[發明專利]應用于微生物燃料電池的控制裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201310616853.3
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104078692A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 徐勁草;謝濤;劉銳;姚新
• 申請（專利權）人: 中科宇圖天下科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04
• 分類號: H01M8/04;H01M8/16
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

1.一種應用于微生物燃料電池的控制裝置，其特征在于，應用于微生物燃料電池向負載供電的系統中，包括電流采樣電路、電壓采樣電路、MPPT控制電路和可調節負載R_L；所述電流采樣電路的輸入端與所述電壓采樣電路的輸入端分別與所述微生物燃料電池的輸出端連接；所述電流采樣電路的輸出端與所述電壓采樣電路的輸出端分別連接到所述MPPT控制電路的輸入端；所述MPPT控制電路的輸出端與所述可調節負載R_L的調節端連接。

2.根據權利要求1所述的應用于微生物燃料電池的控制裝置，其特征在于，所述可調節負載R_L包括：DC-DC變換電路和外部負載R；所述DC-DC變換電路連接在所述微生物燃料電池到所述外部負載R的供電線路上；所述MPPT控制電路的輸出端與所述DC-DC變換電路的輸入端連接。

3.根據權利要求2所述的應用于微生物燃料電池的控制裝置，其特征在于，還包括蓄電池；所述蓄電池與所述DC-DC變換電路連接。

4.根據權利要求2所述的應用于微生物燃料電池的控制裝置，其特征在于，所述DC-DC變換電路采用BUCK、BOOST、BUCK-BOOST這三種電路形式，或這三種電路的變形。

5.根據權利要求1所述的應用于微生物燃料電池的控制裝置，其特征在于，所述電流采樣電路為電流傳感器；所述電壓采樣電路為電壓傳感器。

6.一種微生物燃料電池的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，當微生物燃料電池向可調節負載R_L供電時，電流采樣電路定時采集所述微生物燃料電池的電池輸出電流值I1，并將采集到的所述電池輸出電流值I1發送給MPPT控制電路；

電壓采樣電路定時采集所述微生物燃料電池的電池輸出電壓值U1，并將采集到的所述電池輸出電壓值U1發送給所述MPPT控制電路；

S2，所述MPPT控制電路接收電池輸出電流值I1和電池輸出電壓值U1，然后基于MPPT控制算法，調節所述可調節負載R_L，控制所述微生物燃料電池持續工作在最大功率輸出狀態。

7.根據權利要求6所述的微生物燃料電池的控制方法，其特征在于，還包括：所述可調節負載R_L包括：DC-DC變換電路和外部負載R；所述MPPT控制電路調節所述DC-DC變換電路的工作狀態，控制所述微生物燃料電池持續工作在最大功率輸出狀態。

8.根據權利要求7所述的微生物燃料電池的控制方法，其特征在于，還包括蓄電池；所述DC-DC變換電路與蓄電池連接；當所述微生物燃料電池的輸出發生變化，或外部負載R發生變化時，所述蓄電池通過所述DC-DC變換電路調整所述微生物燃料電池的輸出，維持外部負載R上的電壓穩定。

9.根據權利要求8所述的微生物燃料電池的控制方法，其特征在于，蓄電池通過所述DC-DC變換電路調整所述微生物燃料電池的輸出具體為：

當所述微生物燃料電池的輸出高于基準值時，高出基準值的電能存儲到所述蓄電池中；

當所述微生物燃料電池的輸出低于基準值時，所述蓄電池向負載釋放自身存儲的電能。

10.根據權利要求8所述的微生物燃料電池的控制方法，其特征在于，所述MPPT控制算法為擾動觀察法、增量電導法或功率反饋法；

當MPPT控制算法采用擾動觀察法時，MPPT控制電路接收電池輸出電流值I1和電池輸出電壓值U1，通過擾動觀察法調節DC-DC變換電路，控制所述微生物燃料電池持續工作在最大功率輸出狀態，具體包括以下步驟：

S21，MPPT控制電路當前時刻接收電池輸出電流值I1和電池輸出電壓值U1，并計算得到當前時刻的功率P1；

S22，MPPT控制電路判斷當前時刻的功率P1是否高于前一時刻的功率P2；如果是，則執行S23；否則，執行S24；

S23，進一步判斷當前時刻接收到的電池輸出電壓值U1是否高于前一時刻的電池輸出電壓值U2；如果是，則以一定的步長增加電池輸出電壓值；然后執行S25；否則，則以一定的步長減小電池輸出電壓值；然后執行S25；

S24，進一步判斷當前時刻接收到的電池輸出電壓值U1是否高于前一時刻的電池輸出電壓值U2；如果是，則以一定的步長減小電池輸出電壓值；然后執行S25；否則，則以一定的步長增加電池輸出電壓值；然后執行S25；

S25，記錄當前時刻接收到的電池輸出電流值I1、電池輸出電壓值U1和功率P1，當下一時刻到來時，重復上述判斷過程。