本發(fā)明涉及一種管式SOFC燃料電池控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，鋰離子電池是將電性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，并通過電性物質(zhì)實(shí)現(xiàn)可充放電的功能；因?yàn)檫@些功能，導(dǎo)致鋰電池應(yīng)用受到局限性，即一是大量的電能存蓄在殼體內(nèi)，殼體的容量有限，導(dǎo)致鋰電池內(nèi)的電能有限；二是鋰電池充電時(shí)，需要較長的時(shí)間，使用不方便；

燃料電池屬非儲(chǔ)電性物質(zhì)，它在一定條件下實(shí)現(xiàn)能量催化轉(zhuǎn)換作用，燃料電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換器；燃料電池工作時(shí)，需要保持燃料和空氣供給就能連續(xù)地發(fā)電，才能有效的減少廢氣產(chǎn)生及提高發(fā)電效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種管式SOFC燃料電池控制系統(tǒng)，其結(jié)合了燃料電池及鋰離子電池的特性，能根據(jù)負(fù)載的工作狀態(tài)調(diào)整及控制燃料電池及鋰離子電池供電狀態(tài)，從而保證向負(fù)載提供充足的電力，使用時(shí)間長，使用方便。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其是一種管式SOFC燃料電池控制系統(tǒng)，其特征在于包括：

電堆；在所述電堆中設(shè)有陶瓷管、點(diǎn)火器及燃?xì)鈬娮?；所述點(diǎn)火器點(diǎn)燃燃?xì)鈬娮焯幍娜細(xì)猓?/p>

燃料罐、燃料罐閥門、定壓閥門、第三開關(guān)及第四開關(guān)；所述燃料罐的出料口通過燃料罐閥門及定壓閥門后一路通過第三開關(guān)與陶瓷管的進(jìn)料口連通，另一路通過第四開關(guān)與燃?xì)鈬娮斓倪M(jìn)料口連通；

PAL控制系統(tǒng)、采樣電路及顯示模塊；所述PAL控制系統(tǒng)接收采樣電路輸出的信號并處理，所述顯示模塊接收PAL控制系統(tǒng)輸出的信號并顯示；

氣泵結(jié)構(gòu)；所述氣泵結(jié)構(gòu)的出氣口與電堆的內(nèi)部連通，所述PAL控制系統(tǒng)控制氣泵結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)；

壓力變送模塊；所述壓力變送模塊分別與燃料罐及PAL控制系統(tǒng)連接，PAL控制系統(tǒng)通過壓力變送模塊檢測燃料罐內(nèi)燃料的存量；

點(diǎn)火脈沖發(fā)生器；所述點(diǎn)火脈沖發(fā)生器分別與點(diǎn)火器及PAL控制系統(tǒng)連接，PAL控制系統(tǒng)通過點(diǎn)火脈沖發(fā)生器控制點(diǎn)火器打開或關(guān)閉；

溫感器；所述溫感器設(shè)在陶瓷管旁，溫感器與采樣電路連接，PAL控制系統(tǒng)通過采樣電路監(jiān)測電堆的溫度；

鋰離子電池、止回二極管、第一開關(guān)及第二開關(guān)；所述鋰離子電池與第二開關(guān)串聯(lián)后與負(fù)載并聯(lián)，負(fù)載通過第一開關(guān)及止回二極管與電堆的輸出端連接，所述電堆的輸出端還與采樣電路的輸入端連接，所述PAL控制系統(tǒng)通過采樣電路監(jiān)測電堆的狀態(tài)，負(fù)載與采樣電路的輸入端連接，PAL控制系統(tǒng)通過采樣電路檢測負(fù)載的工作狀態(tài)；以及

驅(qū)動(dòng)模塊；所述驅(qū)動(dòng)模塊接收PAL控制系統(tǒng)輸出的信號并驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)及第四開關(guān)。

