CN111900439A - 一种燃料电池***及其启动控制方法 - Google Patents

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甄镔滨
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Abstract

本发明提供了一种燃料电池***及其启动控制方法，燃料电池***包括燃料电池、负载开关、假负载、第一开关器、DC/DC转换器、第二开关器、用户负载；控制方法包括：当判断燃料电池开路电压处于预设的第一阈值范围内时，控制假负载接入至燃料电池输出端；当判断燃料电池的输出电压低于预设的电压阈值时，控制DC/DC转换器接入至燃料电池的输出端；当判断DC/DC转换器的输出电压处于预设的第二阈值范围内时，控制用户负载接入至DC/DC转换器的输出端。本发明通过接入假负载来避免燃料电池开路电压超过DC/DC转换器输入电压，以确保燃料电池能够正常启动；同时通过假负载、两个开关器的组合控制，从而避免燃料电池长时间处于OCV状态，进而有效提高燃料电池的使用寿命。

Description

一种燃料电池***及其启动控制方法
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其是涉及一种燃料电池***及其启动控制方法。
背景技术
燃料电池***在启动过程中因空载时的开路电压(Open Circuit Voltage)超过DC/DC转换器的输入电压会导致出现燃料电池***无法正常启动的问题。另外，燃料电池***在发电过程中如处于空载状态，那么燃料电池则会处于OCV(Open Circuit Voltage)状态，此时由于燃料电池的单片电压长时间处于高电压状态，导致影响燃料电池的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池***及其启动控制方法，以解决上述技术问题，能够确保燃料电池能够正常启动并避免燃料电池长时间处于OCV状态，从而提高燃料电池的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种燃料电池***，包括燃料电池、负载开关、假负载、第一开关器、DC/DC转换器、第二开关器、用户负载；
所述燃料电池的第一端通过所述第一开关器与所述DC/DC转换器的第一端连接，所述燃料电池的第二端分别与所述假负载的一端、所述DC/DC转换器的第二端连接，所述假负载的另一端通过所述负载开关连接到所述燃料电池第一端与所述第一开关器的连接节点上；
所述DC/DC转换器的第一输出端通过所述第二开关器与所述用户负载的第一端连接，所述DC/DC转换器的第二输出端与所述用户负载的第二端连接。
作为优选方案，所述燃料电池的第一端为负极，所述燃料电池的第二端为正极。
作为优选方案，所述第一开关器、所述第二开关器均为接触器。
为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种燃料电池***的启动控制方法，包括：
当燃料电池启动后并判断所述燃料电池的开路电压处于预设的第一阈值范围内时，控制闭合负载开关以使假负载接入至所述燃料电池输出端；
当判断所述燃料电池的输出电压低于预设的电压阈值时，控制闭合第一开关器以使DC/DC转换器接入至所述燃料电池的输出端；
当判断所述DC/DC转换器的输出电压处于预设的第二阈值范围内时，控制闭合第二开关器以使用户负载接入至所述DC/DC转换器的输出端。
进一步地，所述燃料电池***的启动控制方法还包括：
当判断所述用户负载的运行功率大于所述假负载的运行功率时，控制断开所述负载开关。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明实施例提供了一种燃料电池***及其启动控制方法，所述燃料电池***包括燃料电池、负载开关、假负载、第一开关器、DC/DC转换器、第二开关器、用户负载；所述控制方法包括：当燃料电池启动后并判断所述燃料电池的开路电压处于预设的第一阈值范围内时，控制闭合负载开关以使假负载接入至所述燃料电池输出端；当判断所述燃料电池的输出电压低于预设的电压阈值时，控制闭合第一开关器以使DC/DC转换器接入至所述燃料电池的输出端；当判断所述DC/DC转换器的输出电压处于预设的第二阈值范围内时，控制闭合第二开关器以使用户负载接入至所述DC/DC转换器的输出端。本发明通过接入假负载来避免燃料电池开路电压超过DC/DC转换器输入电压，以确保燃料电池能够正常启动；同时通过假负载、两个开关器的组合控制，从而避免燃料电池长时间处于OCV状态，进而有效提高燃料电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例中的燃料电池***的结构示意图；
图2是本发明实施例中的燃料电池***的启动控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例中的燃料电池***的启动控制方法的另一流程示意图；
其中，说明书附图中的附图标记如下：
1、燃料电池；2、负载开关；3、假负载；4、第一开关器；5、DC/DC转换器；6、第二开关器；7、用户负载。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参见图1，本发明优选实施例提供了一种燃料电池***，包括燃料电池1、负载开关2、假负载3、第一开关器4、DC/DC转换器5、第二开关器6、用户负载7；
