CN102024966B - 一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法 - Google Patents

一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102024966B
CN102024966B CN2010105638684A CN201010563868A CN102024966B CN 102024966 B CN102024966 B CN 102024966B CN 2010105638684 A CN2010105638684 A CN 2010105638684A CN 201010563868 A CN201010563868 A CN 201010563868A CN 102024966 B CN102024966 B CN 102024966B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fuel cell
cell pack
electromagnetic valve
circuit
battery voltage
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.)
Active
Application number
CN2010105638684A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102024966A (zh
Inventor
王克勇
杨景官
侯中军
孙德尧
丁鹏
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.)
Sunrise Power Co Ltd
Original Assignee
Sunrise Power Co Ltd
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 Sunrise Power Co Ltd filed Critical Sunrise Power Co Ltd
Priority to CN2010105638684A priority Critical patent/CN102024966B/zh
Publication of CN102024966A publication Critical patent/CN102024966A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102024966B publication Critical patent/CN102024966B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法，包括脉冲电磁阀、脉冲电磁阀驱动电路和脉冲电磁阀逻辑控制单元，脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心分别与燃料电池堆电流采样电路、燃料电池堆单体电池电压采集电路、数字信号转换电路和温度采集电路连通，采集燃料电池堆的输出电流、燃料电池堆单节电池电压和燃料电池堆的工作温度，控制燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路，脉冲电磁阀驱动电路是电子驱动电路。该方案可以及时将燃料电池堆氢气侧的液态水及时排出，具有实现简单、成本低和系统结构简单等优点。

