[發(fā)明專利]基于超級(jí)電容主動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜剂想姵囟褑误w電壓平衡裝置及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711089742.6
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN107887624B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓冬林;徐琤穎;徐鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01M8/04858
• 分類號(hào): H01M8/04858;H01M8/04313;H01M8/04537;H01M8/04992
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本發(fā)明涉及燃料電池控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超級(jí)電容主動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜剂想姵囟褑误w電壓平衡裝置，包括由n個(gè)膜電極單體E1～En串聯(lián)構(gòu)成的質(zhì)子交換膜燃料電池堆以及燃料電池管理控制系統(tǒng)，在每個(gè)膜電極單體中都對應(yīng)加入獨(dú)立的主動(dòng)補(bǔ)償控制電路和獨(dú)立的超級(jí)電容器單體C1～Cn；所述燃料電池管理控制系統(tǒng)由通訊總線給每個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償控制電路發(fā)出控制命令數(shù)據(jù)，每個(gè)主動(dòng)補(bǔ)償控制電路實(shí)時(shí)平衡每個(gè)膜電極單體工作電壓，并將每個(gè)膜電極單體實(shí)時(shí)工作電壓上報(bào)給管理系統(tǒng)。本裝置使燃料電池堆單體電壓平衡在最佳工作點(diǎn)附近，從而緩解燃料電池堆膜電極性能衰減，提升燃料電池堆工作壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃料電池控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超級(jí)電容主動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜剂想姵囟褑误w電壓平衡裝置及其控制方法。

背景技術(shù)

氫燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)以其特有的燃料效率高、環(huán)境適用好、可靠性高、噪聲低、零排放等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，氫燃料電池電動(dòng)汽車有害氣體的排放量減少99％，二氧化碳的生成量減少75％，電池能量轉(zhuǎn)換效率約為內(nèi)燃機(jī)效率的2.5倍。通過氫燃料電池汽車的示范運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)車用氫燃料電池堆的關(guān)鍵材料和部件的劣化模式主要有以下四種:

(1)頻繁的啟動(dòng)停止引起的質(zhì)子交換膜電極高電位造成催化劑碳載體的腐蝕

(2)反復(fù)加減速引起的質(zhì)子交換膜電極電位循環(huán)造成催化劑鉑顆粒粗大化

(3)低負(fù)荷運(yùn)行導(dǎo)致質(zhì)子交換膜分解

(4)低溫循環(huán)所伴隨的脹縮造成質(zhì)子交換膜電極機(jī)械損傷

從氫燃料電池管理系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，上述劣化模式(1)和(2)中質(zhì)子交換膜電極高電位和電位循環(huán)造成的催化劑碳載體腐蝕和鉑顆粒粗大化可以通過燃料電池堆與超級(jí)電容器集成使用來減小，在這種集成使用配置下，氫燃料電池堆能夠在比較穩(wěn)定的工作電位下運(yùn)行，從而緩解車輛頻繁啟停和反復(fù)加減速所引起的膜電極性能衰減的問題。

目前,燃料電池堆與超級(jí)電容器集成使用的技術(shù)方案普遍采用在燃料電池堆輸出端并聯(lián)超級(jí)電容器的方法，現(xiàn)有技術(shù)專利公開情況主要如下：

(1)“一種燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)與超級(jí)電容混合的動(dòng)力系統(tǒng)”(CN1988319A)

(2)“燃料電池-超級(jí)電容器混合動(dòng)力車的啟動(dòng)次序控制方法”(CN101420137A)

(3)“燃料電池混合超級(jí)電容的電動(dòng)車輛動(dòng)力源”(CN201058578Y)

(4)“燃料電池混合電源系統(tǒng)”(CN101841182A)

(5)“帶超級(jí)電容的車載燃料電池與蓄電池直接并聯(lián)動(dòng)力系統(tǒng)”(CN102700427A)

(6)“一種基于超級(jí)電容啟動(dòng)的燃料電池備用電源系統(tǒng)”(CN104092280A)

(7)“一種帶超級(jí)電容的燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力裝置”(CN105730256A)

(8)“一種燃料電池混合動(dòng)力機(jī)車能量管理系統(tǒng)”(CN105904976A)

(9)“一種帶超級(jí)電容以及鋰電池的燃料電池系統(tǒng)”(CN105811050A)

(10)“一種帶超級(jí)電容的燃料電池電動(dòng)汽車動(dòng)力裝置”(CN205632147U)