CN102623726A - 燃料电池***及其控制方法 - Google Patents

燃料电池***及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102623726A
CN102623726A CN2011100365149A CN201110036514A CN102623726A CN 102623726 A CN102623726 A CN 102623726A CN 2011100365149 A CN2011100365149 A CN 2011100365149A CN 201110036514 A CN201110036514 A CN 201110036514A CN 102623726 A CN102623726 A CN 102623726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
output current
battery pile
fuel cell
cell system
detecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100365149A
Other languages
English (en)
Inventor
洪国泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Young Green Energy Co
Original Assignee
Young Green Energy Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Young Green Energy Co filed Critical Young Green Energy Co
Priority to CN2011100365149A priority Critical patent/CN102623726A/zh
Priority to JP2012008636A priority patent/JP5486615B2/ja
Priority to US13/354,297 priority patent/US20120196198A1/en
Publication of CN102623726A publication Critical patent/CN102623726A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/0432—Temperature; Ambient temperature
    • H01M8/04328—Temperature; Ambient temperature of anode reactants at the inlet or inside the fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04225—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04223—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells
    • H01M8/04228—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids during start-up or shut-down; Depolarisation or activation, e.g. purging; Means for short-circuiting defective fuel cells during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04302—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during start-up
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/043—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods
    • H01M8/04303—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems applied during specific periods applied during shut-down
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04313—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by the detection or assessment of variables; characterised by the detection or assessment of failure or abnormal function
    • H01M8/04537—Electric variables
    • H01M8/04574—Current