Description

一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法
技术领域：
本发明涉及燃料电池技术，特别涉及燃料电池的氢气排水控制。
背景技术：
燃料电池堆在实际运行中氢气侧容易积水导致个别节电压偏低，影响燃料电池堆的功率输出，目前氢气侧排水通常采用氢气循环和脉冲排气的办法，氢气循环可以有效提高氢气的利用率，但实现困难，成本很高，利用脉冲电磁阀实现氢气脉冲排气的办法，硬件结构相对简单，但会降低氢气的利用率，如果控制不合理会导致氢气利用率过低或者氢气排水不及时。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池氢气脉冲排气的控制系统和控制方法，可以及时将燃料电池堆氢气侧的液态水及时排出。
本发明的技术方案是：一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统，包括连接在燃料电池堆氢气侧氢气排出通道上的脉冲电磁阀和脉冲电磁阀(100)的脉冲电磁阀驱动电路(200)及脉冲电磁阀逻辑控制单元(300)，其特征在于所述脉冲电磁阀逻辑控制单元由数字核心、燃料电池堆电流采样电路、燃料电池堆输出电流信号接口、燃料电池堆单体电池电压采集电路、燃料电池堆单节电池电压信号接口、数字信号转换电路、燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口、温度采集电、燃料电池堆的温度传感器信号接口组成，所述脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心与燃料电池堆电流采样电路连通，燃料电池堆电流采样电路与燃料电池堆输出电流信号接口连通，燃料电池堆输出电流信号接口与燃料电池堆的电流传感器相连，采集燃料电池堆的输出电流；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心与燃料电池堆单体电池电压采集电路连通，燃料电池堆单体电池电压采集电路与燃料电池堆单节电池电压信号接口连通，燃料电池堆单节电池电压信号接口与燃料电池堆电池电压信号线相连，采集燃料电池堆单节电池电压；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心与数字信号转换电路连通，数字信号转换电路与燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口连通，燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口与燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路相连，通过数字信号转换电路控制燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心与温度采集电路连通，温度采集电路与燃料电池堆的温度传感器信号接口连通，燃料电池堆的温度传感器信号接口与燃料电池堆的温度传感器相连，采集燃料电池堆的工作温度；
所述脉冲电磁阀驱动电路是电子驱动电路，非机械开关控制，电子驱动电路为：脉冲电磁阀逻辑控制单元的信号与脉冲电磁阀驱动电路的电阻I一端相连，电阻I的另一端与三极管I的基极相连，电阻II的一端与三极管I的集电极连接，另一端与光耦输入端相连，三极管I的发射极接地，光耦204输出端分别与三极管II基极和集电极相连，三极管II的发射极接地，光耦输出端与三极管II集电极连的线路与脉冲电磁阀连通，三极管II集电极通过二极管接地，控制脉冲电磁阀通断。
本发明所述一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统的控制方法，其特征在于所述控制方法是根据电流积分、最低单电池电压和电堆温度进行控制脉冲电磁阀的占空比和开关周期，控制单元检测并确定燃料电池最小单体电池电压Vcellmin及对应节数，判断检测的燃料电池最小单体电池电压Vcellmin与设定电压值Vcellminset的关系，当燃料电池堆某单体电池电压Vcellmin低于设定电压值Vcellminset时，脉冲电磁阀则连续排放N次，排放周期为设定值Tcell，占空比为50％，当燃料电池堆单体电池电压都高于设定电压值Vcellminset时，根据冷却介质温度和燃料电池堆输出电流积分确定温度系数Tcool和电流积分值TIsum，排放打开时间为常数DRnorm，排放周期Tdr为温度系数Tcool和电流积分值Tisum的乘积。
本发明的有益效果是：利用稳定可靠的脉冲电磁阀驱动电路，通过监测燃料电池堆的单体最低电池电压、输出电流控制脉冲电磁阀的开关占空比和开关周期，可以将燃料电池堆氢气侧的液态水及时排出，具有实现简单、成本低和系统结构简单等优点。
附图说明
本发明共有三幅附图，其中
图1是燃料电池堆氢气侧排水控制系统结构框图，
图2是脉冲电磁阀驱动电路原理图，
图3是燃料电池堆氢气侧排水控制系统控制流程图。
附图中，100、脉冲电磁阀，200、脉冲电磁阀驱动电路，201、电阻I，202、三极管I，203、电阻II，204、光耦，205、三极管II，206、二极管，300、脉冲电磁阀逻辑控制单元，301、数字核心，302、燃料电池堆电流采样电路，303、燃料电池堆单体电池电压采集电路，304、数字信号转换电路，305、燃料电池堆输出电流信号接口，306、燃料电池堆单节电池电压信号接口，307、燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口，308、温度采集电路，309、燃料电池堆的温度传感器信号接口(309)。
具体实施方式
燃料电池堆氢气排水控制分为三部分：脉冲电磁阀100、脉冲电磁阀驱动电路200和脉冲电磁阀逻辑控制单元300。脉冲电磁阀逻辑控制单元300由数字核心301、燃料电池堆电流采样电路302、燃料电池堆输出电流信号接口305、燃料电池堆单体电池电压采集电路303、燃料电池堆单节电池电压信号接口306、数字信号转换电路304、燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口307、温度采集电路308、燃料电池堆的温度传感器信号接口309组成，脉冲电磁阀逻辑控制单元300的数字核心301与燃料电池堆电流采样电路302连通，燃料电池堆电流采样电路302与燃料电池堆输出电流信号接口305连通，燃料电池堆输出电流信号接口305与燃料电池堆的电流传感器相连，采集燃料电池堆的输出电流；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心301与燃料电池堆单体电池电压采集电路303连通，燃料电池堆单体电池电压采集电路303与燃料电池堆单节电池电压信号接口306连通，燃料电池堆单节电池电压信号接口306与燃料电池堆电池电压信号线相连，采集燃料电池堆单节电池电压；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心301与数字信号转换电路304连通，数字信号转换电路304与燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口307连通，燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口307与燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路200相连，通过数字信号转换电路304控制燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路200；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心301与温度采集电路308连通，温度采集电路308与燃料电池堆的温度传感器信号接口309连通，燃料电池堆的温度传感器信号接口309与燃料电池堆的温度传感器相连，采集燃料电池堆的工作温度。
脉冲电磁阀驱动电路200是电子驱动电路，非机械开关控制，电子驱动电路为：脉冲电磁阀逻辑控制单元300的信号与脉冲电磁阀驱动电路200的电阻I201一端相连，电阻I201的另一端与三极管I202的基极相连，电阻II203的一端与三极管202I的集电极连接，另一端与光耦204输入端相连，三极管I202的发射极接地，光耦204输出端分别与三极管II205基极和集电极相连，三极管II205的发射极接地，光耦204输出端与三极管II205集电极连接的线路与脉冲电磁阀100连通，三极管II205集电极通过二极管206接地，控制脉冲电磁阀100通断。
本发明的控制方法是根据电流积分、最低单电池电压和电堆温度进行控制脉冲电磁阀100的占空比和开关周期，控制单元检测并确定燃料电池最小单体电池电压Vcellmin及对应节数，判断检测的燃料电池最小单体电池电压Vcellmin与设定电压值Vcellminset的关系，当燃料电池堆某单体电池电压Vcellmin低于设定电压值Vcellminset时，脉冲电磁阀100则连续排放N次，排放周期为设定值Tcell，占空比为50％，当燃料电池堆单体电池电压都高于设定电压值Vcellminset时，根据冷却介质温度和燃料电池堆输出电流积分确定温度系数Tcool和电流积分值TIsum，排放打开时间为常数DRnorm，排放周期Tdr为温度系数Tcool和电流积分值Tisum的乘积。流程图如图3所示。
实施例为10kw燃料电池堆氢气排水控制。
10kw燃料电池堆节数为150节，脉冲电池阀为口径为Φ5mm，驱动电路中三极管202为8050，三极管205为C2070，光耦为TLP521。Vcellminset为500mV，当燃料电池堆某单体电池电压低压500mV时，控制脉冲电磁阀连续排放N次，排放周期为2秒，占空比为50％，当燃料电池堆单体电池电压高于设定值500mV时，排放占空比1％。
燃料电池堆温度系数(Tcool)如下表：
Figure BDA0000034894140000041
燃料电池堆出厂设定脉冲电磁阀排放周期值为1000。

