[发明专利]一种基于燃料电池和锂电池的混合能量管理系统

说明书

本发明是一种基于燃料电池和锂电池的混合能量管理系统。本发明涉及能源管理技术领域，所述系统：燃料电池、锂电池、第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管、充电IC和负载；所述燃料电池和锂电池的能量分别输出到第一开关和第二开关，并由负载通过第一开关和第二开关控制两种能量是否输出；所述第一开关和第二开关的输出端分别连接到第一二极管和第二二极管的阳极，第一二极管和第二二极管的阴极连接，并输出到负载和充电IC；所述充电IC由负载控制，系统上电后控制充电IC不对后级充电。

技术领域

本发明涉及能源管理技术领域，是一种基于燃料电池和锂电池的混合能量管理系统。

背景技术

燃料电池是一种将燃料所具有的化学能转化成电能的化学装置，其不受卡诺循环限制，效率高，且没有机械传动部件，无噪声和有害气体污染。因此燃料电池是一种极有发展前景的发电技术。

相比于传统的锂电池，燃料电池目前存在的问题是输出不稳定，受环境因素及负载变化影响。在一些需要大电流供电的场合，燃料电池会因为负载变化过大而失效，而失效的恢复时间较长，单燃料电池供电会存在掉电工况。因此需要提出一种锂电池与燃料电池的混合能量管理系统，可以充分利用燃料电池的能量释放，并使用锂电池保证系统的可靠性。

发明内容

本发明为了在系统刚上电时，由锂电池控制泵液阀等设备驱动燃料电池反应，燃料电池经过一段时间达到可输出状态，系统监测到并实现锂电池和燃料电池切换，在负载较大时，可实现切换回锂电池供电，在轻负载状态下可使用燃料电池对锂电池充电，本发明提供了以下技术方案：

一种基于燃料电池和锂电池的混合能量管理系统，所述系统：燃料电池、锂电池、第一开关、第二开关、第一二极管、第二二极管、充电IC和负载；

所述燃料电池和锂电池的能量分别输出到第一开关和第二开关，并由负载通过第一开关和第二开关控制两种能量是否输出；

所述第一开关和第二开关的输出端分别连接到第一二极管和第二二极管的阳极，第一二极管和第二二极管的阴极连接，并输出到负载和充电IC；所述充电IC由负载控制，系统上电后控制充电IC不对后级充电。

优选地，系统上电后，第一开关断开，第二开关闭合，锂电池为负载供电，负载得电，充电IC不对锂电池充电；

所述负载周期性检测燃料电池状态，当燃料电池满足输出需求后，先导通第一开关，关断第二开关，切换为燃料电池对负载放电。

优选地，当检测到燃料电池输出达到轻负载条件时，控制充电IC对锂电池充电；当检测到燃料电池不满足轻负载条件时，控制充电IC停止对锂电池充电。

优选地，当检测到负载过大，电堆温度过高，或燃料电池运行不稳定，燃料电池输出电压不满足输出需求时，先导通第二开关，后关断第一开关，切换为锂电池为负载供电；等待燃料电池状态恢复，重新切换为燃料电池供电。

优选地，判断燃料电池是否达到轻负载条件，需根据燃料电池输出电压和电堆温度等综合判断，燃料电池输出电压高于预设放电电压阈值，且电堆温度未超过预设高温阈值，即认为达到轻负载条件。

优选地，燃料电池是否达到输出需求，和燃料电池是否达到轻负载条件，所设电压阈值均为迟滞阈值。

本发明具有以下有益效果：

本发明系统默认为锂电池供电，可实现系统启动运行，之后可根据燃料电池运行状态和负载状态实现燃料电池和锂电池切换为负载供电，并能够实现在轻负载状态下使用燃料电池对锂电池充电。

通过开关逻辑的设计并加入二极管，防止了能量切换过程中的电压倒灌问题和切换延时导致的负载掉电问题。

附图说明

图1为基于燃料电池和锂电池的混合能量管理系统的结构框图；