[發(fā)明專利]一種燃料電池恒壓放電調(diào)整裝置及其調(diào)整方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110060779.2
• 申請日: 2011-03-14
• 公開（公告）號: CN102157744A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何炳林;張煥文;梁柱揚;葉鵬;李旭林;湯祚嬰;陳麗珍;傅江成;林小薇
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省電子技術(shù)研究所
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池的放電調(diào)整技術(shù)，具體涉及一種燃料電池恒壓放電調(diào)整裝置及其調(diào)整方法。

背景技術(shù)

在燃料電池制備過程中，需要通過電子負(fù)載，得到燃料電池的極化曲線，以評價燃料電池的放電性能。通常電子負(fù)載提供恒流放電、恒壓放電、恒阻放電、恒功率放電等多種放電模式對燃料電池進行放電性能的測試。在電子負(fù)載能夠?qū)θ剂想姵厥┯枘撤N恒定的放電模式之前，電子負(fù)載必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整步驟，以便得到該種恒定的放電模式。

就恒壓放電模式而言，在0V至燃料電池的開路電壓范圍內(nèi)，電子負(fù)載能夠控制燃料電池以某個設(shè)定電壓進行恒壓放電之前，必須經(jīng)過恒壓調(diào)整步驟。在恒壓調(diào)整步驟中，電子負(fù)載根據(jù)設(shè)定電壓與燃料電池采樣電壓的比較結(jié)果，當(dāng)燃料電池的電壓高于設(shè)定電壓，需要調(diào)大燃料電池放電回路的電流使燃料電池的電壓降低，當(dāng)燃料電池的電壓低于設(shè)定電壓，需要調(diào)小燃料電池放電回路的電流使燃料電池的電壓升高，最終使燃料電池能夠以設(shè)定電壓進行恒壓放電。

但是，在上述恒壓調(diào)整步驟中，燃料電池的電壓由高逐漸調(diào)低的速度較快，而燃料電池的電壓由低逐漸調(diào)高的速度較慢；由于燃料電池電壓調(diào)整存在這種不對稱性，如果采用對稱的調(diào)整方法進行恒壓調(diào)整，即當(dāng)燃料電池的電壓高于設(shè)定電壓，逐漸調(diào)大燃料電池放電回路的電流使燃料電池的電壓逐漸降低，當(dāng)燃料電池的電壓低于設(shè)定電壓，逐漸調(diào)小燃料電池放電回路的電流使燃料電池的電壓逐漸升高，那么恒壓調(diào)整時間將會很長；當(dāng)設(shè)定電壓與燃料電池開路電壓的壓差較小時，恒壓調(diào)整時間將會更長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池恒壓放電調(diào)整裝置，能夠快速準(zhǔn)確地控制燃料電池以設(shè)定電壓進行恒壓放電，很好的克服了燃料電池恒壓放電調(diào)整時間長的缺點。

本發(fā)明的另一個目的在于提供利用上述燃料電池恒壓放電調(diào)整裝置的調(diào)整方法。

本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術(shù)解決方案是：一種燃料電池恒壓放電調(diào)整裝置，包括用于采樣燃料電池兩端電壓的電壓采樣電路，用于將采樣電壓由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，用于輸出調(diào)整電壓的控制器，用于將調(diào)整電壓由數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，用于比較采樣電壓與調(diào)整電壓的電壓比較電路，用于改變?nèi)剂想姵胤烹娀芈分须娏鞔笮〉碾娏髡{(diào)節(jié)電路；所述電壓采樣電路并聯(lián)在燃料電池的正負(fù)兩極上；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路接入電壓采樣電路輸出的模擬量采樣電壓；所述控制器接入模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸出的數(shù)字量采樣電壓；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路接入控制器輸出的調(diào)整電壓；所述電壓比較電路分別接入電壓采樣電路輸出的模擬量電壓和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的模擬量調(diào)整電壓，比較后輸出控制電壓，再接入到電流調(diào)節(jié)電路；所述電流調(diào)節(jié)電路與燃料電池串聯(lián)形成放電回路，由電流調(diào)節(jié)電路對放電回路的電流進行控制，從而調(diào)整燃料電池兩端的電壓。

本發(fā)明所述電流調(diào)節(jié)電路中設(shè)有用于改變控制回路中電流大小的功率管，所述功率管接入放電回路中，電流調(diào)節(jié)電路輸出調(diào)節(jié)電壓控制功率管的導(dǎo)通電阻，從而改變放電回路的電流。

一種上述燃料電池恒壓放電調(diào)整裝置的調(diào)整方法，包括以下步驟：

(1)判斷燃料電池恒壓放電的設(shè)定電壓是否小于等于燃料電池的開路電壓；

(2)當(dāng)步驟(1)的判斷結(jié)果為是時，判斷開路電壓與設(shè)定電壓的差值是否大于臨界電壓；當(dāng)步驟(1)的判斷結(jié)果為否時，不動作；

上述當(dāng)步驟(2)的判斷結(jié)果為是時：

(a)控制器按照使燃料電池電壓升高的方向?qū)⒃O(shè)定電壓偏置總偏置電壓，得到初始調(diào)整電壓；

(b)控制器將初始調(diào)整電壓往數(shù)模轉(zhuǎn)換電路寫入調(diào)整電壓，使燃料電池的電壓升高；

(c)進行第一級、第二級……第N級控制誤差的恒壓調(diào)整，

其中，第i級，i＝1～N的控制誤差恒壓放電調(diào)整的步驟如下：

(c1)控制器讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換電路得到燃料電池的采樣電壓；

(c2)判斷采樣電壓與設(shè)定電壓的壓差是否小于等于本級的控制誤差，當(dāng)判斷結(jié)果為否時，轉(zhuǎn)到步驟(c3)；當(dāng)判斷結(jié)果為是時，結(jié)束本級恒壓調(diào)整；

(c3)控制器按照使燃料電池電壓降低的方向?qū)⒄{(diào)整電壓以本級的步長進行調(diào)整，從而得到當(dāng)前的調(diào)整電壓；

(c4)控制器將當(dāng)前調(diào)整電壓往數(shù)模轉(zhuǎn)換電路寫入調(diào)整電壓，使燃料電池的電壓降低，轉(zhuǎn)到步驟(c1)；

當(dāng)步驟(2)的判斷結(jié)果為否時：

(A)進行第一級、第二級……第N級控制誤差的恒壓調(diào)整，

其中，第i級，i＝1～N的控制誤差恒壓放電調(diào)整的步驟如下：