一种燃料电池保温系统技术方案

一种燃料电池保温系统，燃料电池保温系统包括保温控制管理单元、ＤＣ／ＤＣ变换器、蓄电池组、电热丝、绝热材料、常开型接触器、常闭型接触器、常闭型温度开关和温度传感器，电热丝缠绕包裹在燃料电池堆的表面，绝热材料置于燃料电池包装盒的内壁上；燃料电池堆置于燃料电池包装盒内。当电池的空间温度值Ｔｃｕｒ大于等于上限储存温度值Ｔｈｓｅｔ时，断开常开型接触器，停止电热丝加热，否则，闭合常开型接触器，电热丝加热。本发明专利技术的有益效果是：解决了燃料电池停机储存的防冻问题，在燃料电池的停机储存时，保温系统可提供热量；保温系统适用范围宽，工作稳定，控制管理单元电源供电方式可由燃料电池自行供给。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及燃料电池发电系统的保温技术。技术背景质子交换膜燃料电池是一种新能源。质子交换膜燃料电池在反应时会生成液态的 水。这些液态水必须及时排出，否则，不仅会造成水淹电池的问题，而且在寒冷环境运行时， 特别是在寒冷的环境中停机一段时间时，未排出的水，会在燃料电池工作腔内冷凝冻结；当 燃料电池再次运行时，会阻碍气体的流通，水的冷凝冻结甚至严重破坏质子交换膜。现有技 术中主要依靠电池尾排气将反应生成水带出，也有采用加热方法保证燃料电池低温启动的 技术。现有技术的不足是反应生成的水很难完全排出，用加热方法保证燃料电池低温启动 的技术虽然有多种方式，实际应用较困难，从而影响燃料电池应用的环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种燃料电池保温系统，通过保温系统智能管理燃料电池 的内部温度，解决现有技术的不足，使得燃料电池在任何环境中都能正常运行。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案是一种燃料电池保温系统，包括燃料电池 系统，燃料电池系统包括置于燃料电池包装盒内的燃料电池堆，其特征在于所述保温系统 包括保温控制管理单元、DC/DC变换器、蓄电池组、电热丝、绝热材料、常开型接触器、常闭 型接触器、常闭型温度开关和温度传感器，所述保温控制管理单元是微处理器，保温控制管 理单元与温度传感器用信号线连接，与常闭型温度开关通过常闭型接触器电连接，与燃料 电池控制系统通过CAN通讯进行数据交换；所述电热丝均勻的缠绕包裹在燃料电池堆的表 面，电热丝通过常开型接触器与蓄电池组电连接，所述DC/DC变换器和蓄电池组之间电连 接，DC/DC变换器与燃料电池系统的电输出端连接，所述绝热材料置于燃料电池包装盒的内 壁上。本专利技术所述一种燃料电池保温系统，其特征在于所述置于燃料电池包装盒的内壁 上的绝热材料的厚度为IOmm 20mm。本专利技术所述一种燃料电池保温系统的控制流程，其特征在于所述控制流程如下1)在保温控制管理单元的微处理器中预先标定燃料电池的下限储存温度值 Tlset和上限储存温度值Thset ；2)为温度传感器实时检测燃料电池的空间温度值Tcur，并将所测电池的空间温 度值Tcur传输到保温控制管理单元的微处理器中；3)保温控制管理单元的微处理器根据预置程序对温度传感器实时检测的燃料电 池的空间温度值Tcur和保温控制管理单元的微处理器中预先标定的燃料电池的下限储存 温度值Tlset及上限储存温度值Thset作比较，判断电池的空间温度值Tcur和Thset的温 度值，当电池的空间温度值Tcur大于等于上限储存温度值Thset时，程序执行断开常开型 接触器，停止电热丝加热，否则，程序执行闭合常开型接触器，电热丝加热；4)循环执行上述操作。本专利技术的基本原理是保温控制管理单元通过CAN通讯方式与燃料电池系统控制 器进行数据通讯，接收燃料电池系统当前的运行状态数据，并判断保温系统的状态；通过温 度传感器实时采集燃料电池内部温度值，根据燃料电池当前所处状态是运行状态还是停机 状态，对包装壳内的燃料电池堆进行加热通断控制。燃料电池运行时通过DC/DC变换器对 蓄电池组充电。蓄电池组在燃料电池停机状态下，为控制管理单元和电热丝供给电源。电 热丝和绝热材料使包装壳内的空间温度在正常的储存温度值。温度开关在燃料电池空间温 度值低于正常的储存温度值时闭合，此时蓄电池组给控制管理单元供电，控制管理单元控 制电热丝加热，当温度超过正常存储温度的上限温度值时，常闭型接触器断开，停止加热； 常开型接触器在控制管理单元不工作的情况下，断开蓄电池组与电热丝的连接，禁止加热。 温度传感器把相应温度的电阻信号经电桥变换转变为电信号，传输给微处理器处理。与现有技术相比，本专利技术具有以下技术优点1、解决了燃料电池停机储存的防冻问题，在燃料电池的停机储存时，保温系统可提供热量。