CN214254480U - 30kW氢燃料电池堆控制*** - Google Patents
30kW氢燃料电池堆控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型为30kW氢燃料电池堆控制***，包括燃料电堆单元，电堆***控制模块，DC‑DC模块，功率输出保护单元，水冷回路，氢气回路，空气回路。通过对组成30kW氢燃料电池堆控制各部件件进行优化配置，***实现***安全工作，防止意外，并实现30kW燃料电池堆控制***寿命的延长。
Description
技术领域
本实用新型属于新能源动力供应领域，具体为30kW氢燃料电池堆控制***。
背景技术
燃料电池是一种利用将氢气与氧气的化学能转化为电能而获得电能的装置，与传统的燃料转化电能方式相比，燃料电池不受卡诺循环限制，理论电能转换效率可达80％，效率更高。利用氢气作为燃料的质子交换膜燃料电堆产物为水，无污染排放，工作时间噪音相对更小，是一种前途很高的能源方向。
30kW氢燃料电池堆控制***包括燃料电堆，控制模块，氢气回路，空气回路，水回路，各个部分协同工作，实现燃料电堆***的运行。
发明内容
本实用新型的目的为30kW氢燃料电池堆控制***，提供应用安全和提高使用寿命。
本实用新型采取的实施方案为；30kW的氢燃料电堆***，包括燃料电堆，控制模块，氢气回路，空气回路，水回路，功率输出保护模块，DC-DC模块。所述水回路用于控制燃料电堆的温度，还用于调节空气回路空压机供给的空气温度。所述安全控制回路用于控制功率输出，还用于检测氢气泄露。所述控制模块用于控制所述燃料电堆，氢气回路，空气回路，水回路，功率输出保护模块， DC-DC模块工作。
所述氢气回路包括氢气瓶，减压阀，进气阀，比例阀，燃料电堆的氢气通道，循环泵，排气阀，其中，循环泵与燃料电堆并联，氢气流向相反，氢气由氢气瓶依次经燃料电堆流向排气阀方向，部分氢气于排气阀入口处经循环泵返回燃料电堆。
所述空气回路包括空压机，中冷器，加湿器，燃料电堆的空气通道，空气由空压机吸入***，经中冷器冷却后，经加湿器加湿后，进入燃料电堆内部，反应后带着反应产物水进入加湿器，实现对进入电堆的空气进行加湿及加热，后排出***。
所述水回路包括水泵，散热器，过滤器，膨胀水箱，去离子器，三通，燃料电堆的水通道。其中，流经水泵，散热器，中冷器的水实现对空压机空气的降温，膨胀水箱实现对水回路内水压的调节，流经散热器，水泵，三通，燃料电堆的水通道的水实现对水回路的温度的调节。
附图说明
图1为本实用新型所述的30kW氢燃料电池堆控制***的氢气回路实施方案结构示意图。
图2为本实用新型所述的30kW氢燃料电池堆控制***的空气回路实施方案结构示意图。
图3为本实用新型所述的30kW氢燃料电池堆控制***的水回路实施方案结构示意图。
图4为本实用新型所述的30kW氢燃料电池堆控制***的功率输出保护回路实施方案结构示意图。
图5为本实用新型所述的30kW氢燃料电池堆控制***的传感器组实施方案。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型结构进行进一步描述。
如图1所示，所述氢气回路包括减压阀K1，进气阀K2，比例阀K3，燃料电堆H，排气阀K4，循环泵M1。所述氢气依次经减压阀K1，进气阀K2，比例阀K3后进入燃料电堆H燃料入口，由燃料电堆H燃料出口流出后，经循环泵M1返回燃料电堆H燃料入口，或经排气阀K4排出***。
如图2所示，所述空气回路包括空压机M2，中冷器L1，加湿器L2，燃料电堆H。所述空气经空压机M2压缩后，经中冷器L1后进入加湿器L2，后流入燃料电堆H空气入口，由燃料电堆H空气出口流出后，经加湿器L2后流出***。
如图3所示，所述水回路包括流经水泵M3，散热器T1，中冷器L1的水冷回路，流经燃料电堆H，水泵M3，三通阀K5，过滤器L3的加热回路，流经燃料电堆H，水泵M3，散热器T1，三通阀K5，过滤器L3的散热回路，经水泵M3，膨胀水箱F1，去离子器L4的定压回路。所述水冷回路中，水从中冷器L1流出，流入水泵M3，经散热器T1后，返回中冷器L1。加热回路中，水从燃料电堆H冷却液出口流出，流入水泵M3，经三通K5后，经过滤器L3后，由燃料电堆H冷却液流入燃料电堆H。所述散热回路中，水从燃料电堆H冷却液出口流出，流入水泵M3，经散热器T1后流入三通阀K5，后经过滤器L3后流入燃料电堆H冷却液入口。所述定压回路中，水由水泵流出，经膨胀水箱后分为两路，一路直接返回水泵，另一路经去离子器L4，过滤器L3，燃料电堆H后返回水泵M3。
