本文提出一種利用PEM燃料電池、鋰電池聯供的應急供電系統，儲氫容器更換時期間也可以保證連續供電，控制系統采用模糊算法，根據鋰電池SOC、燃料電池最佳工作狀態以及負載情況，進行能量動態分配與管理。研制了在應急場合使用的樣機，該系統連續供電時間長（是目前常用設備的2～3倍），無噪音、零排放，可取得良好的效果，是搶險救災應付突發事件的理想應急供電裝備。

　1系統組成

　　燃料電池應急供電系統組成。

　　系統由120W質子膜燃料電池、燃料電池控制器、鋰電池及管理系統、能量管單元組成。鋰電池的指標為13.2V/10Ah，以保證燃料電池故障狀態下或燃料耗盡更換不及情況下應急滿功率支持1h的戰術要求。燃料電池電堆指標：功率為120W，輸出電壓為15V～28V。燃料電池控制器主要完成對電堆溫度、輸入氫氣和空氣壓力、流量、以及電堆異常情況進行控制和監測，并通過CAN總線將信息傳輸至系統控制器。系統控制器主要完成對負載大小、鋰電池SOC以及燃料電池電堆工況實時檢測并根據模糊算法動態進行能量管理，使應急供電系統個部件工作在最佳狀態，以提高整機效率和關鍵部件使用壽命。

　2電路設計

　　2.1充電與電池管理電路

　　直流電壓經過隔離二極管D5加到MAX1873的15腳。Ql為充電驅動信號輸出開關管。R4為充電電流檢測電阻，用于檢測輸出電流的大小。R2為系統電流的檢測電阻。R5、R6為輸出充電電壓調整電阻。

　　燃料電池輸出的15V～28V電壓經過隔離二極管D5和總電流檢測電路，一路經過R2、DC/DC電路至輸出端，另一路通過Q1、電感L1、D6和R4向鋰電池充電。R4上的電壓與充電電流成正比，經電壓誤差放大器放大，轉換成直流分量輸人微處理器，微處理器將從MAX1873的14腳輸出反向控制電壓，使Ql的導通電流減小。如果流經R4上的電流過小，由MAX1873的14腳輸出控制電壓使Ql的電流相應增加，則會使電池組有一個恒定的電流值。當電流很小且達到充電電流最小值或0時，MAX1873從14腳輸出低電平的脈沖控制信號，關斷BGl，停止對電池充電。當控制輸入端為低電平時，BG2導通，充電控制腳6腳（ICHG/EN）為低電平，14腳輸出低電平，BG1關斷，停止充電，此時充電電流僅為1μA，處于關閉狀態（充電被禁止）。

　　2.2直流變換與控制電路

　　DC/DC變換電路采用XL4012集成變換器，輸入電壓3.6V~36V，2800kHz的開關頻率，輸出電壓可以從0.8V~28V可調，轉換效率高達95%，最大輸出電流12A，外圍電路簡單。

　　應急供電系統需要檢測的參數比較多：燃料電池的輸出電壓、輸出電流；充電與BMS的充電電流、電池電壓和電池SOC；輸出端的輸出電流、輸出電壓。因此需要擴展A/D接口，系統控制采用89S51CPU，A/D采用TLV2543芯片，該芯片有10路模擬電壓輸入，與單片機采用串行接口，占用口線資源較少，轉換速度比較快，顯示采用LCD1602液晶顯示，不采用背光時液晶動態電流不大于5mA，主要顯示燃料電池工作狀態，鋰電池SOC及充放電情況，輸出電壓、輸出電流信息，整機效率等供電信息。