    • H01M8/04589—Current of fuel cell stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04298—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems
    • H01M8/04694—Processes for controlling fuel cells or fuel cell systems characterised by variables to be controlled
    • H01M8/04858—Electric variables
    • H01M8/04865—Voltage
    • H01M8/0488—Voltage of fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

一种燃料电池***及其控制方法。控制方法包括：判断燃料电池***中的电池堆内部的氢流量是否足够；当判断氢流量足够时，逐步降低电池堆的输出电压，并且持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流停止上升；当判断氢流量不足时，逐步增加电池堆的输出电压，并且持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降。

Description

燃料电池***及其控制方法
技术领域
本发明是有关于一种燃料电池***及其控制方法，且特别是有关于一种能够提升燃料利用率与具有保护性能的燃料电池***及其控制方法。
背景技术
能源的开发与应用一直是人类生活不可或缺的条件，但能源的开发与应用对环境的破坏与日俱增。利用燃料电池(Fuel Cell)技术产生能源具有高效率、低噪音、无污染的优点，是符合时代趋势的能源技术。燃料电池具有多种类型，其中常见的为质子交换膜型燃料电池(Proton ExchangeMembrane Fuel Cell，PEMFC)。此外，在燃料电池***的运作过程中，如何控制燃料电池堆(fuel cell stack)的输出电压与输出电流以得到最大的输出功率，并且让电池堆中的燃料能被有效地利用以转化成电能，已成为考量燃料电池***主要的性能指针之一。
有关于燃料电池***中的电池堆(Stack)的特性请参阅图1至图3。图1示出电池堆在不同燃料供应率R1～R3(R1＞R2＞R3)下的电压-电流密度曲线图。如图1所示，当电池堆在燃料供应率R2时，电池堆的最佳工作点(电压及电流值)为工作点OP2(V2，I2)，补充说明一点，图1～2中的I值为经由电流密度值转换后的结果。因此，若设定电池堆的输出电流I大于电流I2时，则会产生燃料供应不足的现象，而使电池堆的输出电压V急速下降从而损伤到电池堆。另外，若设定电池堆的输出电流I小于电流I2时，由于电池堆的输出电压V与输出电流I的乘积(V*I)小于对应于最佳工作点OP2的电压V2与电流I2的乘积(V2*I2)则会使得燃料的利用率降低。
图2示出电池堆在不同老化程度A1～A3(老化程度A3＞A2＞A1)下的电压-电流密度曲线图。当电池堆在老化程度A2时，电池堆的最佳工作点(V，I)为工作点OP2(V2，I2)。若设定电池堆的输出电压V大于电压V2时，则会使得燃料的利用率降低，其因电池堆的输出电压V与输出电流I的乘积(V*I)小于对应于最佳工作点OP2的电压V2与电流I2的乘积(V2*I2)。另外，若设定电池堆的输出电压V小于电压V2时，则会产生燃料供应不足的现象，而使电池堆的输出电压V急速下降从而损伤到电池堆。由图1及图2可知，必须根据电池堆的燃料供应率或老化程度来设定电池堆的工作点，才能使电池堆达到最高的发电效率。
以传统技术而言，大多采用定电压、定电流或电压扰动观察的方式来控制燃料电池堆所输出的电压与电流操作点，从而让进入电池堆的燃料可以被有效地利用以转化成电能。举例来说，美国专利案号第5,714,874号揭露了一种以定电压的方式将电池堆的输出电压控制在27V～28V之间。当电池堆的输出电压大于28V时，则增加电池堆的最大输出电流；另外，当电池堆的输出电压低于27V时，则减少电池堆的最大输出电流。
然而，定电压的控制方式只适用在供应固定燃料流量的燃料电池***中，并不适合应用在变动燃料流量的燃料电池***中。当定电压的控制方式应用在具有变动燃料流量的燃料电池***中时，在燃料不足与过多的条件下，电池堆的发电效率会较低。此外，定电压的控制方式应用在老化的电池堆时，由于老化的电池堆的工作电压点会产生偏移，以至于燃料的利用率会降低。
另一方面，美国专利案号第2006/0029844号揭露利用电压扰动的观察方式得到电池堆的最大输出功率点。然而当电池堆内部的氢流量不足时，很容易造成电池堆运作在不适当的电压操作点，从而会冲击电池堆的使用寿命。
除此之外，台湾专利案号第201004018号与第200905960号，以及美国专利案号第2007/0196700号与第2010/0173211号都揭露了有关燃料电池***的控制方式。
发明内容
本发明提出一种燃料电池***的控制方法，可依据氢流量的状况动态地调整电池堆的输出电压，藉以让电池堆可以得到较高的输出功率，而且进入至电池堆中的燃料也能被有效地利用以转化成电能。
本发明提出一种燃料电池***，可稳定地运作而让电池堆保持较高的发电效率以及具有较长的使用寿命。
