一种燃料电池的复合电源控制系统

技术领域

本发明涉及储能控制技术领域，尤其涉及一种燃料电池的复合电源控制系统。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器，它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术，燃料电池车辆、无人机的动力供应是保证其续航时间的关键因素，单独依靠独立电池供电会出现弊端，如传统电池因其相对较短的运行时间和较低的能量密度在驱动高性能设备时已遇到瓶颈，纯燃料电池动力系统具有能量密度较高、适合长时间放电等优点，但是存在瞬时最大输出功率小，动态特性差等问题；

现有的能量控制方法均是在提高电源利用率，有效利用电池能量，在维持稳定的前提下获得更长时间能量供给，若综合考虑联合使用供能方式，在应用方面，复合电源控制过程复杂，易受到诸多因素影响，如能根据不同能源在工作时的性能特点，结合不同工作场景的需求，将传统电池与其他新型能源技术进行配合使用的复合电源系统技术将更好解决电源瓶颈问题，因此，本发明提出一种燃料电池的复合电源控制系统以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种燃料电池的复合电源控制系统，该系统根据负载检测单元检测到的外部负载和电量检测单元检测到的电源剩余电量，并根据检测结果完成锂电池与燃料电池供电电源的切换以及进行燃料电池对锂电池的充电操作，从而实现动态调整负荷电源系统工作模式以适用于不同应用场景需求，使一定条件下电源使用效率达到最优，最终实现电源稳定长效运行。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种燃料电池的复合电源控制系统，包括系统主控模块、供能切换模块、电池充电模块、检测模块、安全模块、串口调试和人机交互模块，所述供能切换模块、电池充电模块、检测模块和安全模块均与系统主控模块电性连接，所述检测模块包括用于检测系统外部负载功率需求的负载检测单元和用于检测燃料电池与锂电池剩余电量的电量检测单元，所述安全模块包括用于稳定复合电源电压的稳压单元、用于实时监测复合电源工作状态的监测单元和用于发出报警的报警单元，所述人机交互模块包括用于实时观测复合电源工作参数的显示屏和用于远程控制复合电源工作移动终端，所述系统主控模块包括用于接收信号数据的信号接收单元、用于处理分析信号数据的中央处理单元和用于传送信号数据分析处理结果的信号传输单元。

进一步改进在于：所述电量检测单元包括用于检测燃料电池剩余电量的燃料电池检测单元和用于检测锂电池剩余电量的锂电池检测单元，所述电量检测单元与信号接收单元连接并通过信号接收单元将燃料电池与锂电池剩余电量的检测结果发送至中央处理单元处理分析。

进一步改进在于：所述供能切换模块与信号传输单元连接，所述电量检测单元将燃料电池与锂电池剩余电量的检测结果经系统主控模块处理分析后有信号传输单元传输至供能切换模块，所述功能并切换模块根据燃料电池与锂电池剩余电量的数据分析结果完成锂电池和燃料电池供电电源的切换。

进一步改进在于：所述电池充电模块与信号传输单元连接，所述电池充电模块根据信号传输单元传输的燃料电池与锂电池剩余电量的数据分析结果驱动燃料电池对锂电池进行充电。

进一步改进在于：所述监测单元包括用于检测系统内部温度值的温度传感器、用于检测复合电源电压的电压传感器和用于检测复合电源电流的电流传感器，所述温度传感器、电压传感器和电流传感器均与信号接收单元连接。

进一步改进在于：所述报警单元包括位于系统外部的蜂鸣报警器和危险警示灯，所述蜂鸣报警器和危险警示灯均与信号传输单元连接，所述蜂鸣报警器和危险警示灯在监测单元检测到复合电源工作状态出现异常时发出警报。

进一步改进在于：所述串口调试用于系统调试，所述显示屏上设有控制面板，所述移动终端包括移动手机和笔记本电脑，所述移动手机和笔记本电脑均与系统主控模块无线连接，所述移动手机和笔记本电脑均安装有用于操作复合电源控制系统的APP。

