登录
|
注册会员
开启辅助访问
设为首页
收藏本站
扫一扫关注官方微信
论坛
BBS
M币充值
M currency prepaid phone
M币获取
附件中心
搜索
search
全新论坛MCU智学网上线,欢迎访问新论坛!稀缺资源、技术干货、参考设计、原厂资料尽在MCU智学网
MCU资讯论坛
»
论坛
›
单片机论坛
›
单片机应用于方案
›
基于质子膜燃料电池和锂电池的混合联应急供电系统设计
更新自动建库工具PCB Footprint Expert 2023.13 Pro / Library Expert 破解版
基于质子膜燃料电池和锂电池的混合联应急供电系统设计
[复制链接]
1697
0
ad***
管理员
发表在
电源技术
2014-4-14 11:09:51
|
查看全部
|
阅读模式
本文包含原理图、PCB、源代码、封装库、中英文PDF等资源
您需要
登录
才可以下载或查看,没有帐号?
注册会员
x
我国幅员辽阔,各种自然灾害频发,在抢险救灾和突发事件处置中常用的应急供电设备汽油发电机比较笨重、噪音大且释放有害气体,
锂电池
、镍氢电池、铅酸电池等连续供电时间短且在应急场合无法提供充电恢复。本文提出一种利用
PEM
燃料电池、锂电池联供的应急供电系统,储氢容器更换时期间也可以保证连续供电,控制系统采用模糊算法,根据锂电池
SOC
、燃料电池最佳工作状态以及负载情况,进行能量动态分配与管理。研制了在应急场合使用的样机,该系统连续供电时间长(是目前常用设备的2~3倍),无噪音、零排放,可取得良好的效果,是抢险救灾应付突发事件的理想应急供电装备。
1系统组成
燃料电池应急供电系统组成如图1所示。
系统由120W质子膜燃料电池、燃料电池控制器、锂电池及管理系统、能量管单元组成。锂电池的指标为13.2V/10
Ah
,以保证燃料电池故障状态下或燃料耗尽更换不及情况下应急满
功率
支持1h的战术要求。燃料电池电堆指标:功率为120W,输出电压为
15
V~28V。燃料电池控制器主要完成对电堆温度、输入氢气和空气压力、流量、以及电堆异常情况进行控制和监测,并通过
CAN
总线将信息传输至系统控制器。系统控制器主要完成对负载大小、锂电池SOC以及燃料电池电堆工况实时检测并根据模糊算法动态进行能量管理,使应急供电系统个部件工作在最佳状态,以提高整机效率和关键部件使用寿命。
2电路设计
2.1充电与电池管理电路
锂电池充电电路如图2所示。直流电压经过隔离
二极管
D5加到
MAX
1873的15脚。Ql为充电驱动信号输出
开关
管。R4为充电
电流
检测
电阻
,用于检测输出电流的大小。
R2
为系统电流的检测电阻。R5、R6为输出充电电压调整电阻。
燃料电池输出的15V~28V电压经过隔离二极管D5和总电流检测电路,一路经过R2、DC/DC电路至输出端,另一路通过Q1、
电感
L1、D6和R4向锂电池充电。R4上的电压与充电电流成正比,经电压误差放大器放大,转换成直流分量输人微处理器,微处理器将从MAX1873的14脚输出反向控制电压,使Ql的导通电流减小。如果流经R4上的电流过小,由MAX1873的14脚输出控制电压使Ql的电流相应增加,则会使电池组有一个恒定的电流值。当电流很小且达到充电电流最小值或0时,MAX1873从14脚输出低电平的脉冲控制信号,关断BGl,停止对电池充电。当控制输入端为低电平时,BG2导通,充电控制脚6脚(ICHG/EN)为低电平,14脚输出低电平,BG1关断,停止充电,此时充电电流仅为1&
mu
;A,处于关闭状态(充电被禁止)。
2.2直流变换与控制电路
DC/DC变换电路采用
XL4012
集成变换器,输入电压3.6V~36V,
2800
kHz的开关频率,输出电压可以从0.8V~28V可调,转换效率高达95%,最大输出电流12A,外围电路简单。
应急供电系统需要检测的参数比较多:燃料电池的输出电压、输出电流;充电与
BM
S的充电电流、电池电压和电池SOC;输出端的输出电流、输出电压。因此需要扩展A/D接口,系统控制采用89S
51
CPU
,A/D采用
TLV
2543芯片,该芯片有10路模拟电压输入,与
单片机
采用串行接口,占用口线资源较少,转换速度比较快,显示采用
LCD
16
02液晶显示,不采用背光时液晶动态电流不大于5mA,主要显示燃料电池工作状态,锂电池SOC及充放电情况,输出电压、输出电流信息,整机效率等供电信息。
3模糊控制算法
让燃料电池处于最佳状态,同时让锂电池荷电状态在SOC
min
以上。以分配给燃料电池的功率份额为约束条件,调节锂电池的输出功率。对锂电池而言,当蓄电池SOC最小极限值(SOCmin)小于或等于30%时,锂电池必须充电;当SOC在50%~70%时,视负载需求功率情况,可以充电也可以放电;当SOC大于90%时不充电。以负载功率Pg和锂电池荷电状态SOC为模糊控制的输入变量,以燃料电池分配输出功率Pfc和锂电池输出功率Pb为模糊控制器的输出变量。模糊输入变量Pg和SOC基本论域为[0,
100
]W和[30,90]%,将输入变量模糊化,模糊子集为{ZO(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)};模糊输出变量Pb的论域为[-100,
110
]
kW
,模糊子集也为{NB(负大),NM(负中),NS(负小),ZO(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)},模糊输出变量Pfc的论域为[0,110]kW,模糊子集也为{ZO(零),PS(正小),PM(正中),PB(正大)}。