本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达到上述之一或部分或全部目的或是其它目的，本发明的一实施例提供一种燃料电池***的控制方法，包括：判断燃料电池***中的电池堆内部的氢流量是否足够；当判断氢流量足够时，逐步降低电池堆的输出电压，并且持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流停止上升；以及当判断氢流量不足时，逐步增加电池堆的输出电压，并且持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降。
在本发明的一实施例中，依据一旗标以判断电池堆内部的氢流量是否足够，此旗标具有第一状态与第二状态分别代表电池堆内部的氢流量为足够与不足。
在本发明的一实施例中，当电池堆的输出电流停止上升时，所提供的控制方法还包括：判断电池堆的输出电流的变化值是否大于预设值；当变化值大于预设值时，更新电池堆的输出电流的最大值，并且逐步增加电池堆的输出电压与持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降；以及当变化值小于预设值时，逐步增加电池堆的输出电压与持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降。
在本发明的一实施例中，在判断电池堆的输出电流的变化值之前，所提供的控制方法还包括：设定旗标为第二状态。
在本发明的一实施例中，当电池堆的输出电流开始下降时，所提供的控制方法还包括：设定旗标为第一状态。
在本发明的一实施例中，在判断电池堆内部的氢流量是否足够之前，所提供的控制方法还包括：进行缓启动程序以使电池堆适于运作。
在本发明的一实施例中，变化值为输出电流的最大值与输出电流的差值。
本发明的一实施例提出一种燃料电池***，包括：电池堆、侦测单元、转换单元，以及处理单元。其中，电池堆用以进行化学反应而产生电能。侦测单元耦接电池堆，用以侦测电池堆的输出电压与输出电流。转换单元耦接电池堆，用以转换电池堆的输出电压与输出电流。处理单元耦接侦测单元与转换单元，用以判断电池堆内部的氢流量是否足够；当判断氢流量足够时，通过控制转换单元以逐步降低电池堆的输出电压，并且通过侦测单元以持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流停止上升；以及当判断氢流量不足时，通过控制转换单元以逐步增加输出电压，并且通过侦测单元以持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降。
在本发明的一实施例中，处理单元依据一旗标以判断电池堆内部的氢流量是否足够。其中，此旗标具有第一状态与第二状态分别代表电池堆内部的氢流量为足够与不足。
在本发明的一实施例中，当电池堆的输出电流停止上升时，处理单元判断电池堆的输出电流的变化值是否大于预设值；当变化值大于预设值时，更新电池堆的输出电流的最大值，并且控制转换单元以逐步增加电池堆的输出电压以及通过侦测单元以持续侦测电池堆的输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降；以及当变化值小于预设值时，通过控制转换单元以逐步增加输出电压以及通过侦测单元以持续侦测输出电流，直至电池堆的输出电流开始下降。
在本发明的一实施例中，处理单元在判断电池堆的输出电流的变化值之前设定旗标为第二状态。
在本发明的一实施例中，处理单元在输出电流开始下降时设定旗标为第一状态。
基于上述，在上述本发明的实施例中，可通过动态地调整电池堆的输出电压，使得进入至电池堆中的燃料能被更有效地利用以转化成电能，也即燃料利用率更佳。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举多个实施例，并配合附图，作详细说明如下，但是上述一般描述及以下实施方式仅为例示性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。
附图说明
图1示出为电池堆在不同燃料供应率R1～R3(R1＞R2＞R3)下的电压-电流密度曲线(I-V Curve)图。
图2示出为电池堆在不同老化程度A1～A3(A3＞R2＞A1)下的电压-电流密度曲线(I-V Curve)图。
图3示出为本发明一实施例的燃料电池***300的方块图。
图4示出为本发明一实施例的运作示意图。
图5示出为本发明一实施例的燃料电池***的控制方法流程图。
【主要元件符号说明】
300：燃料电池***
301：电池堆
303：侦测单元
305：转换单元
307：处理单元
309：负载
R1～R3：燃料供应率
A1～A3：老化程度
Eng：电能
OP1～OP3：工作点
V1～V3、V：电压
I1～I3、I：电流
P：电力
H：氢流量
ΔI、ΔI’：输出电流的变化值
Max1、Max2：输出电流的最大值
L：输出电流的低点
BL、BL-1、BH、BH-1：步阶电压
S501～S521：本发明一实施例的燃料电池***的控制方法流程图各步骤
具体实施方式
有关本发明的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
另外，凡可能之处，在附图及实施方式中使用相同标号的元件/构件/步骤代表相同或类似部分。