如图4所示，所述功率输出保护模块包括与燃料电堆H功率输出口正极相连的二极管D1，与二极管阴极相连的继电器S2，与继电器S2相连的放电电阻R1，放电电阻R1与燃料电堆H功率输出口负极相连，与二极管D1阴极相连的继电器S1，继电器S1与DC-DC模块D输入口正极相连，与DC-DC模块D输入口正极相连的继电器S3，与继电器S3相连的泄流器R2，泄流器R2与DC-DC模块D输入口负极相连。
如图5所示，所述控制模块的传感器模块包括位于氢气通道内燃料电堆H前的压力传感器G1，位于氢气通道内燃料电堆后的压力传感器G5，位于空气通道燃料电堆入口处的压力传感器G8，温湿度传感器G3，位于水通道燃料电堆H入口处的温度传感器G2，位于水通道燃料电堆H出口处的温度传感器G4，位于燃料电堆功率输出口的电流传感器G6及电压传感器G7，位于***内部的氢气传感器。
对于本实用新型的30kW氢燃料电池***的安全控制方法，具体实施方法为；***控制模块获取***内部具体运行状况以及上位机命令，对***进行正常关机及紧急关机。
***正常关机情况；***控制模块关闭K2,K3,M1，打开K4 0.2秒后关闭。降低M3功率到10%，降低T1到10%，保持S1闭合，保持S2,S3切断，调节D输入端为恒压模式，直至电堆内部氢气耗尽，关闭所有模块。
***紧急关机情况；***控制模块关闭K2,K3,M1，打开K4 0.2秒后关闭数次，直至电堆内部氢气压力降低至0.05bar下，关闭K4,M3,T1，切断S1，闭合S2,S3，直至电堆内部氢气耗尽，关闭所有模块。
Claims (8)
1.一种30kW氢燃料电池堆控制***，包括燃料电堆单元，电堆***控制模块，DC-DC模块，功率输出保护单元，水冷回路，氢气回路，空气回路；
其特征在于，所述电堆***控制模块用于控制燃料电池单元，电堆保护单元，水冷回路，氢气回路，空气回路，DC-DC模块；
所述空气回路通过反应产物水对空气进行加湿；
所述DC-DC模块与功率输出保护单元共同保护电堆***。
2.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述电堆***控制模块包括上位机交互模块，传感器模块，控制模块，所述上位机交互模块为CAN通信方式实现上位机与电堆***的交互；所述传感器模块为设置于水冷回路，氢气回路，空气回路及功率输出回路的传感器；所述控制模块包括各个回路及电堆保护单元上的电力驱动部件。
3.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述DC-DC模块正输入端通过继电器S1后接入二极管D1阴极，二极管D1阳极与燃料电堆单元功率输出口相连。
4.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述功率输出保护单元包括通过继电器S2与二极管D1的阴极相连的放电电阻，氢气泄露传感单元，及可断开负载的继电器S1。
5.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述功率输出保护单元包括通过继电器S3与DC-DC正输入端相连的泄流器。
6.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述氢气回路包括依次连接的高压氢气瓶，减压阀，进气阀，比例阀，燃料电堆单元的氢气通道，循环泵及排气阀。
7.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述空气回路包括依次连接的变频器，空压机，中冷器，加湿器，燃料电堆单元的空气通道；所述加湿器通过燃料电堆单元排出的空气中的水分进行加湿。
8.根据权利要求1所述30kW氢燃料电池堆控制***，其特征是，所述水冷回路包括中冷器，三通阀，水泵，过滤器，散热器，去离子器，膨胀水箱，水冷回路包括第一通路与第二通路，其中，第一通路冷却液通过燃料电堆单元的出水口进入水泵的进水口，由水泵出水口通过三通阀后通过过滤器接入燃料电堆单元进水口；同时，冷却液从中冷器出水口进入水泵，由水泵出水口进入散热器，从散热器出水口返回中冷器；第二通路中，冷却液从燃料电堆单元出水口流出，经水泵后流入散热器中，后经三通阀后流入燃料电堆单元内；中冷器中冷却液经流入水泵后，经散热器后返回中冷器；膨胀水箱入口接在水泵出水口处，两个出口接在燃料电堆单元的进水口及出水口处。
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