[發明專利]燃料電池的電路連接控制系統及操作它的方法

無效

• 申請號: 200710001434.3
• 申請日: 2007-01-08
• 公開（公告）號: CN101075682A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 金詠栽;孫東岐;趙慧貞;金峻熙;李在鏞;金珍虎
• 申請（專利權）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;H01M8/04;H01M8/24;H01M8/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 邵亞麗

技術領域

本發明涉及燃料電池的電路連接控制系統及操作它的方法，本發明尤其涉及方便電池之間的電連接的電路連接控制系統以及操作它的方法。

背景技術

在單極型燃料電池中，將多個電池形成在電解質薄膜的兩端，并且串聯這些電池。在美國專利公開No.2003/0180594和2003/0198853中已經公開了用于連接電解質薄膜的第一表面上的陽極電極和電解質薄膜的第二表面上的陰極電極的結構。該連接結構有效地串聯電流集電器，然而，當電池之一損壞時，可能降低整體燃料電池的性能。

在單極型燃料電池堆的情況下，導電板(分離器)使得單元電池之間串聯。然而，當單元電池的性能降低時，很難拆卸或替換單元電池。

在美國專利公開No.2004/0247964中，提供用于通過連接燃料電池的單元電池來檢測單元電池的電壓的元件和用于旁路在降低的電平上運行的單元電池的元件。然而，當將在降低的電平上運行的單元電池與相鄰的正常單元電池并聯時，在降低的電平上運行的單元電池可以提高功率密度。因此，需要開發具有將在降低的電平上運行的單元電池與相鄰的正常單元電池并聯的裝置的電路連接控制系統。

發明內容

本發明提供方便多個單元電池之間的輕松連接的燃料電池的電路連接控制系統，其具有用于將在降低電平上運行的單元電池并聯到燃料電池的相鄰的正常單元電池，或者從其它單元電池旁路在降低的電平上運行的單元電池的元件，本發明還提供用于操作該系統的方法。

根據本發明的一個方面，提供具有多個電池的燃料電池的電路連接控制系統，包括：點連接部分，其電連接到每個電池的陽極集流部分和陰極集流部分；電壓測量單元，用于測量每個電池的輸出電壓；開關單元，其在點連接部分連接多個電池的陽極集流部分和陰極集流部分；和DC-DC轉換器，用于將從燃料電池產生的電壓轉換為預定電壓。

根據本發明，開關單元可以包括在電池的輸入端(inlet)上安裝的多個主開關；連接電池的輸出端(outlet)和另一個電池的輸入端的多個串聯開關；連接電池的輸入端和另一個電池的輸入端的多個旁路開關；和連接電池的輸出端和另一個電池的輸出端的多個并聯開關。

開關單元可以通過閉合第一和第二電池的主開關、第一和第二電池之間的旁路開關和并聯開關，并且通過斷開第一和第二電池之間的串聯開關來并聯第一電池和第二電池。

此外，開關單元可以通過斷開第一電池的主開關、第一和第二電池之間的串聯開關和并聯開關，并且通過連接第一和第二電池之間的旁路開關來將第一電池與第二電池電分離。

該電路連接控制系統還可以包括控制部分，其主要將展示低于預定第一電壓的電壓的第一電池連接到第二電池，并且當第一電池的電壓低于第二電壓時，將第一電池與其它電池電分離，其中第二電壓低于第一電壓。

可以將DC-DC轉換器連接到開關單元的開關，以便提供電壓來操作開關。

根據本發明的另一方面，提供操作具有多個電池的燃料電池的電路連接控制系統的方法，包括：測量每個電池的輸出電壓；檢測展示低于第一電壓的輸出電壓的第一電池；和將第一電池并聯到第二電池。

根據本發明，第一電壓可以是開路電壓(OCV)的10到30％。

第一電池與第二電池的并聯可以包括閉合第一和第二電池的主開關以及第一和第二電池之間的旁路開關和并聯開關，并且斷開第一和第二電池之間的串聯開關。

根據本發明的又一方面，提供操作具有多個電池的燃料電池的電路連接控制系統的方法，包括：測量每個電池的輸出電壓；檢測展示低于預定第一電壓的輸出電壓的第一電池；確定第一電池的輸出電壓，即第一電池的輸出電壓是否低于預定的第二電壓，該第二電壓低于第一電壓；如果第一電池的輸出電壓等于或大于第二電壓，則將該第一電池并聯到第二電池；和如果第一電池的輸出電壓低于第二電壓，則將第一電池與其它電池電分離。

第一電池與第二電池的并聯可以包括閉合第一和第二電池的主開關、第一和第二電池之間的旁路開關和并聯開關，并且斷開第一和第二電池之間的串聯開關。

將第一電池與其它電池電分離可以包括斷開第一電池的主開關、第一和第二電池之間的串聯開關和并聯開關，并且閉合第一和第二電池之間的旁路開關。

附圖說明

通過參照所附附圖詳細描述本發明示例性實施例，本發明的以上和其它特征和優點將變得更加清楚，在附圖中：

圖1是連接了根據本發明實施例的電路連接控制系統的燃料電池的示意性截面圖；

圖2是圖1的支撐主體的平面圖；