图3示出为本发明一实施例的燃料电池***300的方块图。请参考图3，燃料电池***300包含有电池堆301、侦测单元303、转换单元305，以及处理单元307。在本实施例中，电池堆301用以进行化学反应以输出电能Eng。更清楚来说，电池堆301可以为质子交换膜型燃料电池堆或者为直接甲醇燃料电池堆。
侦测单元303耦接电池堆301，用以侦测电池堆301的输出电压V与输出电流I。转换单元305耦接电池堆301，用以转换电池堆301的输出电压V与输出电流I，并据以提供电力P给负载309(例如为电子装置)使用。
处理单元307耦接侦测单元303与转换单元305，用以判断电池堆301内部的氢流量是否足够。在本实施例中，处理单元307会依据其内部旗标(flag)F以判断电池堆301内部的氢流量是否足够。旗标F具有第一状态(例如逻辑“0”)与第二状态(例如逻辑“1”)分别代表电池堆301内部的氢流量为足够与不足的情况。在本发明的其它实施例中，也可用第一状态与第二状态分别代表电池堆301内部的氢流量为不足与足够的情况，一切均视实际设计需求来决定。
当处理单元307判断氢流量足够时(也即旗标F为逻辑“0”)，则控制转换单元305逐步降低电池堆301的输出电压(V)，并且通过侦测单元303以持续地侦测电池堆301的输出电流(I)，直至电池堆301的输出电流停止上升。反之，当处理单元307判断氢流量不足时(也即旗标F为逻辑“1”)，则控制转换单元305以逐步增加电池堆301的输出电压，并且通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流，直至电池堆301的输出电流I开始下降。
另外，当处理单元307通过侦测单元303侦测电池堆301的输出电流I停止上升时，处理单元307判断电池堆301的输出电流的变化值是否大于预设值(依实际设计需求而决定)。当处理单元307判断电池堆301的输出电流的变化值大于预设值，则更新电池堆301的输出电流的最大值，并且控制转换单元305以逐步增加电池堆301的输出电压以及通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流，直至电池堆301的输出电流I开始下降。反之，当处理单元307判断出电池堆301的输出电流的变化值小于预设值，则控制转换单元305以逐步增加电池堆301的输出电压V以及通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流I，直至电池堆301的输出电流I开始下降。
再者，处理单元307还在判断电池堆301的输出电流I的变化值之前设定旗标F为第二状态(也即逻辑“1”)。而且，处理单元307还在侦测出电池堆301的输出电流I开始下降时设定旗标F为第一状态(也即逻辑“0”)。
基于上述，图4示出为本发明一实施例的运作示意图。请合并参照图3与图4，当内部旗标F为第一状态(逻辑“0”)时，则处理单元307判断电池堆301内部的氢流量为足够，并且控制转换单元305以逐步降低(例如阶梯式地降低)电池堆301的输出电压以及通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流直至电池堆301的输出电流I停止上升。
一旦处理单元307通过侦测单元303侦测出电池堆301的输出电流I停止上升时，则设定旗标F为第二状态(逻辑“1”)，并且通过转换单元305以将电池堆301的输出电压V调整成对应于最低步阶电压(stepvoltage)BL的前一步阶电压BL-1，从而判断电池堆301的输出电流I的变化值ΔI是否大于预设值，变化值ΔI例如为输出电流的最大值Max与输出电流I的差值ΔI＝Max-I，此预设值可能为电池堆301的最大可输出电流Max的3％，但并不限制于此)。
当处理单元307判断出电池堆301的输出电流I的变化值ΔI小于预设值时，则控制转换单元305以逐步增加(例如阶梯式地增加)电池堆301的输出电压以及通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流，直至电池堆301的输出电流I开始下降，也即输出电流有从高点往下降的状况。一旦处理单元307在侦测出电池堆301的输出电流I开始下降，则设定旗标F为第一状态(也即逻辑“0”)，并且重新进行类似于电池堆301内部的氢流量H为足够的运作流程。
另外，当处理单元307判断出电池堆301的输出电流I的变化值ΔI’大于预设值时(也即电池堆301的最大可输出电流Max的3％)，则表示电池堆301内部的氢流量H可能已不足。如此一来，处理单元307即会更新电池堆301的输出电流Max的最大值(也即从最大值Max1更新为最大值Max2)，并且控制转换单元305以逐步增加电池堆301的输出电压以及通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流，直至电池堆301的输出电流I开始下降，也即输出电流有从高点往下降的状况。一旦处理单元307侦测出电池堆301的输出电流开始下降时，则设定旗标F为第一状态(也即逻辑“0”)，并且通过转换单元305以将电池堆301的输出电压V调整成对应于最高步阶电压BH的前一步阶电压BH-1，藉以再重新进行类似于电池堆301内部的氢流量H为足够的运作流程。
