本技术属于便携式氢燃料电源的,更具体地,涉及一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统。
背景技术:
1、便携式氢燃料电源相比较于大功率车载氢燃料电源,具有功率低、体积小、结构简单、续航时间短等特点,适用于短时间的应急供电或高原山地等恶劣环境的供电。目前,便携式氢燃料电源的氢气来源主要包括以下几种方式:高压气态储氢、固态储氢、化学氢化物储氢等。
2、中国专利文献cn219476735u公开了一种便携式燃料电池发电装置,采用可拆卸的氢气瓶实现氢气供给;以及中国专利文献cn218769637u公开了一种户外氢能电源,通过固体材料的水解制氢的方式产生氢气,产生的氢气经过输氢管路进去缓冲器,然后进入冷凝器进行散热处理,最后氢气通过集水盒和干燥管进入电堆。
3、以上专利均提供了一种便携式氢燃料电源,但并没有涉及电源残余能量的回收问题,当负载断开或氢燃料电源停止使用后,虽然电堆停止了电力输出,但氢燃料电源内部的氢气管路、缓冲罐、干燥管和电堆流道中仍有大量的氢气,若这些残余的氢气一直以一种较高的压力保持在氢燃料电源内部,会对使用者的人身安全存在较大隐患,而通过电堆进行消耗的方式则会造成能源的浪费。
4、现有关于氢燃料电池能量回收的专利多集中于大功率的燃料电池系统,且回收对象多是涉及燃料电池的尾排气体或电堆反应产物的回收。例如,中国专利文献cn114198157a公开了一种燃料电池能量回收系统及控制方法,采用两级膨胀端、空压机和发电机等结构实现了对燃料电池尾排气体中能量的有效回收;中国专利文献cn116409217a公开了一种固体氧化物燃料电池与蓄电池协同控制装置,通过能量回收模块回收产生的水蒸气和热量循环利用;以及中国专利文献cn115807695a公开了一种新能源汽车领域的燃料电池尾排能量回收系统及尾排控制方法。上述方法的回收对象多是涉及燃料电池的尾排气体或电堆反应产物的回收。
5、基于此,亟需设计一种能够实现对便携式氢燃料电源残余能量进行回收的系统,以提高便携式氢燃料电源的氢气利用效率和整个电源装置的安全性。
技术实现思路
1、本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,以解决现有的便携式氢燃料电源运行结束后,电源内部残余的氢气无法进行能量回收的技术问题。
2、本实用新型详细的技术方案如下:
3、一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,所述系统包括主控单元、以及均与所述主控单元相连的蓄电池、蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元,且所述蓄电池还分别与蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元相连接,所述蓄电池充电控制单元与便携式氢燃料电源相连接,所述蓄电池放电控制单元和便携式氢燃料电源均与负载相连接;
4、所述主控单元用于采集所述蓄电池和便携式氢燃料电源的特征信号,并根据所述特征信号分别对所述蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元执行控制,以控制所述蓄电池放电或利用所述便携式氢燃料电源的残余能量对蓄电池充电;
5、其中,所述蓄电池的特征信号包括蓄电池电压,所述便携式氢燃料电源的特征信号包括便携式氢燃料电源的输出电压、输出电流以及电堆入口处氢气压力。
6、根据本实用新型优选的,所述主控单元包括模拟量采集模块、微控制器以及隔离输出模块;其中,所述模拟量采集模块的输入端分别与所述蓄电池和便携式氢燃料电源相连接、输出端与所述微控制器的输入端相连接,以采集所述蓄电池和便携式氢燃料电源的特征信号,并将所述特征信号传输至微控制器;
7、所述隔离输出模块的输入端与所述微控制器的输出端相连接、输出端分别与蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元相连接,所述微控制器根据特征信号并通过所述隔离输出模块对所述蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元执行开关控制。
8、根据本实用新型优选的,所述蓄电池充电控制单元包括升降压dc/dc转换器和蓄电池充电电路,所述升降压dc/dc转换器的输入端与便携式氢燃料电源相连接、输出端与所述蓄电池充电电路的输入端相连接,所述蓄电池充电电路的输出端与所述蓄电池相连接。
9、根据本实用新型优选的,所述蓄电池放电控制单元包括通断控制模块和第一二极管,所述通断控制模块分别与第一二极管的阳极以及蓄电池相连接,所述第一二极管的阴极与负载相连接。
10、根据本实用新型优选的,所述系统还包括第二二极管,所述第二二极管的阳极与便携式氢燃料电源相连接、阴极与负载相连接。
11、根据本实用新型优选的,所述系统还包括稳压单元,所述稳压单元分别与主控单元、蓄电池、蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元相连接,且所述蓄电池通过所述稳压单元向所述主控单元、蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元供电。
12、与现有技术相比,本实用新型的有益效果为:
13、本实用新型提供的一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,通过采集便携式氢燃料电源的输出电压、输出电流等特征信号,来判断便携式氢燃料电源的工作状态,同时通过采集便携式氢燃料电源的电堆入口处氢气压力这一特征信号,来判断便携式氢燃料电源内部是否存在残余氢气能量,若是,则控制蓄电池充电控制单元保持开启状态,以利用便携式氢燃料电源的残余氢气能量对蓄电池进行充电,实现对便携式氢燃料电源反应后电源内部氢气管路、缓冲罐、干燥管和电堆流道等结构中残余氢气进行及时的回收,防止残余的氢气以一种较高的压力保存在电源内部,提高便携式氢燃料电源的安全性和氢气的利用效率。
1.一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,其特征在于,所述系统包括主控单元、以及均与所述主控单元相连的蓄电池、蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元,且所述蓄电池还分别与蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元相连接,所述蓄电池充电控制单元与便携式氢燃料电源相连接,所述蓄电池放电控制单元和便携式氢燃料电源均与负载相连接;
2.根据权利要求1所述的一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,其特征在于,所述主控单元包括模拟量采集模块、微控制器以及隔离输出模块;其中,所述模拟量采集模块的输入端分别与所述蓄电池和便携式氢燃料电源相连接、输出端与所述微控制器的输入端相连接,以采集所述蓄电池和便携式氢燃料电源的特征信号,并将所述特征信号传输至微控制器;
3.根据权利要求1所述的一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,其特征在于,所述蓄电池充电控制单元包括升降压dc/dc转换器和蓄电池充电电路,所述升降压dc/dc转换器的输入端与便携式氢燃料电源相连接、输出端与所述蓄电池充电电路的输入端相连接,所述蓄电池充电电路的输出端与所述蓄电池相连接。
4.根据权利要求1所述的一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,其特征在于,所述蓄电池放电控制单元包括通断控制模块和第一二极管,所述通断控制模块分别与第一二极管的阳极以及蓄电池相连接,所述第一二极管的阴极与负载相连接。
5.根据权利要求1所述的一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,其特征在于,所述系统还包括第二二极管,所述第二二极管的阳极与便携式氢燃料电源相连接、阴极与负载相连接。
6.根据权利要求1所述的一种便携式氢燃料电源残余能量回收系统,其特征在于,所述系统还包括稳压单元,所述稳压单元分别与主控单元、蓄电池、蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元相连接,且所述蓄电池通过所述稳压单元向所述主控单元、蓄电池充电控制单元和蓄电池放电控制单元供电。
