[發明專利]燃料電池的電壓控制方法

有效

• 申請號: 201080040694.1
• 申請日: 2010-09-13
• 公開（公告）號: CN102498603A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 丹尼爾·查卓克斯;朱利安·道齊
• 申請（專利權）人: 法國原子能源和替代能源委員會
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;G01R31/36
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;王穎

技術領域

本發明涉及一種燃料電池中一或多個單個電池的電壓控制裝置。

背景技術

燃料電池是一種電力發生器，用于將燃料(氫、甲醇，或類似物)中包含的化學能轉換為電能。燃料電池采用單個電池的形式，根據燃料的類型釋放出介于0.3伏特和1.2伏特之間的電壓，以及釋放電流。

為了獲得良好的電壓水平，燃料電池包括串聯安置的若干單個電池，從而集合每一個電池的電壓。

單個電池的電壓隨著其提供的電流強度而變化，例如，當提供的電流強度增加時，則電壓下降。單個電池釋放的電壓還隨著單個電池中產生的化學反應而變化。正常情況下，反應穩定，但是某些時候可能出現擾動(例如，不當放電的一滴水等)。然后，電壓趨向于迅速下降，然后當擾動消失時恢復正常。

為了不使單個電池品質降低，至關重要的是單個電池的電壓從來不會降到某個閾值以下。如果單個電池的電壓降到閾值以下，則單個電池可能遭受過熱以及局部劣化，導致其過早老化或者整體劣化。

依照先前技術之已知解決方案，采用模擬方式測量每一單個電池的電壓，這個信息被傳送到控制器，其中控制器用于檢查此電壓高于或者低于某個閾值電壓。通過掃描這些電壓，控制器一個接一個地分析每一單個電池的電壓。燃料電池和控制器之間通常提供電偶絕緣(galvanic?insulation)，這樣控制器未與燃料電池連接，尤其如果表現出危險電壓時。

此外，在串聯配置中，對于全部單個電池來說，電流相同，因此電流被施加在單個有問題的電池上。然后例如通過過熱或者局部干燥(dfying)，可能集中在燃料電池的單個電池的薄膜的部分表面上而將其損傷。

發明內容

因此，本發明的目的在于，當單個電池超出其閾值電壓時，能夠簡單地監視，從而由此避免單個電池的劣化以及由此避免燃料電池的劣化。

為此，本發明的主題是一種燃料電池的單個電池的電壓控制裝置，其特征在于此控制裝置包括與單個電池關聯的第一晶體管，一方面其基極連接單個電池并且另一方面連接一個電流發生器，這樣當單個電池表現出大于第一閾值電壓的電壓時，第一晶體管在其基極-發射極節點的兩端表現出大于第二閾值電壓的電壓并且傳導電流，以及當單個電池表現出低于第一閾值電壓的電壓時，第一晶體管在其基極-發射極節點的兩端表現出低于第二閾值電壓的電壓并且阻止電流的傳輸。

因此，只要單個電池超出其閾值電壓，則停止電流的傳輸。

電壓控制裝置還以單獨或組合的方式包括一或多個以下特征：

-此控制裝置用以檢測燃料電池中復數個串聯的單個電池的至少一個單個電池的第一閾值電壓的超出，此控制裝置包括：

·復數個第一晶體管，分別與燃料電池關聯的單個電池并聯安置，復數個第一晶體管的基極連接關聯的單個電池，以及

·復數個第二晶體管，具有第二閾值電壓，這些第二晶體管的基極分別連接這些第一晶體管的集電極，這些第二晶體管彼此串聯安置，這樣一個第二晶體管的發射極連接一個連續第二晶體管的集電極，以及這些第二晶體管與電流發生器串聯安置，從而當一個單個電池表現出低于第一閾值電壓的電壓時，則阻止電流的傳輸，

-第一閾值電壓等于第二閾值電壓，

-第一閾值電壓不同于第二閾值電壓，調整電壓源被插入每一單個電池和每一關聯第一晶體管之間，調整電壓源供應的調整電壓等于第一和第二閾值電壓之間的電壓差，

-調整電壓源由一個調整電流源和一個電阻器組成，

-調整電壓源包括一個固定電壓源和一個電阻器，

-固定電壓通過燃料電池中預定數目的單個電池、一個齊納二極管和一個電阻器被實施，

-單個電池兩端的電壓大于齊納二極管的齊納電壓，

-電流產生器為晶體管電流產生器，包括：

·一個晶體管，

·一個第一電阻器，與晶體管串聯安置并且連接晶體管的發射極，

·一個第二電阻器，連接晶體管的基極以限制從晶體管中流經的電流，

·一個電壓源，

·一個齊納二極管，與第二電阻器串聯，與電壓源并聯安置，齊納二極管在其兩端表現出恒定電壓，并且連接第一電阻器和電晶體的基極，

-電流產生器的電壓源由燃料電池的預定數目的單個電池組成，這樣單個電池兩端的電壓大于齊納二極管(D)的齊納電壓，

-電壓控制裝置包括一個電流鏈末端電阻器(Rz)，與電流發生器串聯安置，以轉換電流信息為電壓信息，以及

-此裝置包括一個電流鏈末端光耦合器，與電流發生器串聯安置以提供電偶絕緣。

附圖說明