相似地，当处理单元307依据其内部旗标F以判断出电池堆301内部的氢流量H为不足时，也即旗标F为第二状态(逻辑“1”)，处理单元307会控制转换单元305以逐步增加(例如阶梯式地增加)电池堆301的输出电压以及通过侦测单元303以持续侦测电池堆301的输出电流，直至电池堆301的输出电流I开始下降，也即输出电流I有从高点往下降的状况。一旦处理单元307在侦测出电池堆301的输出电流I开始下降，则设定旗标F为第一状态(也即逻辑“0”)，并且通过转换单元305以将电池堆301的输出电压调整成对应于最高步阶电压BH的前一步阶电压BH-1，藉以再重新进行类似于电池堆301内部的氢流量H为足够的运作流程。
由此可知，处理单元307会根据电池堆301内部的氢流量的多寡来调整电池堆301的输出电压，藉以协同地调整电池堆301的输出电流，从而使得电池堆301可以运作在较佳的工作点。换言之，处理单元307是把电池堆301的输出电压当作是控制项，而把电池堆301的输出电流当作是观察项，并以阶梯式的调整方式控制电池堆301的工作电压点以观察电池堆301的工作电流点的变化，从而判定电池堆301的工作点是否妥当。如此一来，无论电池堆301的内部氢流量是否足够，处理单元307都可控制电池堆301运作在适合的工作点，藉以致使进入至电池堆301中的燃料能被更有效地利用以转化成电能，从而提升燃料利用率。
基于上述实施例所揭示/教示的内容，图5示出为本发明一实施例的燃料电池***的控制方法流程图。请参照图5，本实施例的燃料电池***的控制方法(其可理解为上述实施例的微控制单元经配置后的结果)包括以下步骤。
在燃料电池***的电池堆正式进入运作之前，进行缓启动程序(步骤S501)，藉以使电池堆适于运作，也即：等待足够的燃料进入电池堆的流道内、湿润电池堆以及提高电池堆的温度到适合运作的程度为止。在进行完缓启动程序后，电池堆随即就可开始进入运作。
在电池堆开始进入运作后，判断电池堆内部的氢流量是否足够(步骤S503)。在本实施例中，电池堆内部的氢流量是否足够的判断依据可为旗标F，且此旗标F具有第一状态(例如逻辑“0”)与第二状态(例如逻辑“1”)分别代表电池堆内部的氢流量为足够与不足的情况。当然，在本发明的其它实施例中，第一状态与第二状态也可分别代表电池堆内部的氢流量为不足与足够的情况，一切均视实际设计需求来决定。
当在步骤S503中判断电池堆内部的氢流量为足够时(也即F≠1)，则逐步降低电池堆的输出电压(步骤S505)，并且持续侦测电池堆的输出电流(步骤S507)，藉以判断电池堆的输出电流是否持续上升(步骤S509)。若电池堆的输出电流持续上升，则返回至开始，直至电池堆的输出电流停止上升。
一旦电池堆的输出电流停止持续上升，则设定旗标F为第二状态(也即F＝1)(步骤S511)，并且判断电池堆的输出电流的变化值是否大于预设值(步骤S513)。
当电池堆的输出电流的变化值大于预设值时，则更新电池堆的输出电流的最大值(步骤S515)，并且逐步增加电池堆的输出电压与持续侦测电池堆的输出电流(步骤S517)，藉以判断电池堆的输出电流是否有发生从高点往下降的状况(步骤S519)。若电池堆的输出电流并未发生从高点往下降的状况，则返回至开始，直至电池堆的输出电流开始下降，也即电池堆的输出电流有从高点往下降的状况。然而，若在步骤S519判断出电池堆的输出电流有发生从高点往下降的状况，则设定旗标F为第一状态(也即F＝0)(步骤S521)，并且返回开始。
另一方面，当电池堆的输出电流的变化值小于预设值，或者在步骤S503中判断电池堆内部的氢流量为不足(也即F＝1)时，则逐步增加电池堆的输出电压与持续侦测电池堆的输出电流(步骤S517)，藉以判断电池堆的输出电流是否有发生从高点往下降的状况(步骤S519)。相似地，若电池堆的输出电流并未发生从高点往下降的状况，则返回至开始，直至电池堆的输出电流开始下降，也即电池堆的输出电流有从高点往下降的状况。然而，若在步骤S519判断出电池堆的输出电流有发生从高点往下降的状况，则设定旗标F为第一状态(也即F＝0)(步骤S521)，并且返回开始。
综上所述，在本发明的上述实施例中，可以实现以下至少其中之一目标：
1、动态地调整电池堆的输出电压，故可适用在具有变动燃料供应的环境(也即变动燃料流量)的燃料电池***中；
2、不需预设固定/特定的电压工作点，故可适用在不同老化程度的电池堆上；以及
3、相对于单纯定电压的控制方式而言，进入至电池堆中的燃料能被更有效地利用以转化成电能，也即燃料利用率更佳。
以上所述仅为本发明的优选实施例，应当不能以此限定本发明实施的范围，即凡是依本发明权利要求及说明书所作的简单的等效变化与修饰，均仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要部分和标题仅是用来辅助专利文件检索之用，并非用来限制本发明的范围。

Claims (14)

1.一种燃料电池***的控制方法，包括：
判断该燃料电池***中的一电池堆内部的一氢流量是否足够；
当判断该氢流量足够时，逐步降低该电池堆的一输出电压，并且持续侦测该电池堆的一输出电流，直至该输出电流停止上升；以及
当判断该氢流量不足时，逐步增加该输出电压，并且持续侦测该输出电流，直至该输出电流开始下降。
2.如权利要求1所述的燃料电池***的控制方法，其中依据一旗标以判断该电池堆内部的该氢流量是否足够，该旗标具有一第一状态与一第二状态分别代表该电池堆内部的氢流量为足够与不足。
3.如权利要求2所述的燃料电池***的控制方法，其中当该输出电流停止上升时，该控制方法还包括：
