一种氢燃料电池电堆管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种氢燃料电池电堆管理系统，包括氢燃料电池电堆、锂电池，氢燃料电池电堆管理系统包括与氢燃料电池电堆连接的氢燃料电池电堆保护系统、与氢燃料电池电堆保护系统连接的充电控制系统及与充电控制系统连接的氢燃料电池电堆控制系统；氢燃料电池电堆保护系统控制氢燃料电池电堆的输出电压于电压区间内，及控制输出电流于电流区间内；充电控制系统将氢燃料电池电堆的输出电压升压至锂电池的充电电压，及将输出电流升流至锂电池的充电电流；氢燃料电池电堆的控制系统根据氢燃料电池电堆的状态，调节氢燃料电池电堆保护系统及充电控制系统的工作状态，从而使得氢燃料电池电堆与锂电池组配合，向外部负载输出电能。

A hydrogen fuel cell stack management system

【技术实现步骤摘要】
一种氢燃料电池电堆管理系统
本专利技术涉及能源管理领域，尤其涉及一种氢燃料电池电堆管理系统。
技术介绍
氢燃料电池是一种使用氢气作为燃料，通过与氧气的化学反应而产生电能的装置，其副产物只有水，因此氢燃料电池在交通设备领域内得到了快速发展，利用使用氢燃料电池作为机动车、非机动车的电能来源，由此，通过氢燃料电池作为助力的自行车成为了一种理想的绿色出行交通工具。由于氢燃料电池是基于氢气和氧气在电解质中的扩散，其动态响应速度与其扩散速度有关。因此并不适合高频率、大动态负载变化的应用。而自行车在使用过程中，需要电能快速响应、提供，因此，在使用的初期，常出现氢燃料电池功能不足或功能较慢，而在使用的过程中，自行车在不同道路中的骑行过程又将对电能有着不少动态变化的需求，因此对氢燃料电池的电堆提出了不少要求。例如在上坡过程中，由于自行车电机所需电能较高，氢燃料电池的输出电流也将动态变化，易造成氢燃料电池电堆的损坏和过载。由此，在以氢能源作为助力车的形式下，还设置有一锂电池组，配合氢燃料电池，向助力车提供电能。但现有技术下，锂电池组设置后，仍以锂电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池电堆管理系统，包括氢燃料电池电堆、锂电池，所述氢燃料电池电堆与氢气罐、进气电磁阀及氢燃料电池电堆连接，其特征在于，所述氢燃料电池电堆管理系统包括与氢燃料电池电堆连接的氢燃料电池电堆保护系统、与氢燃料电池电堆保护系统连接的充电控制系统及与充电控制系统连接的氢燃料电池电堆控制系统；/n所述氢燃料电池电堆保护系统控制氢燃料电池电堆的输出电压于一电压区间内，及控制输出电流于一电流区间内；/n所述充电控制系统将氢燃料电池电堆的输出电压升压至锂电池的充电电压，及将输出电流升流至锂电池的充电电流；/n所述氢燃料电池电堆的控制系统根据氢燃料电池电堆的状态，调节氢燃料电池电堆保护系统及充电控制...

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池电堆管理系统，包括氢燃料电池电堆、锂电池，所述氢燃料电池电堆与氢气罐、进气电磁阀及氢燃料电池电堆连接，其特征在于，所述氢燃料电池电堆管理系统包括与氢燃料电池电堆连接的氢燃料电池电堆保护系统、与氢燃料电池电堆保护系统连接的充电控制系统及与充电控制系统连接的氢燃料电池电堆控制系统；
所述氢燃料电池电堆保护系统控制氢燃料电池电堆的输出电压于一电压区间内，及控制输出电流于一电流区间内；
所述充电控制系统将氢燃料电池电堆的输出电压升压至锂电池的充电电压，及将输出电流升流至锂电池的充电电流；
所述氢燃料电池电堆的控制系统根据氢燃料电池电堆的状态，调节氢燃料电池电堆保护系统及充电控制系统的工作状态。