所述燃料电池1的第一端通过所述第一开关器4与所述DC/DC转换器5的第一端连接，所述燃料电池1的第二端分别与所述假负载3的一端、所述DC/DC转换器5的第二端连接，所述假负载3的另一端通过所述负载开关2连接到所述燃料电池1第一端与所述第一开关器4的连接节点上；
所述DC/DC转换器5的第一输出端通过所述第二开关器6与所述用户负载7的第一端连接，所述DC/DC转换器5的第二输出端与所述用户负载7的第二端连接。
在本发明实施例中，作为优选方案，所述燃料电池1的第一端为负极，所述燃料电池1的第二端为正极。
在本发明实施例中，作为优选方案，所述第一开关器4、所述第二开关器6均为接触器。
请参见图2-3，为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种燃料电池***的启动控制方法，包括步骤：
S1、当燃料电池1启动后并判断所述燃料电池1的开路电压处于预设的第一阈值范围内时，控制闭合负载开关2以使假负载3接入至所述燃料电池1输出端；
S2、当判断所述燃料电池1的输出电压低于预设的电压阈值时，控制闭合第一开关器4以使DC/DC转换器5接入至所述燃料电池1的输出端；
S3、当判断所述DC/DC转换器5的输出电压处于预设的第二阈值范围内时，控制闭合第二开关器6以使用户负载7接入至所述DC/DC转换器5的输出端。
在本发明实施例中，进一步地，所述燃料电池***的启动控制方法还包括：
S4、当判断所述用户负载7的运行功率大于所述假负载3的运行功率时，控制断开所述负载开关2。
需要说明的是，本实施例中的燃料电池***的启动控制方法，可以通过任一项所述的燃料电池***进行实现。
请参见图1-3，为便于更好的理解本发明实施例提供的燃料电池***及其启动控制方法，以下对***的运行过程进行举例说明：
在燃料电池1启动时，将氢气、冷却水、空气按顺序注入燃料电池1，燃料电池1内部发生电化学反应，燃料电池1正负极间产生电压并逐步达到开路电压(OCV)。
燃料电池1输出正负极之间并有一个假负载3，并通过负载开关2来控制是否接入，燃料电池1负极输出回路上通过直流接触器1(第一开关器4)来控制DC/DC转换器5输入端是否与燃料电池1输出端接通。DC/DC转换器5的输出端通过接触器2(第二开关器6)来控制用户负载7是否与DC/DC转换器5输出端接通。
请参见图2-3，在本发明实施例中，燃料电池1启动过程中先按照顺序导入氢气、冷却水、空气，再判断燃料电池1的开路电压是否正常，如开路电压正常则通过控制负载开关2闭合接入假负载3到燃料电池1输出端，通过假负载3使燃料电池1电压降低。
当判断电压降低到DC/DC转换器5的输入电压范围内后闭合接触器1(第一开关器4)使DC/DC转换器5与燃料电池1输出端接通，DC/DC转换器5开始工作。等待DC/DC转换器5输出电压达到判定电压时打开接触器2(第二开关器6)，DC/DC转换器5与用户负载7端接通，此时再通过DC/DC转换器5来控制燃料电池1输出功率。
在本发明实施例中，如果用户功率需求超过假负载3功率则断开负载开关2，取消将假负载3并入燃料电池1输出端。如果用户负载7无功率需求，则通过控制负载开关2在燃料电池1输出端接入假负载3来避免燃料电池1长期处于OCV状态。
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
本发明通过接入假负载3来避免燃料电池1开路电压超过DC/DC转换器5输入电压，以确保燃料电池1能够正常启动；同时通过假负载3、两个开关器的组合控制，从而避免燃料电池1长时间处于OCV状态，进而有效提高燃料电池1的使用寿命。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池***，其特征在于，包括燃料电池、负载开关、假负载、第一开关器、DC/DC转换器、第二开关器、用户负载；
所述燃料电池的第一端通过所述第一开关器与所述DC/DC转换器的第一端连接，所述燃料电池的第二端分别与所述假负载的一端、所述DC/DC转换器的第二端连接，所述假负载的另一端通过所述负载开关连接到所述燃料电池第一端与所述第一开关器的连接节点上；
所述DC/DC转换器的第一输出端通过所述第二开关器与所述用户负载的第一端连接，所述DC/DC转换器的第二输出端与所述用户负载的第二端连接。
2.如权利要求1所述的燃料电池***，其特征在于，所述燃料电池的第一端为负极，所述燃料电池的第二端为正极。
3.如权利要求1所述的燃料电池***，其特征在于，所述第一开关器、所述第二开关器均为接触器。
4.一种用于如权利要求1至3任一项所述的燃料电池***的启动控制方法，其特征在于，包括：
当燃料电池启动后并判断所述燃料电池的开路电压处于预设的第一阈值范围内时，控制闭合负载开关以使假负载接入至所述燃料电池输出端；
当判断所述燃料电池的输出电压低于预设的电压阈值时，控制闭合第一开关器以使DC/DC转换器接入至所述燃料电池的输出端；
当判断所述DC/DC转换器的输出电压处于预设的第二阈值范围内时，控制闭合第二开关器以使用户负载接入至所述DC/DC转换器的输出端。
5.如权利要求4所述的燃料电池***的启动控制方法，其特征在于，还包括：
当判断所述用户负载的运行功率大于所述假负载的运行功率时，控制断开所述负载开关。
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