在本技術(shù)方案中，所述第一開關(guān)、第二開關(guān)及第三開關(guān)均是繼電器。

在本技術(shù)方案中，所述第四開關(guān)及第五開關(guān)均是電磁閥。

在本技術(shù)方案中，所述氣泵結(jié)構(gòu)包括氣泵及氣泵繼電器；所述氣泵與氣泵繼電器串聯(lián)，氣泵繼電器與驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端連接，PAL控制系統(tǒng)通過氣泵繼電器控制氣泵的工作狀態(tài)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)為：其結(jié)合了燃料電池及鋰離子電池的特性，用戶根據(jù)負(fù)載的工作狀態(tài)可以控制燃料電池及鋰離子電池的供電狀態(tài)，從而保證向負(fù)載提供充足的電力，使用時(shí)間長，使用方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路及氣路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對與這些實(shí)施方式的說明用與幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以互相結(jié)合。

在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”及“第五”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

如圖1所示，其是一種管式SOFC燃料電池控制系統(tǒng)，包括：

電堆2；在所述電堆2中設(shè)有陶瓷管3、點(diǎn)火器21及燃?xì)鈬娮?0；所述點(diǎn)火器21能點(diǎn)燃燃?xì)鈬娮?0處的燃?xì)猓?/p>

燃料罐16、燃料罐閥門17、定壓閥門22、第三開關(guān)18及第四開關(guān)19；所述燃料罐16的出料口通過燃料罐閥門17及定壓閥門22后一路通過第三開關(guān)18與陶瓷管3的進(jìn)料口連通，另一路通過第四開關(guān)19與燃?xì)鈬娮?0的進(jìn)料口連通；

PAL控制系統(tǒng)10、采樣電路11及顯示模塊13；所述PAL控制系統(tǒng)10接收采樣電路11輸出的信號并處理，所述顯示模塊13接收PAL控制系統(tǒng)10輸出的信號并顯示，所述PAL控制系統(tǒng)10、采樣電路11、顯示模塊13均為常用電路；

氣泵結(jié)構(gòu)；所述氣泵結(jié)構(gòu)的出氣口與電堆2的內(nèi)部連通，所述PAL控制系統(tǒng)10控制氣泵結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)；

壓力變送模塊15；所述壓力變送模塊15分別與燃料罐16及PAL控制系統(tǒng)10連接，PAL控制系統(tǒng)10通過壓力變送模塊15檢測燃料罐16內(nèi)燃料的存量；

點(diǎn)火脈沖發(fā)生器12；所述點(diǎn)火脈沖發(fā)生器12分別與點(diǎn)火器21及PAL控制系統(tǒng)10連接，PAL控制系統(tǒng)10通過點(diǎn)火脈沖發(fā)生器12控制點(diǎn)火器21打開或關(guān)閉；

溫感器24；所述溫感器24設(shè)在陶瓷管3旁，溫感器24與采樣電路11連接，PAL控制系統(tǒng)10通過采樣電路11監(jiān)測電堆2的溫度；以及

鋰離子電池7、止回二極管4、第一開關(guān)5及第二開關(guān)6；所述鋰離子電池7與第二開關(guān)6串聯(lián)后與負(fù)載9并聯(lián)，負(fù)載9通過第一開關(guān)6及止回二極管4與電堆2的輸出端連接，所述電堆2的輸出端還與采樣電路11的輸入端連接，所述PAL控制系統(tǒng)10通過采樣電路11監(jiān)測電堆2的狀態(tài)，負(fù)載9與采樣電路11的輸入端連接，PAL控制系統(tǒng)10通過采樣電路10能檢測負(fù)載9的工作狀態(tài)；以及

驅(qū)動(dòng)模塊14；所述驅(qū)動(dòng)模塊14接收PAL控制系統(tǒng)10輸出的信號并驅(qū)動(dòng)第一開關(guān)5、第二開關(guān)6、第三開關(guān)18及第四開關(guān)19，所述驅(qū)動(dòng)模塊14為常用電路。