2.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述氢燃料电池电堆保护系统包括：
-保护主电路，控制所述氢燃料电池电堆导通或关断；
-高压保护控制电路，接收一第一电压信号，并根据所述第一电压信号形成第一控制指令，发送所述第一控制指令至电堆保护主电路以执行保护，其中所述第一电压信号的电压值大于第一电压阈值；
-低压保护控制电路，接收一第二电压信号，并根据所述第二电压信号形成第二控制指令，发送所述第二控制指令至电堆保护主电路以执行保护，其中所述第二电压信号的电压值小于第二电压阈值；
-过流保护控制电路，接收一第一电流信号，并根据所述第一电流信号形成第三控制指令，发送所述第三控制指令至电堆保护主电路以执行保护，其中所述第一电流信号的电流值大于第一电流阈值；
-反充电保护控制电路，接收一第二电流信号，并根据所述第二电流信号形成第四控制指令，发送所述第四控制指令至电堆保护主电路以执行保护，其中所述第二电流信号的电流值小于第二电流阈值；
-初始化电路，与所述电堆保护主电路电连接，根据一初始化指令初始化所述氢电堆保护主电路。


3.如权利要求2所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述保护主电路包括主回路电路及驱动电路；
所述主回路电路包括：场效应管M301~M304，场效应管M301~M302的源极与氢燃料电池电堆的正极VH+连接，场效应管M303~M304的源极与电源电压VB+连接，场效应管M301~M304的漏极互相桥接，场效应管M301~M304导通或截止以控制所述氢燃料电池电堆导通或关断；
所述驱动电路与所述主回路电路连接，驱动所述主回路电路呈全部导通状态或全部截止状态；
当所述主回路电路呈全部导通状态时，所述保护主电路正常工作；
当所述主回路电路呈全部截止状态时，所述保护主电路截止电路以成保护状态。


4.如权利要求2所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述高压保护控制电路包括第一比较器及回滞电路；
所述第一比较器比较所述第一电压信号的电压值与第一电压阈值；
当所述第一电压信号的电压值大于第一电压阈值时，第一比较器输出高电平；
当所述第一电压信号的电压值小于第一电压阈值时，第一比较器输出低电平。


5.如权利要求2所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述低压保护控制电路包括第二比较器；
所述第二比较器比较所述第二电压信号的电压值及第二电压阈值；
当所述第二电压信号的电压值大于第二电压阈值时，第二比较器输出高电平；
当所述第二电压信号的电压值小于第二电压阈值时，第二比较器输出低电平。


6.如权利要求2所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述过流保护控制电路包括第三比较器；
所述第三比较器比较所述第一电流信号及第一电流阈值；
当所述第一电流信号大于第一电流阈值时，第三比较器输出低电平；
当所述第一电流信号小于第一电流阈值时，第三比较器输出高电平。


7.如权利要求2所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述反充电保护控制电路包括第四比较器；
所述第四比较器比较所述第二电流信号及第二电流阈值；
当所述第二电流信号大于第二电流阈值时，第四比较器输出低电平；
当所述第二电流信号小于第二电流阈值时，第四比较器输出高电平。


8.如权利要求1所述的氢燃料电池电堆管理系统，其特征在于，
所述充电控制系统包括：
-升压充电电路，与所述锂电池及氢燃料电池电堆电连接，接收所述氢燃料电池电堆的输出电压，并将所述输出电压升压为供至所述锂电池的充电电压，使得所述锂电池的充电电压恒定；
-恒压控制电路，与所述升压充电电路连接，接收所述输出电压并将所述输出电压与第一电压阈值比较，当所述第一电压阈值大于所述输出电压时...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱程，孙继胜，陆敏敏，岑健，仄伟杰，马茜，
申请(专利权)人：永安行科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32