Claims (2)

1.一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统，包括连接在燃料电池堆氢气侧氢气排出通道上的脉冲电磁阀（100）和脉冲电磁阀（100）的脉冲电磁阀驱动电路(200)及脉冲电磁阀逻辑控制单元(300)，其特征在于所述脉冲电磁阀逻辑控制单元(300)由数字核心（301）、燃料电池堆电流采样电路（302）、燃料电池堆单体电池电压采集电路（303）、数字信号转换电路（304）、燃料电池堆输出电流信号接口（305）、燃料电池堆单节电池电压信号接口（306）、燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口（307）、温度采集电路（308）、燃料电池堆的温度传感器信号接口（309）组成，所述脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心（301）与燃料电池堆电流采样电路（302）连通，燃料电池堆电流采样电路（302）与燃料电池堆输出电流信号接口（305）连通，燃料电池堆输出电流信号接口（305）与燃料电池堆的电流传感器相连，采集燃料电池堆的输出电流；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心（301）与燃料电池堆单体电池电压采集电路（303）连通，燃料电池堆单体电池电压采集电路（303）与燃料电池堆单节电池电压信号接口（306）连通，燃料电池堆单节电池电压信号接口（306）与燃料电池堆电池电压信号线相连，采集燃料电池堆单节电池电压；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心（301）与数字信号转换电路（304）连通，数字信号转换电路(304）与燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口（307）连通，燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路信号接口（307）与燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路(200)相连，通过数字信号转换电路(304)控制燃料电池堆脉冲电磁阀驱动电路(200)；脉冲电磁阀逻辑控制单元数字核心（301）与温度采集电路(308)连通，温度采集电路(308)与燃料电池堆的温度传感器信号接口（309）连通，燃料电池堆的温度传感器信号接口（309）与燃料电池堆的温度传感器相连，采集燃料电池堆的工作温度；
所述脉冲电磁阀驱动电路(200)是电子驱动电路，电子驱动电路为：脉冲电磁阀逻辑控制单元(300)的信号与脉冲电磁阀驱动电路(200)的电阻Ⅰ(201)一端相连，电阻Ⅰ(201)的另一端与三极管Ⅰ（202）的基极相连，电阻Ⅱ（203）的一端与三极管Ⅰ（202）的集电极连接，另一端与光耦（204）输入端相连，三极管Ⅰ（202）的发射极接地，光耦（204）输出端分别与三极管Ⅱ（205）基极和集电极相连，三极管Ⅱ（205）的发射极接地，光耦（204）输出端与三极 管Ⅱ（205）集电极连接的线路与脉冲电磁阀（100）连通，控制脉冲电磁阀（100）通断，三极管Ⅱ（205）集电极通过二极管（206）接地。
2.权利要求1所述一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统的控制方法，其特征在于所述控制方法是根据电流积分、最低单电池电压和电堆温度控制脉冲电磁阀（100）的占空比和开关周期，脉冲电磁阀逻辑控制单元（300）检测并确定燃料电池最小单体电池电压Vcellmin及对应节数，判断检测的燃料电池最小单体电池电压Vcellmin与设定电压值Vcellminset的关系，当燃料电池堆某单体电池电压Vcellmin低于设定电压值Vcellminset时，脉冲电磁阀（100）则连续排放N次，排放周期为设定值Tcell，占空比为50％，当燃料电池堆单体电池电压都高于设定电压值Vcellminset时，根据冷却介质温度和燃料电池堆输出电流积分确定温度系数Tcool和电流积分值TIsum，排放打开时间为常数DRnorm，排放周期Tdr为温度系数Tcool和电流积分值TIsum的乘积。 
CN2010105638684A 2010-11-29 2010-11-29 一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法 Active CN102024966B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105638684A CN102024966B (zh) 2010-11-29 2010-11-29 一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105638684A CN102024966B (zh) 2010-11-29 2010-11-29 一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102024966A CN102024966A (zh) 2011-04-20
CN102024966B true CN102024966B (zh) 2012-11-28