工作時(shí)，當(dāng)SOFC燃料電池系統(tǒng)冷啟動(dòng)時(shí)，開啟燃料罐閥門17，調(diào)整燃料罐閥門17使定壓閥門22的氣壓閥值0.12MP-0.13MP之間，再通過控制PAL控制系統(tǒng)10合上第四開關(guān)19、啟動(dòng)點(diǎn)火器21及啟動(dòng)氣泵結(jié)構(gòu)，溫感器24檢測電堆2是否持續(xù)溫升，如無持續(xù)溫升，關(guān)斷燃料罐閥門17，檢查燃料情況；如電堆2持續(xù)溫升,等待電堆2溫度上升至500℃，電堆溫度到500℃后，PAL控制系統(tǒng)10斷開第四開關(guān)19及關(guān)閉點(diǎn)火器21，并合上第三開關(guān)18、第一開關(guān)5，從而使電堆2向負(fù)載9供電，PAL控制系統(tǒng)10通過控制氣泵結(jié)構(gòu)的風(fēng)量來控制電堆2工作溫度保持在650℃-750℃之；

當(dāng)負(fù)載9的工作功率大于電堆2輸出功率的90%時(shí)，PAL控制系統(tǒng)合上第二開關(guān)6，從而使鋰離子電池7及電堆2共同向負(fù)載9供電；當(dāng)負(fù)載9的工作功率小于電堆2輸出功率的90%時(shí)，繼續(xù)合上第二開關(guān)6，電堆2能同時(shí)向鋰離子電池7充電，當(dāng)鋰離子電池7電量充滿后，PAL控制系統(tǒng)斷開第二開關(guān)6；

當(dāng)SOFC燃料電池處于工作狀態(tài)但電堆2溫度小于500℃時(shí)，PAL控制系統(tǒng)10再次開啟第四開關(guān)19及點(diǎn)火器21對電堆2進(jìn)行加熱；

當(dāng)SOFC燃料電池停止向負(fù)載9供電時(shí)，PAL控制系統(tǒng)10斷開第一開關(guān)5及第三開關(guān)18，并打開第四開關(guān)18及開啟點(diǎn)火器21，從而使電堆2進(jìn)入保溫狀態(tài)；

當(dāng)PAL控制系統(tǒng)10檢測電堆2的輸出功率，低于額定輸出功率的80%，且檢測電堆2溫度大于650℃，一級報(bào)警；PAL控制系統(tǒng)檢測電堆2的輸出功率，低于額定輸出功率的80%，且檢測電堆2溫度在550℃-650℃之間時(shí)，二級報(bào)警；當(dāng)PAL控制系統(tǒng)檢測電堆2的輸出功率，低于額定輸出功率的80%，且檢測電堆2溫度小于500℃，三級報(bào)警，并停止電堆2工作；

PAL控制系統(tǒng)10檢測壓力變送模塊，當(dāng)壓力小于0.25MP時(shí)，一級報(bào)警；當(dāng)壓力小于0.15MP時(shí)，二級報(bào)警；當(dāng)壓力小于0.13MP時(shí)，三級報(bào)警，PAL控制系統(tǒng)10打開第一開關(guān)5，并使電堆2停止工作，由鋰離子電池7向負(fù)載9供電。

在本實(shí)施例中，所述第一開關(guān)5、第二開關(guān)6及第三開關(guān)8均是繼電器。

在本實(shí)施例中，所述第四開關(guān)18及第五開關(guān)19均是電磁閥。

在本實(shí)施例中，所述氣泵結(jié)構(gòu)包括氣泵6及氣泵繼電器8；所述氣泵6與氣泵繼電器8串聯(lián)，氣泵繼電器8與驅(qū)動(dòng)模塊14的輸出端連接，PAL控制系統(tǒng)10通過氣泵繼電器8控制氣泵6的工作狀態(tài)。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作出詳細(xì)說明，但本發(fā)明不局限與所描述的實(shí)施方式。對與本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下對這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換及變形仍落入在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。