Источник питания на основе топливных элементов для портативной аппаратуры

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к источникам питания (ИП) на основе топливных элементов (ТЭ). Согласно полезной модели ИП содержит ТЭ, преобразователь напряжения, включенный между выводами ТЭ и нагрузкой, систему управления, управляющие и контролирующие входы/выходы которой соединены с соответствующими управляющими входами/выходами преобразователя напряжения и нагрузки, при этом ИП дополнительно содержит блок контроля, размещенный непосредственно на выводах ТЭ, и датчики температуры, установленные на выводах ТЭ, преобразователь напряжения снабжен входом включения/отключения, а выход блока контроля соединен с указанным входом включения/отключения преобразователя. Блок контроля дополнительно содержит информационный выход, который соединен с информационным входом системы управления.

Полезная модель относится к области электротехники, в частности к источникам питания (ИП) на основе топливных элементов (ТЭ).

Известен ИП, содержащий ТЭ, преобразователь напряжения, и систему управления (Патент США 6979504, 2003).

Недостатком указанного ИП является низкая надежность эксплуатации из-за отсутствия контроля рабочей температуры ТЭ в зоне реакции ТЭ.

Из известных ИП наиболее близким по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является ИП для портативной аппаратуры, содержащий ТЭ, преобразователь напряжения и систему управления (патент РФ №2304327 С1, 2007).

Недостатком этого известного ИП является отсутствие контроля рабочей температуры ТЭ в зоне реакции, что затрудняет эффективное управление рабочими режимами ИП и защиту его от аварийных режимов.

Техническим результатом полезной модели является эффективность управления рабочими режимами ИП путем контроля и защита его от аварийных режимов. Указанный технический результат достигается тем, что ИП содержит ТЭ, преобразователь напряжения,

включенный между выводами ТЭ и нагрузкой, систему управления, управляющие и контролирующие входы/выходы которой соединены с соответствующими управляющими входами/выходами преобразователя напряжения и нагрузки, при этом ИП дополнительно содержит блок контроля, размещенный непосредственно на выводах ТЭ и датчики температуры, установленные на выводах ТЭ, преобразователь напряжения снабжен входом включения/отключения, при этом выход блока контроля соединен с указанным входом включения/отключения преобразователя.

Наличие блока контроля и датчиков температуры на выводах ТЭ позволяет контролировать температуру в зоне реакции ТЭ, поскольку в портативных ТЭ небольшого размера выводы располагаются в непосредственной близости от зоны реакции. Температура ТЭ является важным параметром, от значения которой зависят характеристики и надежность работы ТЭ и ИП в целом. Подключение выхода блока контроля непосредственно к входу включения/отключения преобразователя повышает оперативность контроля его функционирования, предотвращает необратимое снижение характеристик ТЭ из-за повышения рабочей температуры, а также уменьшает вероятность выхода ТЭ из строя.

Блок контроля может дополнительно содержать информационный выход, который соединен с информационным входом системы управления. Наличие указанного выхода расширяет объем получаемой информации и позволяет повысить надежность и эффективность управления ИП.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле полезной модели, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию "новизна".

Сущность полезной модели поясняется чертежом и описанием работы заявленного ИП.

На фиг.1 представлена функциональная схема ИП.

ИП содержит ТЭ 1, преобразователь напряжения 2, включенный между выводами ТЭ 1 и нагрузкой 3, систему управления 4, управляющие и контролирующие входы/выходы которой соединены с соответствующими управляющими входами/выходами преобразователя напряжения 2 и нагрузки 3, ИП дополнительно содержит блок контроля 5, размещенный непосредственно на выводах ТЭ 1 и датчики температуры, установленные на выводах ТЭ, преобразователь напряжения снабжен входом включения/отключения преобразователя 2, при этом выход блока контроля соединен с указанным входом включения/отключения преобразователя. Информационный выход блока контроля соединен с информационным входом системы управления 4. ИП функционирует следующим образом. ТЭ 1, потребляя реагенты, генерирует электроэнергию, которая через преобразователь напряжения 2 поступает в нагрузку 3. Преобразователь напряжения 2 служит для согласования параметров ТЭ 1 и нагрузки 3. Система управления 4, контролируя ток и напряжение в нагрузке 3, управляет работой преобразователя 2. Блок контроля 5 контролирует температуру ТЭ, снимая информацию с датчиков температуры. При повышении температуры ТЭ выше предельного заданного значения сигнал с выхода блока контроля, для повышения оперативности минуя систему управления, поступает непосредственно на вход включения/отключения преобразователя 2, который отключается от ТЭ 1 и от нагрузки 3. При отключении нагрузки тепловыделение в ТЭ уменьшается, что приводит к снижению температура ТЭ. При снижении температуры до допустимого уровня, преобразователь снова подключается к ТЭ.

Поддержание температуры ТЭ в заданном диапазоне обеспечивает оптимальные электрические характеристики ТЭ, а следовательно и эффективность работы ИП, а также предотвращает возникновение аварийной ситуации. Такое выполнение ИП повышает оперативность контроля его функционирования, предотвращает необратимое снижение характеристик ТЭ из-за повышения рабочей температуры, а также уменьшает вероятность выхода ТЭ из строя.

Приведенные выше сведения подтверждают, что заявленный ИП может быть реализован с достижением заявленного технического результата, т.е. он соответствуют критерию «промышленная применимость».

1. Источник питания, содержащий топливный элемент (ТЭ), преобразователь напряжения, включенный между выводами ТЭ и нагрузкой, систему управления, управляющие и контролирующие входы/выходы которой соединены с соответствующими управляющими входами/выходами преобразователя напряжения и нагрузки, отличающийся тем, что он дополнительно содержит блок контроля, размещенный непосредственно на выводах ТЭ и датчики температуры, установленные на выводах ТЭ, преобразователь напряжения снабжен входом включения/отключения, при этом выход блока контроля соединен с указанным входом включения/отключения преобразователя.

2. Источник питания по п.1, отличающийся тем, что блок контроля дополнительно содержит информационный выход, который соединен с информационным входом системы управления.