[发明专利]一种便携式SOFC发电装置及其能量管理方法

权利要求书

1.一种便携式SOFC发电装置，其特征在于，包括：

气体供给系统，通过管路连接燃料电池堆系统，将反应所需气体通入燃料电池堆系统，所述气体供给系统的控制端与控制系统的控制输出接口连接；

燃料电池堆系统，含有电能输出引线，其电能输出端连接电力变换系统输入端，向电力变换系统输出电能；

电力变换系统，输出端连接负载，向负载输出电能，所述DCDC变换器控制端与控制系统控制输出端信号连接；

控制系统，包含多路热电偶、多路电压电流传感器、多路可控开关及控制器，所述多路热电偶、多路电压电流传感器与控制系统采集输入接口信号连接；所述多路可控开关与控制系统控制输出接口信号连接；所述控制器包含通信接口，其根据采集负载功率需求，重新设定控制输出；

上位机，包含通信接口，与控制系统通信接口信号连接，用于对控制系统进行远程监控。

2.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述气体供给系统包括燃料储罐，供给反应所需的气体；所述燃料储罐通过管路经流量调节阀与燃料电池堆系统中电堆阳极入口相连；环境中空气通过气泵与燃料电池堆的阳极入口相连；燃料电池堆的阴极入口通过管路经风机与大气相连。

3.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述燃料电池堆系统包括：

燃料电池堆，其阳极及阴极入口连接换热器，使阳极的燃料及阴极的空气经换热器预热后通入燃料电池堆的阳极及阴极入口；其阳极出口及阴极出口通入燃烧室；燃料电池堆设置电能输出引线，输出电能；

重整室，其输出端经换热器通入燃料电池堆的阳极入口，使重整后的气体进入燃料电池堆的阳极入口；

燃烧室，其输出端通入换热器，使通入燃烧室的尾气燃烧后经换热器进行热量回收；

换热器，其冷端输出分别通入电堆阳极及阴极入口，使重整后燃料及阴极空气经换热器预热后进入电堆。

4.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述电力变换系统包括DCDC变换器和锂电池组；所述DCDC变换器的输入端连接燃料电池堆系统中电能输出端，所述锂电池组与DCDC变换器的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述负载包括内部负载和外部负载。

6.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述控制系统包括控制器、传感器和流量调节装置，所述传感器通过信号电缆连接控制器，发送采集的数据给控制器；控制器连接流量调节装置，对流量调节装置进行控制。

7.根据权利要求6所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述传感器包括：

燃料流量传感器，设置于燃料调节阀出口管路，采集阳极燃料流量；

空气流量传感器，设置于风机出口管路，采集阴极空气流量；

电堆温度传感器，设置于燃料电池堆附近，采集电堆温度；

重整温度传感器，设置于重整室中，采集重整室温度；

尾气温度传感器，设置于换热器出口，采集尾气温度；

电堆电流传感器，设置于电堆电能输出回路，采集电堆输出电流；

电堆电压传感器，设置于电堆电能输出端，采集电堆输出电压；

可燃气体传感器，设置于燃料电池堆系统附近，采集可燃气浓度。

8.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述燃料电池堆的最大放电功率小于其当前可发电量。

9.根据权利要求1所述的便携式SOFC发电装置，其特征在于：所述锂电池组的电荷状态SOC满足：0.2SOC0.8。

10.一种基于权利要求1～9任一项所述装置的能量管理方法，其特征在于，包括：

当装置处于启动状态时，由电力变换系统中的锂电池组为负载提供电能；

当装置处于运行状态时，通过负载反馈的功率需求调节燃料电池堆系统的功率输出；通过电力变换系统中锂电池组反馈的状态信息，向锂电池组输出充放电功率；

当装置处于停止状态时，电力变换系统中锂电池组向控制系统输出电能。