Family

ID=43866005

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105638684A Active CN102024966B (zh) 2010-11-29 2010-11-29 一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102024966B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113764703B (zh) * 2021-11-09 2022-02-01 北京新研创能科技有限公司 燃料电池阳极脉冲排放控制方法、装置及可读存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1732586A (zh) * 2002-06-26 2006-02-08 日产自动车株式会社 燃料电池组解冻
CN101587962A (zh) * 2009-06-25 2009-11-25 上海交通大学 质子交换膜燃料电池冷却系统

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1732586A (zh) * 2002-06-26 2006-02-08 日产自动车株式会社 燃料电池组解冻
CN101587962A (zh) * 2009-06-25 2009-11-25 上海交通大学 质子交换膜燃料电池冷却系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102024966A (zh) 2011-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202034903U (zh) 一种软开关升压型dc-dc变换器
CN201608539U (zh) 无源无损箝位单相高增益变换器
CN201699584U (zh) 用于太阳能分布式发电的高效率升压型变换器
CN203232352U (zh) 基于buck电路的mppt太阳能控制器
CN103219912B (zh) 适合宽输入电压升降压并网逆变器的控制方法
CN102024966B (zh) 一种燃料电池堆氢气侧排水控制系统及控制方法
CN104270084A (zh) 一种光伏电池最大功率点跟踪器
CN207368879U (zh) 一种低电压应力的高增益准开关升压dc/dc变换器
CN103401218B (zh) 一种基于cpld的移相全桥过流自保护电路及其控制方法
CN103187870B (zh) 降压式变换电路
CN201601392U (zh) 一种汇流箱
CN204681289U (zh) 太阳能供电装置
CN201352761Y (zh) 一种升压电路拓扑结构
CN204089330U (zh) 一种自适应的电源电池双路供电装置
CN106849177B (zh) 一种升降压并网逆变器
CN101154814A (zh) 电能回馈式无功自动补偿方法和装置
CN203554283U (zh) 一种大功率直流转换电路及光伏系统
CN209389712U (zh) 一种带诊断功能的高次侧冗余电路
CN201955391U (zh) 单相费控智能电能表用继电器反馈检测电路
CN203039580U (zh) 一种含倍压单元的无源无损箝位高增益变换器
CN201594746U (zh) 串联输入型电能回馈式电子负载
CN101630927B (zh) 一种太阳能电池板单板智能控制卡
CN206340981U (zh) 一种基于正负母线的光伏逆变系统
CN201392483Y (zh) 一种降压式稳压电路
CN204084253U (zh) 一种升压灯串

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant