[其他]燃料電池電源系統(tǒng)的控制器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000004766
• 申請(qǐng)日: 1986-07-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1004457B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山田誠(chéng);塚本一義
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 三洋電機(jī)株式會(huì)社
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 曹濟(jì)洪

燃燒電池電源系統(tǒng)的控制器包括主開(kāi)關(guān)元件接入燃料電池電源單元和直流－交流變換器之間，電池連接到充電開(kāi)關(guān)元件和放電開(kāi)關(guān)元件，和開(kāi)關(guān)元件的控制電路，所說(shuō)充電開(kāi)關(guān)元件和放電開(kāi)關(guān)元件是串聯(lián)和跨接主開(kāi)關(guān)元件，當(dāng)電源單元在加熱操作時(shí)或當(dāng)直流－交流變換器從電源單元輸出電路脫開(kāi)以停止電源單元工作時(shí)，副電池藉接通充電開(kāi)關(guān)元件充電，而當(dāng)燃料電池電源單元達(dá)到額定工作溫度時(shí)，電池藉接通放電開(kāi)關(guān)元件通過(guò)直流－交流變換器放電。

本發(fā)明涉及一種燃料電池電源系統(tǒng)的控制器。

在燃料電池電源系統(tǒng)中，即使當(dāng)電源系統(tǒng)沒(méi)有使用時(shí)，燃料電池通常也保持在一適當(dāng)?shù)臏囟龋苑乐顾鼈兊碾娊赓|(zhì)變性。例如，在磷酸電解液燃料電池電源系統(tǒng)中，一個(gè)燃料電池電源單元或一個(gè)含有多個(gè)燃料電池的燃料電池堆，是由諸如電熱器，循環(huán)加熱氣體等等適宜的加熱裝置一般地維持在大約100℃，使磷酸電解液不致變性。

當(dāng)這種磷酸電解液燃料電池電源系統(tǒng)開(kāi)始工作時(shí)，燃料電池堆首先被加熱裝置加熱到大約120℃的溫度，在這溫度下燃料電池可以產(chǎn)生反應(yīng)，而然后工作氣體，即可燃?xì)怏w和處理過(guò)的空氣被輸送到燃料電池堆，用燃料電池反應(yīng)的熱來(lái)加熱燃料電池堆。同時(shí)，一個(gè)直流負(fù)載電阻作為虛擬負(fù)載接入電源系統(tǒng)的輸出電路中，當(dāng)燃料電池堆的溫度達(dá)到其最佳操作溫度約190℃時(shí)，燃料電池電源系統(tǒng)維持額定輸出的穩(wěn)定狀態(tài)下工作，而將產(chǎn)生的電功率輸送至負(fù)載，然后切斷虛擬負(fù)載。

然而，在負(fù)荷下以反應(yīng)的熱加熱燃料電池堆的期間，產(chǎn)生的電功率作為熱浪費(fèi)地消耗掉，結(jié)果降低了發(fā)電的效率。

另一方面，當(dāng)燃料電池系統(tǒng)停止工作時(shí)，負(fù)載從燃料電池堆的輸出電路脫開(kāi)，而負(fù)載電阻作為虛擬負(fù)載接入輸出電路，使燃料電池不致由于開(kāi)路引起的過(guò)電壓而損傷。這也導(dǎo)致發(fā)電效率的降低。

上述缺點(diǎn)可采用如圖3中所示的副電池來(lái)克服。副電池連至燃料電池電源單元（FC）的輸出電路，而負(fù)載（L）是經(jīng)逆變器（INV）和開(kāi)關(guān)（SW）連至電源單元（FC）輸出電路。然而，如果電池（E）是充足了電，在以燃料電池反應(yīng)的熱來(lái)加熱電源單元（FC）時(shí)，就不可能將它用作虛擬負(fù)載。此外，不可能以充足了電的副電池（E）來(lái)防止過(guò)電壓，過(guò)電壓可能在負(fù)載（L）從輸出電路脫開(kāi)時(shí)發(fā)生使電源單元停止工作。

因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一燃料電池電源系統(tǒng)的控制器，使系統(tǒng)在負(fù)荷狀態(tài)以燃料電池反應(yīng)的熱來(lái)加熱燃料電池電源單元時(shí)，可以將電功率損失減至最小。

本發(fā)明的另一目的是提供一燃料電池電源系統(tǒng)的控制器，使燃料電池電源單元在不降低電源單元的效率的情況下，也可以不致由于開(kāi)路產(chǎn)生過(guò)電壓而損傷。

根據(jù)本發(fā)明提供的燃料電池電源系統(tǒng)的控制器，包括一主開(kāi)關(guān)元件接入燃料電池電源單元和直流-交流變換器之間，一副電池連接到一充電開(kāi)關(guān)元件和一放電開(kāi)關(guān)元件，以及一開(kāi)關(guān)元件的控制電路，所說(shuō)充電開(kāi)關(guān)元件和放電開(kāi)關(guān)元件是串聯(lián)和跨接主開(kāi)關(guān)元件，在電源單元以燃料電池反應(yīng)的熱加熱操作期間，或在電源單元停止工作期間，在主開(kāi)關(guān)元件保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)的同時(shí)，所說(shuō)電池藉接通充電開(kāi)關(guān)單元充電，當(dāng)燃料電池電源單元達(dá)到其額定工作溫度時(shí)，所說(shuō)電池藉接通放電開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)直流-交流變換器放電。

在本發(fā)明的具有控制器的燃料電池電源系統(tǒng)中，在以燃料電池反應(yīng)的熱加熱其電源單元操作期間，產(chǎn)生的電功率是充電到副電池，而當(dāng)電源單元達(dá)到額定工作溫度時(shí)，所充的電功率的大部分作為正常的電功率，通過(guò)直流-交流變換器放電至負(fù)載。因而，本發(fā)明可使工作氣體的耗損減少，結(jié)果改進(jìn)了發(fā)電效率。因?yàn)樵谌剂想姵仉娫磫卧念~定工作之前，副電池進(jìn)行放電，在電源單元停止工作期間產(chǎn)生的電功率是通過(guò)充電開(kāi)關(guān)元件充電至副電池，這樣可以使燃料電池電源單元避免產(chǎn)生過(guò)電壓。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有控制器的燃料電池電源系統(tǒng)的方框圖;

圖2是圖1的控制器的電壓-電流特性圖;以及

圖3是具有先有技術(shù)的控制器的燃料電池電源系統(tǒng)的方框圖。