[發(fā)明專利]燃料電池系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010597945.8
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102468511A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志杰
• 申請（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號: H01M8/24
• 分類號: H01M8/24;H01M8/04
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種燃料電池系統(tǒng)，且特別是有關(guān)于一種可根據(jù)負(fù)載變化自動切換電壓電平的燃料電池系統(tǒng)。

背景技術(shù)

燃料電池是一種能直接將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電裝置。為了使燃料電池的功率穩(wěn)定地提供至負(fù)載，大部分的系統(tǒng)會串聯(lián)一組直流輸入的電源轉(zhuǎn)換器，以提供固定的輸出電壓至后端負(fù)載。然而，傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率大致介于85～95％之間，因而損耗一部份的電能。此外，在設(shè)計(jì)高功率的系統(tǒng)時(shí)，單一電池燃料通常因極片面積尺寸限制，無法增加總電流，只能以高電壓來達(dá)到高功率的效果，然而常常因輸出電壓超過電源轉(zhuǎn)換器的電壓輸入范圍，而找不到適當(dāng)?shù)碾娫崔D(zhuǎn)換器。另外，當(dāng)傳統(tǒng)的燃料電池應(yīng)用在輕型車輛的電源供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，也常常需要持續(xù)高功率及大電流的輸出，若采用市售的直流電源轉(zhuǎn)換器，往往無法達(dá)到規(guī)格需求。因此，系統(tǒng)常需面臨改變設(shè)計(jì)的困難，有待改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明有關(guān)于一種燃料電池系統(tǒng)，可根據(jù)負(fù)載的變化自動切換電壓電平，以避免負(fù)載過大而導(dǎo)致輸出電壓變動過大。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種燃料電池系統(tǒng)，用以提供操作電壓至負(fù)載，其特征在于，該系統(tǒng)包括：

燃料電池組，包括多個(gè)相互串聯(lián)的燃料電池片，所述多個(gè)燃料電池片相互堆疊，以使該燃料電池組的電位能依序增加；

多個(gè)集電板，配置于該燃料電池組之中，所述多個(gè)集電板分別具有電壓輸出端子，所述電壓輸出端子用以輸出多個(gè)電壓電平；

電壓檢測模塊，連接所述電壓輸出端子，用以檢測所述多個(gè)電壓電平；以及

電源切換模塊，連接該電壓檢測模塊以及所述電壓輸出端子，并根據(jù)該負(fù)載自動切換至最接近該操作電壓的所述多個(gè)電壓電平其中之一，以調(diào)整該燃料電池組的輸出電壓。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，還包括穩(wěn)壓元件，連接于該電源切換模塊與該負(fù)載之間，用以穩(wěn)定該輸出電壓。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，該穩(wěn)壓元件包括電容。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，該電壓檢測模塊包括多個(gè)分壓電阻，用以擷取所述多個(gè)電壓電平。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，該電壓檢測模塊包括多個(gè)運(yùn)算放大器，用以擷取所述多個(gè)電壓電平。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)集電板交錯(cuò)堆疊于該燃料電池組中。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，該電壓切換模塊包括：

邏輯控制器，連接該電壓檢測模塊，用以產(chǎn)生控制信號；

多個(gè)切換開關(guān)，連接該邏輯控制器，并根據(jù)該控制信號切換所述多個(gè)電壓電平其中之一；

多個(gè)光耦合器，連接于所述多個(gè)切換開關(guān)與該邏輯控制器之間，用以隔離所述多個(gè)切換開關(guān)及該控制信號；以及

多個(gè)逆向保護(hù)元件，其一端連接于所述多個(gè)切換開關(guān)。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，該邏輯控制器控制兩個(gè)切換開關(guān)的工作周期，以調(diào)整該輸出電壓的范圍。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)切換開關(guān)為繼電器或晶體管開關(guān)。

所述的燃料電池系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)逆向保護(hù)元件為二極管。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：

本發(fā)明提供的燃料電池系統(tǒng)，可根據(jù)負(fù)載的變化自動切換電壓電平，以避免負(fù)載過大而導(dǎo)致輸出電壓變動過大。

附圖說明

圖1繪示依照一實(shí)施例的電池燃料系統(tǒng)的電路方塊圖；

圖2A繪示依照一實(shí)施例的集電板的示意圖；

圖2B繪示依照一實(shí)施例的電池燃料組及集電板的立體示意圖；

圖3繪示依照一實(shí)施例的電壓切換模塊的內(nèi)部示意圖；

圖4繪示依照一實(shí)施例的燃料電池組的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記：

100：電池燃料系統(tǒng)

110：燃料電池組

112：燃料電池片

120：集電板

122：電壓輸出端子

124：氣體流道

130：電壓檢測模塊

132：輸入端

134：輸出端

140：電源切換模塊

142：切換開關(guān)

144：光耦合器

146：逆向保護(hù)元件

148：邏輯控制器

LV1～LV5：電壓電平

Vout：輸出電壓

具體實(shí)施方式

為了對本發(fā)明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。