[发明专利]一种便携式PEMFC燃料电池电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种PEMFC燃料电池电源系统。

背景技术

燃料电池是一种高效、节能、环保的发电装置，是将存储的燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置，具有能量转换效率高，噪音低、污染小、不受卡诺循环限制的特点。在各种燃料电池中，质子交换膜燃料电池（PEMFC）以氢气为燃料，以氧气或空气作为氧化剂，产物仅仅是水，不污染环境，噪声小，功率密度高，启动时间短，具有广阔的发展前景。但是现有的质子交换膜燃料电池具有输出电压不稳定、工作不稳定的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种便携式PEMFC燃料电池电源系统，具有输出电压稳定、工作稳定的特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种便携式PEMFC燃料电池电源系统，其特征在于所述电源系统包括储氢罐、进气阀、PEMFC燃料电池堆、氢气循环泵、汽水分离器、排气阀、功率调节器和电源系统控制器，所述PEMFC燃料电池堆包括由多个燃料单电池串联组成的PEMFC燃料电池反应堆、散热风机、能够采集PEMFC燃料电池反应堆电流、电压和温度的信号采集电路和工作风机，所述储氢罐通过管路经进气阀接所述PEMFC燃料电池反应堆的氢气进气口，所述PEMFC燃料电池反应堆的出气口通过管路经氢气循环泵与所述汽水分离器连接，所述汽水分离器的氢气出气口通过管路与所述PEMFC燃料电池反应堆的氢气进气口连接，所述汽水分离器的排气口通过管路与所述排气阀连接；所述散热风机与所述PEMFC燃料电池反应堆的散热风进气口连接，所述工作风机与所述PEMFC燃料电池反应堆的氧化剂进气口连接；所述信号采集电路的输出端一路与所述电源系统控制器的输入端连接，所述信号采集电路的输出端另一路与所述功率调节器的输入端连接；所述电源系统控制器的输出端与所述进气阀、散热风机、工作风机、氢气循环泵和排气阀的控制端连接，所述电源系统控制器与所述功率调节器双向连接。

所述电源系统还包括减压阀，所述减压阀固定连接在所述储氢罐和所述进气阀之间的管路上。

所述电源系统还包括蓄电池，所述蓄电池与所述功率调节器双向连接。

所述电源系统控制器包括单片机最小系统，能够控制指示灯、蜂鸣器、进气阀、排气阀、系统上电、负载开关的输出控制电路，能够接收开机按钮信号和关机按钮信号的输入控制电路，能够控制散热风机、工作风机、氢气循环泵和DC/DC变换的D/A变换电路，能够接收燃料电池电流、燃料电池电压、燃料电池温度、蓄电池电流、直流母线电压、环境温度和燃料电池单片电压的A/D变换电路，EEPROM，RS232接口电路和JTAG接口电路；所述单片机最小系统包括电源电路、时钟电路和MCU，所述输出控制电路和所述D/A变换电路与所述MCU的输出端连接，所述输入控制电路和所述A/D变换电路的输入端连接，所述EEPROM、RS232接口电路和JTAG接口电路与所述MUC双向连接。

所述MCU的型号为：ATMAGE16。

所述信号采集电路包括电流传感器、电压传感器和温度传感器。

所述功率调节器的型号为：CKN150-12S24。

所述进气阀和排气阀为电磁阀。

本发明的有益效果如下：（1）所述电源系统中的电源系统控制器和功率调节器组成电源控制系统。所述电源控制系统能够实时监测所述电源系统的输出电压、输出电流和蓄电池的电压、电流，能够将输出电压一直控制在一个稳定水平，并且在系统出现输入欠压、输出过压、输出短路等故障时，报警并断路保护，提高了所述电源系统工作的稳定性；（2）所述电源控制系统能够按照设定好的控制策略控制驱动所述进气阀和排气阀，使所述电源系统的燃料供给和尾气排放可靠稳定；（3）所述电源控制系统通过监测所述电源系统的温度，控制所述燃料电池堆的散热风机，使燃料电池堆的温度一直维持在一个较低的水平；（4）所述电源控制系统能够按照设定好的控制策略控制氢气循环泵和工作风机，在可靠提供所述电源系统所需的氧化剂的同时，间接实现了对所述电源系统湿度的控制；（5）所述电源控制系统能够实时检测氢气罐内气体压力的变化，在压力不足时提醒更换氢气罐，使所述电源系统能够稳定持续的提供电能。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明中电源系统控制器的结构框图；