CN111200143B - 一种基于燃料电池的dcdc输出电流控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统，包括控制系统运行的总控制端即控制电路；为系统零件提供电能或为外部系统外部负载提供电能或被充电的二次电池；将燃料的化学能转化为电能的电堆；测量二次电池电压的电压传感器；测量电堆电压的电堆电压传感器；测量二次电池电流的电流传感器；测量电堆输出电流的电堆输出电流传感器；将电堆输出电能转化为和二次电池电压一致的电能转化装置DCDC且该DCDC可以被控制电路控制用于调节DCDC输出电流；以及测量燃料电池系统输出至系统外部负载的输出电流传感器。该控制系统防止二次电池池过充引起的寿命衰减、发热、爆炸等现象的发生，保护燃料电池电堆减小燃料电池电堆寿命衰减。

Description

一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统

技术领域

本发明涉及燃料电池系统控制领域，尤其涉及一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统。

背景技术

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；燃料电池用燃料和氧气作为反应物，同时没有机械传动部件，故没有噪声污染，排出的有害气体极少。由此可见，从节约能源和保护环境的角度来看，燃料电池是最优发展前途的发电技术。燃料电池工作时不光需要对外输出电能，还要为燃料电池系统内部的二次电池充电，以保证下次燃料电池启动时二次电池存有足够的电能。然而现有技术中的燃料电池工作控制系统不能对燃料电池的整体工作状态进行精准的监测，造成缩减电堆和二次电池的的使用寿命，浪费能源的现象。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统，包括：为系统运行提供电能以及对外输出电能的二次电池，所述二次电池在工作状态下被充电；

将燃料化学能转化为电能的电堆；

测量二次电池的工作电压信息的电压传感器；

测量二次电池的输入电流和输出电流信息的电流传感器；

测量电堆的输出电流信息的电堆输出电流传感器；

测量电堆的输出电压信息的电堆电压传感器；

将电堆的输出电压转化为与二次电池一致电压的DCDC；

接收所述电压传感器、电堆电压传感器、电堆输出电流传感器和电流传感器传送的数据信息的控制电路，所述控制电路根据收到的电堆的电压信息、电流信息以及二次电池的电压信息、电流信息实时对所述DCDC进行调节、控制DCDC的输出电流。

进一步的，该系统还包括系统外部负载，所述系统外部负载与DCDC相连接，所述系统外部负载上连接有用于检测系统外部负载上电流信息的输出电流传感器，所述输出电流传感器将检测到的电流信息传送至控制电路。

进一步的，所述控制电路根据接收到的数据信息采用如下方式对DCDC进行调节控制：判断二次电池充电电流是否大于0，如果大于0则继续判断二次电池充电电流是否大于额定值，如果大于额定值则减小DCDC的输出电流，如果不大于额定值则继续判断电堆电压是否大于额定值，如果大于额定值则增加DCDC输出电流，如果否则减小DCDC的输出电流，如果二次电池充电电流小于等于0则判断电堆电压是否大于额定值，如果大于额定值则增加DCDC输出电流，如果否则减小DCDC输出电流。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统，本系统通过过采集电堆电压、电堆输出电流、二次电池电压、二次电池输出电流、总输出电流信号来调节DCDC的输出电流，达到保护电堆，延长电堆寿命，防止二次电池过充的效果。另外本发明使燃料电池系统电堆处于最优发电状态，可以减小电堆性能衰减，极大的延长电堆的使用寿命，同时保护二次电池防止二次电池充电电流过大，影响二次电池寿命及安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统的原理图。

图2为本发明系统的工作流程图。

图中：101、DCDC，102、输出电流传感器，103、系统外部负载，104、电堆输出电流传感器，105、电流传感器，106、系统零件，107、电堆，108、二次电池，109、控制电路，110、电堆电压传感器，111、电压传感器。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面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的描述：

