一种提高燃料电池运行寿命的模块和使用方法技术

一种提高燃料电池运行寿命的模块，包括燃料电池堆、负载继电器、负载、燃料电池堆冷却系统、低压电源和燃料电池堆电压调整单元，燃料电池堆电压调整单元包括电压调整控制器、控制开关、惰性电阻和水箱，电压调整控制器与燃料电池堆电输出线路并联连接，与控制开关电连接，与负载继电器电连接，水箱用管路与燃料电池堆冷却系统的冷却水箱连通，惰性电阻设置在水箱内，惰性电阻通过控制开关并联在燃料电池堆电输出线路上。本发明专利技术的有益效果是：可以使燃料电池堆无论在开机状态下还是在停机状态下，都能实时控制燃料电池堆单池电压工作在０．８５Ｖ以下，具有实现简单、成本低和系统结构简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃料电池技术，特别涉及燃料电池堆单池工作电压技术。
技术介绍
燃料电池堆在开路状态或低电密状态下运行时，高电位腐蚀通常会加速燃料电 池的衰减。传统的解决办法是控制负载功率，使燃料电池堆避开此工作区。其不足是 对于负载不断变化的实际应用场合，将大大影响燃料电池堆的使用寿命。比如用作汽车 动力时，由于汽车负载不断变化，燃料电池可能必需较长时间工作在低电密区，这将大 大影响燃料电池堆的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种可提高燃料电池运行寿命的模块和使用方法，使燃料 电池堆无论在开机状态下还是在停机状态下，都能实时控制燃料电池堆单池电压工作在 稳定电压以下。本专利技术的技术方案是一种提高燃料电池运行寿命的模块，包括燃料电池堆、 负载继电器、负载、燃料电池堆冷却系统和低压电源，其特征在于所述提高燃料电池运 行寿命的模块还包括燃料电池堆电压调整单元，所述燃料电池堆电压调整单元包括电压 调整控制器、控制开关、电阻和水箱，所述电压调整控制器与燃料电池堆电输出线路电 连接，与控制开关电连接，与负载继电器电连接，所述水箱用管路与燃料电池堆冷却系 统的冷却水箱连通，所述电阻设置在水箱内，电阻通过控制开关并联在燃料电池堆电输 出线路上。所述电阻为高温电阻丝，外部用耐高温无缝不锈钢管封装。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述电压调整控制 器由信号采集电路、滞回比较电路、光耦电路和控制开关电路组成，所述信号采集电路 由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容Cl和差动放大器Ul组成，电阻Rl的一端Vs+与 燃料电池堆的正极相连，电阻R2的另一端Vs-与燃料电池堆的负极相连，差动放大器 Ul的输入端两脚与燃料电池堆电输出端连接，电阻Rl和电阻R3串联在差动放大器Ul 与燃料电池堆电输出的正极连接的线路上，电阻R2并联在电阻R2连接点和差动放大器 Ul与燃料电池堆电输出的负极极连接的线路之间；所述滞回比较电路由比较器U2和电 阻R4、电阻R5和电阻R6组成，比较器U2的输入端的一脚与差动放大器Ul的输出端 连接，电阻R4、电阻R5和电阻R6串联连接，比较器U2的输入端的另一脚与电阻R4连 接，比较器U2的输出端与电阻R6连接，电阻R4和电阻R6为可调电阻；所述光耦电路 由比较器U3、电阻R7、电阻R8、电阻R9和光耦U4组成，电阻R7和电阻R8串联，电 阻R9并联在电阻R7和光耦U4的二极管的正极之间，比较器U3的输入端的一脚与比较 器U2的输出端连接，比较器U3的输入端的另一脚与电阻R7和电阻R8连接点连接；所 述控制开关电路由三极管Q1、三极管Q2、电阻RlO和控制开关组成，三极管Ql的基极 与光耦U4的发射极连接，三极管Ql的发射极与三极管Q2的基极连接，三极管Ql的集电极Vo与控制开关继电器的一端连接，三极管Q2的发射极与直流电源的负极连接，三 极管Q2的集电极与三极管Ql的集电极连接，在三极管Ql的集电极和直流电源正极之间 接有二极管D1，二极管Dl反向连接，电阻RlO的一端Vp+与控制开关继电器的另一端 连接。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述直流电源为 24V直流电源。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述的差动放大器 Ul 是 AD620。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述比较器U2是 LM393。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述光耦U4是 TLP521。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述三极管Ql和三 极管Q2是8050。