CN114976142A - 一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法 - Google Patents

一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法 Download PDF

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Abstract

本申请提出一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法，包括框架和电池堆，所述电池堆固定设置于所述框架内，所述电池堆包括多个依次层叠设置的单片电池，其中各单片电池分别通过对应的导线连接于显示设备用以监测各单片电池的电压，通过对电池堆中的单片电池进行各自进行电压监测，通过判断其中某一或者某几个单片电池的电压，及时调整电堆运行工况，使得电堆可以在健康状态下长时间运行，提高了整体效率，延长了电池堆运行寿命。

Description

一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法
技术领域
本申请涉及燃料电池监测设备技术领域，尤其涉及一种燃料电池堆电压监测装置及监测方法。
背景技术
在电堆运行过程中，由于电堆中气体分布、单电池性质等的细微差别，导致一个电堆内部不同电池之间电化学性能不一致，某一片电池的损坏将会导致整个电堆失效，现有技术中无法对电堆在运行过程中内部单片电池的电压进行实时监测。
发明内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的目的在于提出一种燃料电池堆电压监测装置，通过对电池堆中的单片电池进行各自进行电压监测，通过判断其中某一或者某几个单片电池的电压，及时调整电堆整体运行工况，使得电堆可以在健康状态下长时间运行，提高了整体里效率，延长了电堆运行寿命。
为达到上述目的，本申请提出的一种燃料电池堆电压监测装置，包括框架和电池堆，所述电池堆固定设置于所述框架内，所述电池堆包括多个依次层叠设置的单片电池，其中各单片电池分别通过对应的导线连接于显示设备用以监测各单片电池的电压。
进一步地，所述电池堆的上顶面和所述电池堆的下底面与所述框架之间设置有绝缘垫片。
进一步地，所述框架包括定位杆、上顶板和下底板，所述上顶板和所述下底板分别垂直连接于所述定位杆，所述上顶板和所述下底板间隔设置，所述电池堆卡合于所述上顶板和所述下底板之间，其中所述上顶板和/或所述下底板滑动连接于所述定位杆。
进一步地，所述定位杆为内部中空两端开口的结构，各所述导线均穿插于所述定位杆内且从所述定位杆下端开口引出。
进一步地，所述框架还包括支撑杆，所述支撑杆依次穿插过所述上顶板和所述下底板，各所述导线分别与所述支撑杆固定连接用以对导线进行固定。
进一步地，所述导线外侧套设有绝缘套管。
进一步地，所述定位杆表面设置有刻度。
一种燃料电池堆电压监测装置的监测方法，应用于上述的燃料电池堆电压监测装置，包括如下步骤，根据显示设备监测各单片电池的电压；在放电过程中，当电池堆中的单片电池的电压小于预设值时且波动幅度超过第二预设值时，判定该单片电池损坏；在电解过程中，当电池堆中的单片电池的电压大于第三预设值且波动幅度大于第四预设值时，判定该单片电池损坏。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请一实施例提出的一种燃料电池堆电压监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
图1是本申请一实施例提出的一种燃料电池堆电压监测装置的结构示意图。
参见图1，一种燃料电池堆电压监测装置，包括框架1和电池堆2，所述电池堆2固定设置于所述框架内，所述电池堆2包括多个依次层叠设置的单片电池21，其中各单片电池21分别通过对应的导线连接于显示设备3用以监测各单片电池21的电压。
本实施例中，电池堆2包括多个依次层叠设置的单片电池21，具体地，单片电池21的数量可以根据实际使用需要进行选择，本申请对此不作限制。电池堆2固定在框架内1，具体地，电池堆2被卡合固定在框架1内，方便灵活调整单片电池21的数量。各单片电池21分别通过导线一一连接于显示设备，具体地，显示设备3可以为显示器。方便直观表示各单片电池的电压情况。本申请中，相邻两根导线之间测得的电压值为单片电池的电压值。
所述电池堆2的上顶面和所述电池堆2的下底面与所述框架1之间设置有绝缘垫片4。绝缘垫片4的设置进一步保证电池堆在电压监测的过程用电安全，避免漏电造成的安全隐患。
所述框架1包括定位杆11、上顶板12和下底板13，所述上顶板12和所述下底板13分别垂直连接于所述定位杆11，所述上顶板12和所述下底板13间隔设置，所述电池堆2卡合于所述上顶板12和所述下底板13之间，其中所述上顶板12和/或所述下底板13滑动连接于所述定位杆11。