如图1所示的一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统，包括控制系统运行的总控制端即控制电路109；为系统零件106提供电能或为系统外部负载103提供电能或被充电的二次电池108；将燃料的化学能转化为电能的电堆107；测量二次电池电压的电压传感器111；测量电堆电压的电堆电压传感器110；测量二次电池电流的电流传感器105；测量电堆输出电流的电堆输出电流传感器104；将电堆输出电能转化为和二次电池电压一致的电能转化装置DCDC101且该DCDC可以被控制电路109控制用于调节DCDC输出电流；还包括测量燃料电池系统输出至系统外部负载的输出电流传感器102。

进一步的，如图2所示，首先控制电路109进入DCDC控制流程，采集电堆107的电压信息，采集二次电池108的电压信息，采集电堆107的输出电流信息，采集二次电池108的电流信息，采集总输出电流，判断二次电池108充电电流是否大于0，如果二次电池108充电电流大于0则继续判断二次电池108充电电流是否大于额定值，如果大于额定值则减小DCDC输出电流2％，如果不大于额定值则继续判断电堆107电压大于额定值，如果大于额定值则增加DCDC输出电流2％，如果否则减小DCDC的输出电流1％，如果二次电池充电电流小于等于0则判断电堆电压是否大于额定值，如果大于额定值则增加DCDC输出电流2％，如果否则减小DCDC输出电流1％。

所述系统外部负载可以是燃料电池驱动的电动机或者其他用电设备。

本发明通过控制电路测量电堆的电压信息、二次电池的电压信息、电堆输出电流信息、二次电池的电流信息来调节DCDC输出电流。当二次电池处于充电状态时要保护二次电池充电电流小于额定电流，同时要保护电堆电压高于电堆额定电压，当二次电池处于放电状态时仅需要保护电堆电压高于电堆额定电压。因此该控制系统防止二次电池池过充引起的寿命衰减、发热、爆炸等现象的发生，保护燃料电池电堆减小燃料电池电堆寿命的衰减。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统，其特征在于包括：

为系统运行提供电能以及对外输出电能的二次电池（108），所述二次电池（108）在工作状态下被充电；

将燃料化学能转化为电能的电堆（107）；

测量二次电池（108）的工作电压信息的电压传感器（111）；

测量二次电池（108）的输入电流和输出电流信息的电流传感器（105）；

测量电堆（107）的输出电流信息的电堆输出电流传感器（104）；

测量电堆（107）的输出电压信息的电堆电压传感器（110）；

将电堆（107）的输出电压转化为与二次电池（108）一致电压的DCDC（101）；

接收测量二次电池（108）的工作电压信息的电压传感器（111）、测量电堆（107）的输出电压信息的电堆电压传感器（110）、测量电堆（107）的输出电流信息的电堆输出电流传感器（104）和测量二次电池（108）的输入电流和输出电流信息的电流传感器（105）传送的数据信息的控制电路（109），所述控制电路（109）根据收到的电堆（107）的输出电压信息、输出电流信息以及二次电池（108）的工作电压信息、输入电流和输出电流信息实时对所述DCDC（101）进行调节、控制所述DCDC（101）的输出电流；

所述控制电路（109）根据接收到的所述数据信息采用如下方式对所述DCDC（101）进行调节控制：判断二次电池（108）充电电流是否大于0 ，如果大于0则继续判断二次电池（108）充电电流是否大于额定值，如果大于额定值则减小DCDC（101）的输出电流，如果不大于额定值则继续判断电堆（107）电压是否大于额定值，如果大于额定值则增加DCDC（101）输出电流，如果否则减小DCDC（101）的输出电流，如果二次电池（108）充电电流小于等于0则判断电堆（107）电压是否大于额定值，如果大于额定值则增加DCDC（101）输出电流，如果否则减小DCDC（101）输出电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于燃料电池的DCDC输出电流控制系统，其特征还在于：该系统还包括系统外部负载（103），所述系统外部负载（103）与所述DCDC（101）相连接，所述系统外部负载（103）上连接有用于检测系统外部负载（103）上电流信息的输出电流传感器（102），所述检测系统外部负载（103）上电流信息的输出电流传感器（102）将检测到的电流信息传送至所述控制电路（109）。

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