本发明的有益效果为：本发明建立基于燃料电池的复合电源控制系统，根据负载检测单元检测到的外部负载和电量检测单元检测到的电源剩余电量，并根据检测结果完成锂电池与燃料电池供电电源的切换以及进行燃料电池对锂电池的充电操作，从而实现动态调整负荷电源系统工作模式以适用于不同应用场景需求，使一定条件下电源使用效率达到最优，最终实现电源稳定长效运行，且本发明的电源控制系统中燃料电池与锂电池复合使用还可为多种设备如无人机、无人值守传感器设备以及相关便携产品提供电源，适用性较高，值得广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明控制系统的结构示意图；

图2是本发明控制系统的锂电池充电过程图；

图3是本发明控制系统的电池充电模块原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1、2、3，本实施例提供了一种燃料电池的复合电源控制系统，包括系统主控模块、供能切换模块、电池充电模块、检测模块、安全模块、串口调试和人机交互模块，其特征在于：所述供能切换模块、电池充电模块、检测模块和安全模块均与系统主控模块电性连接，所述检测模块包括用于检测系统外部负载功率需求的负载检测单元和用于检测燃料电池与锂电池剩余电量的电量检测单元，所述安全模块包括用于稳定复合电源电压的稳压单元、用于实时监测复合电源工作状态的监测单元和用于发出报警的报警单元，所述人机交互模块包括用于实时观测复合电源工作参数的显示屏和用于远程控制复合电源工作移动终端，所述系统主控模块包括用于接收信号数据的信号接收单元、用于处理分析信号数据的中央处理单元和用于传送信号数据分析处理结果的信号传输单元。

所述电量检测单元包括用于检测燃料电池剩余电量的燃料电池检测单元和用于检测锂电池剩余电量的锂电池检测单元，所述电量检测单元与信号接收单元连接并通过信号接收单元将燃料电池与锂电池剩余电量的检测结果发送至中央处理单元处理分析。

所述供能切换模块与信号传输单元连接，所述电量检测单元将燃料电池与锂电池剩余电量的检测结果经系统主控模块处理分析后有信号传输单元传输至供能切换模块，所述功能并切换模块根据燃料电池与锂电池剩余电量的数据分析结果完成锂电池和燃料电池供电电源的切换。

所述电池充电模块与信号传输单元连接，所述电池充电模块根据信号传输单元传输的燃料电池与锂电池剩余电量的数据分析结果驱动燃料电池对锂电池进行充电。

所述监测单元包括用于检测系统内部温度值的温度传感器、用于检测复合电源电压的电压传感器和用于检测复合电源电流的电流传感器，所述温度传感器、电压传感器和电流传感器均与信号接收单元连接。

所述报警单元包括位于系统外部的蜂鸣报警器和危险警示灯，所述蜂鸣报警器和危险警示灯均与信号传输单元连接，所述蜂鸣报警器和危险警示灯在监测单元检测到复合电源工作状态出现异常时发出警报。

所述串口调试用于系统调试，所述显示屏上设有控制面板，所述移动终端包括移动手机和笔记本电脑，所述移动手机和笔记本电脑均与系统主控模块无线连接，所述移动手机和笔记本电脑均安装有用于操作复合电源控制系统的APP。

该燃料电池的复合电源控制系统建立基于燃料电池的复合电源控制系统，根据负载检测单元检测到的外部负载和电量检测单元检测到的电源剩余电量，并根据检测结果完成锂电池与燃料电池供电电源的切换以及进行燃料电池对锂电池的充电操作，从而实现动态调整负荷电源系统工作模式以适用于不同应用场景需求，使一定条件下电源使用效率达到最优，最终实现电源稳定长效运行，且本发明的电源控制系统中燃料电池与锂电池复合使用还可为多种设备如无人机、无人值守传感器设备以及相关便携产品提供电源，适用性较高，值得广泛推广。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。