[發明專利]一種燃料電池電力輸出控制方法

在審

• 申請號: 202011494587.8
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN114649552A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 邢巍;李晨陽;劉長鵬;葛君杰;梁亮;金釗;劉世偉;王晨;侯帥;張弘
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01M8/04858
• 分類號: H01M8/04858;H02J7/00
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 周蕾

1.一種燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，該控制方法適用的燃料電池電源系統包含：多個并聯的燃料電池電堆、啟動過程中使用的二次電源、進行數據采樣和程序執行的微控制器、及開關電路；所述多個并聯的燃料電池電堆可以單獨對外部負載供電也能夠選擇其中幾個共同對外供電；所述二次電源為燃料電池電源系統啟動提供電能并配合所述燃料電池電堆使用；所述微控制器負責讀取外部負載的用電信息，并根據程序設定調配相應的燃料電池電堆對外部負載供電；所述開關電路負責執行所述微控制器指令，決定燃料電池電堆是否接入供電電路以及二次電源充放電狀態；

所述燃料電池電力輸出控制方法包括以下步驟：

首先程序開始，由微控制器讀取外部負載信息，在沒有外部負載的情況下，系統會保持不變；當有外部負載接入時，微控制器會啟動一個燃料電池電堆對外供電，并進入以下的判斷程序：

(1)當燃料電池電堆供電電壓正好在電堆的最優輸出電壓區間內，則說明單個燃料電池電堆已滿足現有負載的電力需求，則可以使用單一燃料電池電堆對外供電，則程序會保持在當下步驟，并同時監測外部負載的狀態及時做出判斷；

(2)當燃料電池電堆電壓高于最優電壓區間，則說明燃料電池電堆的發電能力大于當前外部負載的需求，這時會同時接入二次電源，通過燃料電池電堆給二次電源充電來拉低燃料電池電堆電壓使電堆仍然工作在最優電壓區間，同時微控制器也會讀取二次電源的電量，并做出判斷；如果二次電源電量不足，則燃料電池電堆繼續為二次電源充電，并重新判定燃料電池電堆電壓；如果二次電源充滿，則關閉燃料電池電堆使用二次電源對外部負載放電，這時持續放電或者外部負載的變化都會導致二次電源電量不足，一旦檢測到二次電源電量不足，程序會重新回到負載接入的步驟，并開啟一個燃料電池電堆；

(3)當燃料電池電堆電壓低于最優電壓區間，則說明單個燃料電池電堆不足以提供外部負載所需要的電能，這時微控制器會通過并聯方式增加對外供電的燃料電池電堆，并對二者的電壓進行判定，如果仍然低于最優電壓區間則微控制器會繼續增加供電燃料電池電堆，直到燃料電池電堆電壓工作在最優供電區間；

在后續運行中，由于外部負載的變化，燃料電池電堆的電壓可能會高于最優電壓區間，微控制器也會對此做出判定，并逐步減少對外供電的燃料電池電堆，直到只剩一個燃料電池電堆對外供電時，程序回到最初的對三種結果的判定。

2.根據權利要求1所述的燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，其適用于固體聚合物燃料電池的電源系統的電力輸出控制。

3.根據權利要求1所述的燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，其適用于醇類燃料電池或氫氧燃料電池的電源系統的電力輸出控制。

4.根據權利要求1所述的燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，多個并聯的所述燃料電池電堆的并聯形式可以是電堆結構上并聯，也可以是電路結構上的并聯。

5.根據權利要求1所述的燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，所述燃料電池電堆為10組并聯組合，每一組均為100片單電池。

6.根據權利要求1所述的燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，所述二次電源為鋰離子電池。

7.根據權利要求1所述的燃料電池電力輸出控制方法，其特征在于，所述開關電路為CMOS。