模糊控制器以负载功率Pg和锂电池的荷电状选择输入、输出模糊变量的隶属度函数为三角形如图3、图4、图5和图6所示。
模糊控制规则由一
系列
关系词连接而成,最常用的关系词有if-then、also、or和and,确定各输出量与输入
量的模糊控制规则,模糊控制算法给出的控制量需进行去模糊化处理,将其转换到控制对象所能接受的基本论域中,去模糊化处理算法采用质心法。
4软件设计
系统控制程序流程图如图7所示。
5系统仿真
在
Matlab
仿真系统中建立模糊控制器,取模糊控制的输入变量目标功率Pg和锂电池的荷电状态SOC的论域为[-100,110]W和[30,90]%,取模糊控制器的输出变量燃料电池分配输出功率Pfc、锂电池分配输出功率Pb的论域分别为[0,110]kW、[-100,110]W。锂电池为10Ah/13.2V,电池初始荷电状态SOC=60%。同时在Matlab/Simulink取时间为0~15min,其仿真波形如图8所示。
6样机测试与评估
根据电池SOC和负载大小利用模糊算法将PEM燃料电池和锂电池能量进行动态分配和管理,研制了样机,实际测试表明:整机供电效率在90%以上,比功率为120W/500g。在锂电池初始SOC=80%时可为容量为600升的金属储氢罐连续供电时间16h左右。连续工作时间以及维护等方面比传统应急供电装备性能有极大提高,目前已经在进行产业化,极具推广价值。
汽油发电机
,
铅酸电池
,
突发事件
,
时间短
相关帖子
保护LED电源电路的若干方法介绍
CC430F5137单片机的动力电池管理系统设计
单片机设计的动力电池管理系统硬件技术
基于单片机的MPPT太阳能锂电池充电器
基于LIN总线的纯电动车电池管理系统设计
医疗设备的备份电池解决方案
自制简易的铅酸电池充电器智能定时插座
电力无线应急通信网络的方案及安全性研究
ITT飞力MacTec产品在市政管排水网监测领域中的应用———北京城
冗余环网在XX污水处理厂视频监控系统中的应用———冗余环网在XX
举报
回复
返回列表
*
滑块验证:
高级模式
B
Color
Image
Link
Quote
Code
Smilies
您需要登录后才可以回帖
登录
|
注册会员
本版积分规则
发表回复
回帖后跳转到最后一页
回复
转播
评分
分享
打开支付宝扫一扫,最高立得1212元红包
搜索
本版
帖子
用户
热搜:
传感器
51串口程序
电子管放大器
夾式電表
夾式電流
Mentor论坛
打印机
版块推荐
百宝箱
My 布拉格
无边框Z9
Z9Max
Z9mini
nubia动态
问题 & 建议
资源分享
爱拍
同城会
牛仔生活
查看论坛所有版块>>
每日签到
论坛任务
摄影技巧
跳蚤市场
互助问答
论坛导读
申请内测
红包中心
每日摇一摇
活动中心
网站地图
官方旗舰店
图文热点
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21B 封装形式:SOP24 概述 VK2C2B是一
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
无锡矽杰微电子的XCE855E 是一颗带 EEPROM 的 8 位单片机,专为多 IO 产品的应用而设
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21A 封装形式:SOP28 概述 VK2C21是一
为什么电动车会着火?原因是什么?电动车充
其实电动车起火的新闻我们也不是第一次看到了,让很多人对电动车的安全性产生质疑,但
性价比超高的国产单片机了解一下
hello大家好,我是无锡矽杰微电子的马甲小号 今天给大家介绍一颗单片机,我们的
更多
精华推荐
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
软件模拟2812通信协议导致的种种问题,你遇
适用于电子鞭炮、电子蜡烛灯等方案的单片机
为什么电动车会着火?原因是什么?电动车充
性价比超高的国产单片机了解一下
国产单片机推荐I 低功耗、强驱动、极具性价
更多
社区学堂
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
VK2C21B SOP24高抗干扰LCD液晶段码驱动芯片
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21B 封装形式:SOP24 概述 VK2C2B是一
低成本、高性能、带EEPROM了解一下
无锡矽杰微电子的XCE855E 是一颗带 EEPROM 的 8 位单片机,专为多 IO 产品的应用而设
工控仪表/水电气表LCD驱动/抗干扰液晶段码
产品品牌:永嘉微电/VINKA 产品型号:VK2C21A 封装形式:SOP28 概述 VK2C21是一
更多
客服中心
QQ:187196467
服务时间:周一至周日 8:30-20:30
在线客服
客服微博
产品咨询
售后中心
关注我们
关于我们
关于我们
友情链接
联系我们
帮助中心
网友中心
购买须知
支付方式
服务支持
资源下载
售后服务
定制流程
关注我们
官方微博
官方空间
官方微信
QQ:187196467
周一到周日 8:30-22:00 (全年无休)
7 x 24小时在线客服
手机版
Powered by
MCUZX!
X3.4 © 2008-2015
MCU资讯论坛
版权所有
京ICP备18035221号-2
客服QQ: 187196467
技术支持:
MCU资讯论坛
|
网站地图
快速回复
返回顶部
返回列表