2、保温系统适用范围宽，工作稳定，DC/DC变换器的输入电压范围比较宽，适用于 燃料电池系统的整个运行过程中，且DC/DC变换器的输出电压稳定。3、控制管理单元电源供电方式可由燃料电池自行供给。附图说明本专利技术有附图四幅，其中图1是本专利技术实施例的燃料电池系统构成框图图2是本专利技术的燃料电池保温系统的的架构图图3是本专利技术的燃料电池保温系统的电堆加热保温结构示意图图4是本专利技术中常闭型温度开关的开关特性图图5是本专利技术的燃料电池保温系统的控制流程框图附图中，1、负载线进出口，2、负载线进出口，3、氢气入口，4、氢气出口，5、空气入 口，6、空气出口，7、冷却水入口，8、冷却水出口，9、燃料电池包装盒，10、燃料电池系统，101、 燃料电池堆，102、水泵及变频器，103、水箱，104、散热风扇，105、温度传感器，106、压力传感 器，107、冷却水管路，108、风机及控制器，109、增湿器，110、空气管路，111、氢瓶，112、氢气 稳压阀，113、氢气进口电磁阀，114、氢气出口电磁阀，115、氢气管路，116、高压接触器，117、 电压传感器，118、电流传感器，119、负载线，120、负荷装置，121、控制单元，20、保温系统， 201、保温控制管理单元，202、DC/DC变换器，203、蓄电池组，204、电热丝，205、绝热材料， 206、常开型接触器，207、常闭型接触器，208、常闭型温度开关，209、温度传感器。具体实施方式下面结合附图给出的实施例对本专利技术作进一步说明。燃料电池系统10包括燃料电池堆101、燃料电池包装盒9、水泵及变频器102、水箱 103、散热风扇104、温度传感器105、压力传感器106、冷却水管路107、风机及控制器108、 增湿器109、空气管路110、氢瓶111、氢气稳压阀112、氢气进口电磁阀113、氢气出口电磁阀114、氢气管路115、高压接触器116、电压传感器117、电流传感器118、负载线119和控制 单元121，燃料电池堆101置于燃料电池包装盒9内。保温系统20包括保温控制管理单元 201、DC/DC变换器202、蓄电池组203、电热丝204、绝热材料205、常开型接触器206、常闭型 接触器207、常闭型温度开关208和温度传感器209，保温控制管理单元201是微处理器，保 温控制管理单元201与温度传感器209用信号线连接，与常闭型温度开关208通过常闭型 接触器207电连接，与燃料电池控制单元121通过CAN通讯进行数据交换；所述电热丝204 均勻的缠绕包裹在燃料电池堆101的表面，电热丝204通过常开型接触器206与蓄电池组 203电连接，所述DC/DC变换器202和蓄电池组203之间电连接，DC/DC变换器202与燃料 电池系统10的电输出端连接，绝热材料205置于燃料电池包装盒9的内壁上，绝热材料205 的厚度为IOmm 20mm，负载线进出口 1、2、氢气出入口 3、4、空气出入口 5、6、冷却水出入口 7,8的管壁上也包裹绝热材料205。 当燃料电池堆101空间温度低于图4中下限储存温度值Tlset时，常闭型温度开 关208处于闭合状态，控制管理单元201上电工作，控制管理单元201通过温度传感器209 采集燃料电池堆101所在空间温度，当温度低于上限储存温度值Thset时，控制管理单元 201本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池保温系统，包括燃料电池系统（１０），燃料电池系统（１０）包括置于燃料电池包装盒（９）内的燃料电池堆（１０１），其特征在于所述燃料电池系统（１０）中还包括保温系统（２０），所述保温系统（２０）包括保温控制管理单元（２０１）、ＤＣ／ＤＣ变换器（２０２）、蓄电池组（２０３）、电热丝（２０４）、绝热材料（２０５）、常开型接触器（２０６）、常闭型接触器（２０７）、常闭型温度开关（２０８）和温度传感器（２０９），保温控制管理单元（２０１）是微处理器，保温控制管理单元（２０１）与温度传感器（２０９）用信号线连接，与常闭型温度开关（２０８）通过常闭型接触器（２０７）电连接，与燃料电池控制单元（１２１）通过ＣＡＮ通讯进行数据交换；所述电热丝（２０４）均匀的缠绕包裹在燃料电池堆（１０１）的表面，电热丝（２０４）通过常开型接触器（２０６）与蓄电池组（２０３）电连接，所述ＤＣ／ＤＣ变换器（２０２）和蓄电池组（２０３）之间电连接，ＤＣ／ＤＣ变换器（２０２）与燃料电池系统（１０）的电输出端连接，所述绝热材料（２０５）置于燃料电池包装盒（９）的内壁上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高全勇，侯中军，王克勇，孙德尧，刘超，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]