判断该输出电流的一变化值是否大于一预设值；
当该变化值大于该预设值时，更新该输出电流的一最大值，并且逐步增加该输出电压与持续侦测该输出电流，直至该输出电流开始下降；以及
当该变化值小于该预设值时，逐步增加该输出电压与持续侦测该输出电流，直至该输出电流开始下降。
4.如权利要求3所述的燃料电池***的控制方法，其中在判断该变化值之前，该控制方法还包括：
设定该旗标为该第二状态。
5.如权利要求3所述的燃料电池***的控制方法，其中当该输出电流开始下降时，该控制方法还包括：
设定该旗标为该第一状态。
6.如权利要求3所述的燃料电池***的控制方法，其中在判断该电池堆内部的氢流量是否足够之前，该控制方法还包括：
进行一缓启动程序以使该电池堆适于运作。
7.如权利要求3所述的燃料电池***的控制方法，其中该变化值为该输出电流的该最大值与该输出电流的差值。
8.一种燃料电池***，包括：
一电池堆，用以进行化学反应而产生电能；
一侦测单元，耦接该电池堆，用以侦测该电池堆的一输出电压与一输出电流；
一转换单元，耦接该电池堆，用以转换该输出电压与该输出电流；以及
一处理单元，耦接该侦测单元与该转换单元，用以判断该电池堆内部的一氢流量是否足够；当判断该氢流量足够时，通过控制该转换单元以逐步降低该输出电压，并且通过该侦测单元以持续侦测该输出电流，直至该输出电流停止上升；以及当判断氢流量不足时，通过控制该转换单元以逐步增加该输出电压，并且通过该侦测单元以持续侦测该输出电流，直至该输出电流开始下降。
9.如权利要求8所述的燃料电池***，其中该处理单元依据一旗标以判断该电池堆内部的氢流量是否足够。
10.如权利要求9所述的燃料电池***，其中该旗标具有一第一状态与一第二状态以分别代表该电池堆内部的氢流量为足够与不足。
11.如权利要求10所述的燃料电池***，其中当该输出电流停止上升时，该处理单元判断该输出电流的一变化值是否大于一预设值；当该变化值大于该预设值时，更新该输出电流的一最大值，通过控制该转换单元以逐步增加该输出电压以及通过该侦测单元以持续侦测该输出电流，直至该输出电流开始下降；以及当该变化值小于该预设值时，通过控制该转换单元以逐步增加该输出电压以及通过该侦测单元以持续侦测该输出电流，直至该输出电流开始下降。
12.如权利要求11所述的燃料电池***，其中该处理单元在判断该变化值之前设定该旗标为该第二状态。
13.如权利要求11所述的燃料电池***，其中该处理单元在该输出电流开始下降时设定该旗标为该第一状态。
14.如权利要求11所述的燃料电池***，其中该变化值为该输出电流的该最大值与该输出电流的差值。
CN2011100365149A 2011-01-31 2011-01-31 燃料电池***及其控制方法 Pending CN102623726A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100365149A CN102623726A (zh) 2011-01-31 2011-01-31 燃料电池***及其控制方法
JP2012008636A JP5486615B2 (ja) 2011-01-31 2012-01-19 燃料電池システム及びその制御方法
US13/354,297 US20120196198A1 (en) 2011-01-31 2012-01-19 Fuel cell system and method for controlling the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100365149A CN102623726A (zh) 2011-01-31 2011-01-31 燃料电池***及其控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102623726A true CN102623726A (zh) 2012-08-01

Family

ID=46563503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100365149A Pending CN102623726A (zh) 2011-01-31 2011-01-31 燃料电池***及其控制方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20120196198A1 (zh)
JP (1) JP5486615B2 (zh)
CN (1) CN102623726A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001210339A (ja) * 2000-01-26 2001-08-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池発電システムの制御装置
CN100349317C (zh) * 2003-04-08 2007-11-14 亚太燃料电池科技股份有限公司 燃料电池组的控制装置及方法
JP2009163940A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
CN101558524A (zh) * 2007-05-29 2009-10-14 丰田自动车株式会社 燃料电池***
