[實用新型]一種燃料電池電源管理系統

有效

• 申請號: 201721665448.0
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN207475255U
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 楊林林;安禹臣;孫公權
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M8/04537;H01M8/04664;H01M8/04858;H01M8/04955
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本實用新型涉及一種燃料電池電源管理系統，包括MCU連接若干組電源管理模塊，每組電源管理模塊包括DC?DC、通道選擇器，DC?DC通過通道選擇器連接燃料電池，補償燃料電池的電流，MCU通過電壓測量模塊采集燃料電池單電池的電壓值，并與預設閾值電壓比較，如果存在燃料電池單電池的電壓值低于預設閾值電壓且存在未使用的DC?DC，則控制該DC?DC對應的通道選擇器，將該DC?DC連接在該單電池兩端，為其補充電流，如果存在單電池電壓值低于預設閾值電壓且沒有未使用的DC?DC或其中任意DC?DC超過其自身額定電流則報警。通過對性能較差的燃料電池單電池進行電流補償，使其工作電壓與其他串聯的燃料電池保持一致，達到延長燃料電池壽命、減緩輸出功率下降、能源利用率下降的目的。

技術領域

本實用新型涉及燃料電池領域，具體地說是一種燃料電池電源管理系統。

背景技術

燃料電池電堆由多個單電池串聯和/或并聯連接組成，以往的燃料電池管理方式較為簡單，多采用電壓測量模塊、二極管、MOS管對燃料電池電壓進行監控，對性能差出現反向電壓的燃料電池進行抑制，或者通過控制芯片控制MOS管導通將燃料電池短路。

以上的電池管理方式對燃料電池的管理能力十分有限，隨著燃料電池性能衰減此類燃料電池電源管理模塊會導致燃料電池性能加速衰減，輸出功率、能源利用率迅速下降。

以往通過關閉性能較弱的燃料電池管理方案，不僅燃料電池沒法起到發電的功能，因為控制器件本身存在的內阻導致損失大量能量。

實用新型內容

針對現有技術的不足，本實用新型提供一種燃料電池電源管理系統，通過對相對較弱的燃料電池單電池進行電流補償，使其工作電壓與其他串聯的燃料電池保持一致，達到延長燃料電池壽命、維持燃料電池組一致性，進而達到減緩輸出功率、能源利用率下降的目的。

本實用新型為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種燃料電池電源管理系統，包括一MCU和N組電源管理模塊，N為≥1的正整數；所述MCU連接N組電源管理模塊；每組電源管理模塊包括DC-DC、通道選擇器，其中每組電源管理模塊的DC-DC的輸入端與3個以上串聯連接的單電池同時并聯連接，DC-DC的輸出端通過通道選擇器給所述3個以上單電池中電壓最低的單電池進行電流補償。

每個燃料電池單電池兩端連接電壓測量模塊，用于測量單電池的電壓。

在每個燃料電池單電池兩端設置短路開關，用于通過閉合短路開關對失效的單電池進行短路。

所述通道選擇器用于在MCU的控制下將需要補償的燃料電池單電池對應的DC-DC輸出端的正負極分別接在該燃料電池單電池兩端。

所述MCU通過通訊模塊連接控制芯片，將燃料電池單電池電壓、DC-DC分配信息和電流信息發送到控制芯片。

一種燃料電池電源管理方法，包括以下步驟：

步驟1：采集燃料電池單電池的電壓值，并與預設閾值電壓比較，如果存在燃料電池單電池的電壓值低于預設閾值電壓，則繼續判斷是否存在未使用的DC-DC，并執行步驟2；否則，循環該步驟；

步驟2：如果存在未使用的DC-DC，則控制該DC-DC對應的通道選擇器，將該DC-DC連接在該燃料電池單電池兩端，為其補充電流；否則報警。

如果任一DC-DC存在輸出電流大于預設電流值，則MCU的計時函數記錄該DC-DC超出預設電流值的時間，并發出告警，否則不動作。

如果該燃料電池單電池對應的DC-DC存在輸出電流大于額定電流，則關閉該DC-DC，并通過該燃料電池單電池對應的短路器短接該單電池，否則不動作。