、控制器、启动电瓶、启动电瓶充电器、开关K、继电器K1、继电器K2、继电器K3、二极管D1、二极管D2、系统输出电源、高压工作部件、低压工作部件和多路输出变压电源。启动电瓶连接开关K，开关K分别连接继电器K1与低压工作部件。继电器K1依次连接二极管D1、多路输出变压电源。燃料电池输出端依次连接二极管D2和继电器K2，继电器K2另一端分别连接多路输出变压电源与系统输出电源。多路输出变压电源低压端输出连接低压工作部件，高压输出端分别连接高压工作部件与充电器输入端。继电器由控制器控制开关。本系统具有实现成本低、结构简单、操作方便、泛用性强、安全可靠等优点。
文档编号H01M8/04GK102097637SQ201110007429
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者丁鹏, 侯中军, 王克勇, 石伟玉, 臧振明, 陈明 申请人:新源动力股份有限公司