JP2010092726A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃料電池システム及びその制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006331761A (ja) * 2005-05-25 2006-12-07 Hitachi Ltd 燃料電池発電システム
CA2695218C (en) * 2007-08-20 2015-10-13 Myfc Ab Fuel cell assembly having feed-back sensor
JP5287815B2 (ja) * 2010-09-28 2013-09-11 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム，負電圧要因の特定方法及びプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001210339A (ja) * 2000-01-26 2001-08-03 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池発電システムの制御装置
CN100349317C (zh) * 2003-04-08 2007-11-14 亚太燃料电池科技股份有限公司 燃料电池组的控制装置及方法
CN101558524A (zh) * 2007-05-29 2009-10-14 丰田自动车株式会社 燃料电池***
JP2009163940A (ja) * 2007-12-28 2009-07-23 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池システムおよび燃料電池システムの制御方法
JP2010092726A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Ngk Spark Plug Co Ltd 燃料電池システム及びその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012160443A (ja) 2012-08-23
JP5486615B2 (ja) 2014-05-07
US20120196198A1 (en) 2012-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jiang et al. Adaptive control strategy for active power sharing in hybrid fuel cell/battery power sources
CN101741271B (zh) 逆变器的动态有功功率控制方法
EP3206276A1 (en) Energy storage system and management method thereof
CN112491064A (zh) 一种考虑soc自适应恢复的储能一次调频综合控制方法
KR20170071580A (ko) 독립 전력 계통 작동 방법
Samson et al. Optimal load sharing strategy in a hybrid power system based on pv/fuel cell/battery/supercapacitor
TW202011662A (zh) 供電裝置、應用其之飛行工具及其供電方法
CN101826627A (zh) 燃料电池***
EP1692736B1 (en) Electric storage augmentation of fuel cell system transient response
CN109980692B (zh) 一种多能源互补的分布式发电***及其控制方法
Qi et al. Integrated power control for small wind power system
CN111370738B (zh) 一种燃料电池发电***自适应负载控制***及方法
CN101123310A (zh) 燃料电池***
CN102623726A (zh) 燃料电池***及其控制方法
JP2006310246A (ja) 燃料電池システム
JP5469120B2 (ja) 分散型電源の発電出力制御システムおよび制御方法
CN106849332B (zh) 不间断电源的充电控制方法
CN206834762U (zh) 一种家用节能用电***及小区域供电***
JP2009124934A (ja) 電源装置
CN110649296B (zh) 一种ht-pem甲醇水燃料电池功率自适应调整方法
CN103595255A (zh) 一种用于质子交换膜燃料电池备用电源***中dc/dc变换的硬件控制***
CN203574546U (zh) 一种用于质子交换膜燃料电池备用电源***中dc/dc变换的硬件控制***
CN102623724A (zh) 燃料电池***及其控制方法
CN111009928A (zh) 一种离网型微电网主电源主动切换控制方法
JP6865651B2 (ja) 分散型電源システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120801