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块，其特征在于所述控制开关是 EV200开关。本专利技术所述一种提高燃料电池运行寿命的模块的使用方法，其特征在于所述使 用方法包括以下步骤a、将系统电连接部分和水连接部分连接好，接通直流电源，燃料电池堆处于发 电状态；b、调节电压调整控制器滞回比较电路的电阻R4和电阻R6的阻值，使滞回比较 器达到需要阀值，实现光耦U4的快速导通和截止；c、调节电压调整控制器滞回比较电路的电阻R4和电阻R5的阻值，使燃料电池 堆输出电压为设定高限值时，控制开关导通，当燃料电池堆输出电压为低限值时控制开 关截止；d、以上述调节好的状态参与燃料电池堆运行。本专利技术的基本原理是系统燃料电池堆电压调整单元实时监测燃料电池堆的输 出电压，当燃料电池堆输出电压平均值超过设定值VI，则控制吸合控制开关，接通电 阻，当燃料电池堆输出电压平均值低压设定值V2，则控制断开控制开关，断开电阻，使 燃料电池堆单池电压工作在稳定电压(0.85V)以下，从而提高燃料电池运行寿命。本专利技术的有益效果是可以使燃料电池堆无论在开机状态下还是在停机状态 下，都能实时控制燃料电池堆单池电压工作在稳定电压(0.85V)以下，具有实现简单、成 本低、系统结构简单和可提高燃料电池运行寿命等优点。附图说明本专利技术共有附图二幅，其中图1是本专利技术的系统原理图，图2是电压调整控制器电路图。图中，100、燃料电池堆，200、负载继电器，300、燃料电池堆电压调整单元，301、电压调整控制器，302、控制开关，303、电阻，304、水箱，400、负载，500、燃 料电池堆冷却系统，600、低压电源。具体实施例方式以30kw燃料电池发电系统为例对本专利技术的作进一步描述。燃料电池堆100包 括300节单电池，负载继电器200是EV200型继电器，燃料电池堆电压调整单元300由 电压调整控制器301、控制开关302、电阻303和水箱组成304，控制开关302是EV200 型开关，电阻303的阻值为18欧姆，电压调整控制器301由信号采集电路、滞回比较电 路、光耦电路和控制开关电路组成，负载400是30kw电子负载，低压电源600是24V电 瓶。电压调整控制器与燃料电池堆电输出线路并联连接，与控制开关电连接，与负载继 电器电连接，水箱用管路与燃料电池堆冷却系统的冷却水箱连通，电阻设置在水箱内， 电阻通过控制开关并联在燃料电池堆电输出线路上。电阻Rl、R2、R3以及电容Cl和 差动放大器Ul组成信号采集电路，将信号衰减到0 10V，比较器U2和R4、R5、R6 组成滞回比较器，通过调节R4和R6的阻值实现滞回比较器阀值的大小，U3和R7、R8 实现光耦U4的快速导通和截止；Ql、Q2和RlO控制控制开关302的导通和截止；Vp+ 和Vp-分别接24V电源的正端和负端，VI+和Vo连接在继电器的两端。使用时，调节电阻R4和电阻R5，使燃料电池堆输出电压为250V时，控制开关 302导通，接通电阻303，当燃料电池堆输出电压为200V时，控制开关302截止，断开电 阻 303。上述实施例，经实际测试，导通单电压在0.768-0.816之间，截止单电压在 0,628-0,813之间，具体数据如下权利要求1.一种提高燃料电池运行寿命的模块，包括燃料电池堆(100)、负载继电器(200)、 负载(400)、燃料电池堆冷却系统(500)和低压电源(600)，燃料电池堆(100)通过负载 继电器(200)与负载(400)连接，其特征在于所述提高燃料电池运行寿命的模块还包括燃 料电池堆电压调整单元(300)，所述燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高燃料电池运行寿命的模块，包括燃料电池堆（１００）、负载继电器（２００）、负载（４００）、燃料电池堆冷却系统（５００）和低压电源（６００），燃料电池堆（１００）通过负载继电器（２００）与负载（４００）连接，其特征在于所述提高燃料电池运行寿命的模块还包括燃料电池堆电压调整单元（３００），所述燃料电池堆电压调整单元（３００）包括电压调整控制器（３０１）、控制开关（３０２）、惰性电阻（３０３）和水箱（３０４），所述电压调整控制器（３０１）与燃料电池堆电输出线路电连接，与控制开关（３０２）电连接，与负载继电器（２００）电连接，所述水箱（３０４）用管路与燃料电池堆冷却系统（５００）的冷却水箱连通，所述惰性电阻（３０３）设置在水箱（３０４）内，惰性电阻（３０３）通过控制开关（３０２）并联在燃料电池堆（１００）电输出线路上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯中军，王克勇，高全勇，黄东波，李加良，戚朋，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]