[發明專利]一種燃料電池電壓控制系統及其控制方法及燃料電池系統

在審

• 申請號: 202111144200.0
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113809369A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 苗佩宇;王鵬穎;張瀟丹
• 申請（專利權）人: 北京億華通科技股份有限公司
• 主分類號: H01M8/04537
• 分類號: H01M8/04537;H01M8/2465
• 代理公司: 北京共騰律師事務所 16031
• 代理人: 姚星

本發明提供了一種燃料電池電壓控制系統及其控制方法及燃料電池系統，涉及燃料電池技術領域。該燃料電池電壓控制系統包括燃料電池模塊、空氣過濾器、氧濃度傳感器、流量計、空壓機、中冷器、壓力調節閥、陰極廢氣循環流量控制閥、電壓監控模塊、催化燃燒器和控制器，壓力調節閥、陰極廢氣循環流量控制閥、催化燃燒器、流量計、空壓機和中冷器依次連接，電壓監控模塊設置在燃料電池模塊上，氧濃度傳感器設置在催化燃燒器和流量計之間的管路上，控制器與流量計、氧濃度傳感器、空壓機和陰極廢氣循環流量控制閥均通信連接。本發明可以使燃料電池輸出功率維持在較低水平，維持燃料電池在低輸出功率下的性能并提高燃料電池的耐久性。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，具體涉及一種燃料電池電壓控制系統及其控制方法及燃料電池系統。

背景技術

在包含有燃料電池組成的的電力系統中，由于電力系統整體能量匹配和負載動態變化的原因，存在短暫的或長時間電負荷要求極小的情況。在此種情況下，會要求燃料電池系統維持在零凈輸出功率的水平，燃料電池系統效率在較高范圍內，且能保持平穩運行。

若外部電負荷在趨近于零和正常狀態之間頻繁切換時，燃料電池系統也隨之進行關機和開機運行操作，會造成燃料電池頻繁開關機，由此會造成燃料電池在開路電壓和正常工作電壓之間循環，加劇燃料電池催化劑的劣化，造成燃料電池系統的輸出性能和耐久性能下降。因此在電負荷要求極小的時候，希望燃料電池系統可以保持持續運行而不關機，此種情況下燃料電池的電壓需要維持在適當的范圍內，燃料電池系統的能量消耗和輸出功率也要維持在極低的水平。

專利CN105609837涉及一種電源系統及燃料電池的電壓控制方法，該燃料電池的電壓控制方法包括：在低負載狀態時，切斷燃料電池與負載的電連接；在將電連接的切斷期間，以預先設定的條件向所述燃料電池供給氧；以所述預先設定的條件向所述燃料電池供給了氧之后，檢測所述燃料電池的開路電壓；在所述開路電壓比目標電壓高第一值以上時，減少向所述燃料電池供給的氧量；在所述開路電壓比所述目標電壓低第二值以上時，增加向所述燃料電池供給的氧量；及在所述開路電壓小于所述目標電壓與所述第一值之和且大于從所述目標電壓減去所述第二值所得到的值時，維持向所述燃料電池供給的氧量。但是，本發明存在以下技術問題：1）燃料電池系統難以維持輸出電壓在合理范圍的同時處于低電流和低輸出功率的運行狀態。2）燃料電池長時間維持在低輸出功率會對催化劑造成嚴重損傷，降低燃料電池的壽命。3）目前控制燃料電池的電壓在合理范圍的同時較難實現維持燃料電池的低功率輸出狀態。

因此，亟需提供一種燃料電池電壓控制系統及其控制方法及燃料電池系統，以解決現有技術中存在的上述技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種燃料電池電壓控制系統及其控制方法及燃料電池系統，可以使燃料電池輸出功率維持在較低水平，同時燃料電池電堆的電壓控制在要求的合理范圍內，維持燃料電池在低輸出功率下的性能并提高燃料電池在此種情況下的耐久性。

為實現上述目的，提供以下技術方案：

本發明提供了一種燃料電池電壓控制系統，包括燃料電池模塊、空氣過濾器、氧濃度傳感器、流量計、空壓機、中冷器、壓力調節閥、陰極廢氣循環流量控制閥、電壓監控模塊、催化燃燒器和控制器，所述壓力調節閥、陰極廢氣循環流量控制閥、催化燃燒器、流量計、空壓機和中冷器依次連接在自所述燃料電池模塊的陰極出口至所述燃料電池模塊的陰極入口的循環管路上，所述電壓監控模塊設置在所述燃料電池模塊上用于監測所述燃料電池模塊的電壓，所述氧濃度傳感器設置在所述催化燃燒器和所述流量計之間的管路上，所述控制器與所述流量計、氧濃度傳感器、空壓機和陰極廢氣循環流量控制閥均通信連接。

進一步地，所述燃料電池電壓控制系統還包括氫氣流量控制閥，所述氫氣流量控制閥設置在氫氣輸送管路上，所述氫氣輸送管路通入所述催化燃燒器內。

進一步地，所述燃料電池電壓控制系統還包括儲氫裝置，所述儲氫裝置通過所述氫氣輸送管路輸送至所述催化燃燒器。