[發(fā)明專利]用于燃料電池中熱控制的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680006085.1
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN107210462B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 米凱萊·博佐洛;阿爾貝托·特拉韋爾索;亞當(dāng)·皮爾斯
• 申請（專利權(quán)）人: LG電子株式會社
• 主分類號: H01M8/04014
• 分類號: H01M8/04014;H01M8/0432;H01M8/04746;H01M8/04537
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 李英艷

1.一種高溫燃料電池系統(tǒng)，包括：

燃料電池堆疊、壓縮機(jī)、閥和控制器，

所述燃料電池堆疊包括至少一個燃料電池，每個燃料電池包括電解質(zhì)、陽極和陰極，所述壓縮機(jī)被布置成將氧化劑的至少一部分供應(yīng)至所述至少一個燃料電池的所述陰極，燃料被布置成供應(yīng)至所述至少一個燃料電池的所述陽極，所述燃料電池被布置成將來自所述至少一個燃料電池的所述陽極的未使用的燃料的一部分供應(yīng)至燃燒器，氧化劑被布置成供應(yīng)所述燃燒器，所述燃燒器被布置成將所述燃燒器的廢氣供應(yīng)至熱交換器的第一入口至所述閥，來自所述壓縮機(jī)的所述氧化劑的所述至少一部分和來自所述至少一個燃料電池的所述陰極的未使用的氧化劑被布置成被供應(yīng)至所述熱交換器的第二入口以預(yù)熱被供應(yīng)至所述至少一個燃料電池的所述陰極的所述氧化劑，所述熱交換器包括溫度傳感器，所述溫度傳感器被配置成測量在所述熱交換器的所述第二入口處的溫度，所述熱交換器被布置成將來自所述壓縮機(jī)的所述氧化劑的所述至少一部分和來自所述至少一個燃料電池的所述陰極的所述未使用的氧化劑從所述熱交換器的第二出口供應(yīng)至所述至少一個燃料電池的所述陰極；

所述控制器被配置成確定所述高溫燃料電池的燃燒器溫度，所述高溫燃料電池包括燃料電池堆疊和燃燒器，所述燃料電池堆疊包括至少一個燃料電池，所述控制器被配置成將所述燃燒器溫度與預(yù)先確定的燃燒器溫度設(shè)定點比較以確定在測量的燃燒器溫度和所述預(yù)先確定的燃燒器溫度設(shè)定點之間的燃燒器溫度差，以及通過控制氧化劑閥來控制被供應(yīng)至所述燃燒器的氧化劑的量，以減少或增加被供應(yīng)至所述燃燒器的所述氧化劑的量，從而減小所述燃燒器溫度差并且控制燃料電池堆疊入口溫度；

其中所述控制器被配置成確定預(yù)先確定的燃料電池堆疊電流設(shè)定點；以及基于所述預(yù)先確定的燃料電池堆疊電流設(shè)定點來確定改變所述預(yù)先確定的燃燒器溫度設(shè)定點的校正功能，以減小所述燃燒器溫度差并且控制所述燃料電池堆疊入口溫度；

將第一誤差值計算為在預(yù)先確定的堆疊入口溫度和測量的堆疊入口溫度之間的差，所述第一誤差值被并入到所述預(yù)先確定的堆疊入口溫度以遞送溫度補(bǔ)償，所述溫度補(bǔ)償與預(yù)先確定的燃燒器溫度設(shè)定點組合，以實現(xiàn)校正的燃燒器溫度，然后所述校正的燃燒器溫度被送至控制器，所述控制器將校正的燃燒器溫度和從接收器接收的測量的燃燒器溫度進(jìn)行比較，并且將第二誤差值計算為在校正的燃燒器溫度和測量的燃燒器溫度之間的差；

被注入到所述燃料電池系統(tǒng)中的燃料被控制為與在燃料電池中流動的電流成比例；

通過燃料利用率的變化來控制各個所述燃料電池中的溫度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成通過測量所述至少一個燃料電池的溫度，確定所述燃料電池堆疊溫度，以及將測量的堆疊溫度與預(yù)先確定的堆疊入口溫度比較以確定堆疊溫度差并且確定改變所述預(yù)先確定的燃燒器溫度設(shè)定點的校正功能以減小所述堆疊溫度差。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中通過控制所述閥或者渦輪發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，來控制供給到所述燃料電池堆疊的氧化劑的量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池堆疊包括許多燃燒器和位于每個燃燒器的每個出口處的溫度傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述燃料電池堆疊包括許多集成塊，并且每個燃料電池模塊設(shè)置有溫度傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述溫度傳感器是熱電偶。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成使用由許多溫度傳感器測量的堆疊溫度來確定第二溫度差。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成從各個所述溫度傳感器計算平均值燃燒器溫度、眾數(shù)燃燒器溫度或中位數(shù)燃燒器溫度和/或測量的堆疊溫度。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫燃料電池系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成經(jīng)由比例積分微分控制器確定平均燃燒器溫度差。