本实施例中，通过上顶板12和/或所述下底板13活动设置在定位杆11上，可以随时进行单片电池21的增减，方便快捷。本申请中，电池堆的端部设固定在上顶板和下底板之间，一方面节约框架设备的用材，另一方面有利于电池堆的散热，避免电池堆高温引起的安全隐患。
所述定位杆11为内部中空两端开口的结构，各所述导线均穿插于所述定位杆11内且从所述定位杆下端开口引出。本实施例中，定位杆11相当于集线束的作用，能够对各单片电池连接的导线进行整理收纳，使得设备整体更加整洁美观。具体地，定位杆的侧壁上可以设置通孔，方便导线穿入定位杆内。
所述框架1还包括支撑杆14，所述支撑杆14依次穿插过所述上顶板12和所述下底板13，支撑杆14和定位杆11平行设置，各所述导线分别与所述支撑杆14固定连接用以对导线进行固定。由于电池堆2端部安装于上顶板12和下底板13内，电池堆2的端部距离定位杆还有一段距离，导线在从电池堆穿入定位杆的过程中容易变形，此处设置支撑杆能够对导线进行加固，并且避免导线走线过程中变形。
所述导线外侧套设有绝缘套管。进一步提升导线走线过程的安全性。
所述定位杆11表面设置有刻度。方便根据单片电池21的厚度进行上顶板12或者下底板13的位置调整，方便快捷。
一种燃料电池堆电压监测装置的监测方法，应用于上述的燃料电池堆电压监测装置，包括如下步骤，控制电池堆2进行放电或者电解；根据显示设备3监测各单片电池21的电压；在放电过程中，当电池堆2中的单片电池21的电压小于预设值时且波动幅度超过第二预设值时，判定该单片电池损坏；在电解过程中，当电池堆2中的单片电池21的电压大于第三预设值且波动幅度大于第四预设值时，判定该单片电池损坏。
本实施例中，显示设备3时刻监测单片电池21的电压，通过设置相应的判断逻辑进行电池堆故障的自动处理。具体地，正常情况下，650-900℃时，纯氢气环境且氢气过量条件下，单片电池开路电压＞1.1V；放电过程中，根据放电电流大小，测得的电压值会相应降低，一般认为最低不应低于0.7V，如果出现低于0.7V且短时间内波动超过0.1V的情况，一般认为该节电池损坏；同样，电解过程中，根据电解电流大小，测得的电压值会升高，一般认为不应大于1.5V，超过1.5V且短时间内波动超过0.1V，一般认为该电池损坏。测试中，首先对电堆进行放电(或电解)操作，并随时观察监测结果，如果出现上述判断标准中的情况，认为该电池损坏，根据情况首先进行切换保护气，然后停机，最终进行降温。
本申请增强了电池堆的运行可控性，有利于提高整体效率，延长电堆运行寿命，并根据测得的数据及时调整运行工况。通过调整各个部件的材料，该设备可用在质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等各类燃料电池中。同时，该装置还可以根据实际电堆中的电池数量进行扩容，满足不同用户需求。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，包括框架和电池堆，所述电池堆固定设置于所述框架内，所述电池堆包括多个依次层叠设置的单片电池，其中各单片电池分别通过对应的导线连接于显示设备用以监测各单片电池的电压。
2.如权利要求1所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，所述电池堆的上顶面和所述电池堆的下底面与所述框架之间设置有绝缘垫片。
3.如权利要求1所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，所述框架包括定位杆、上顶板和下底板，所述上顶板和所述下底板分别垂直连接于所述定位杆，所述上顶板和所述下底板间隔设置，所述电池堆卡合于所述上顶板和所述下底板之间，其中所述上顶板和/或所述下底板滑动连接于所述定位杆。
4.如权利要求3所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，所述定位杆为内部中空两端开口的结构，各所述导线均穿插于所述定位杆内且从所述定位杆下端开口引出。
5.如权利要求3所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，所述框架还包括支撑杆，所述支撑杆依次穿插过所述上顶板和所述下底板，各所述导线分别与所述支撑杆固定连接用以对导线进行固定。
6.如权利要求1所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，所述导线外侧套设有绝缘套管。
7.如权利要求3所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，所述定位杆表面设置有刻度。
8.一种燃料电池堆电压监测装置的监测方法，应用于上述权利要求1-7任一项所述的燃料电池堆电压监测装置，其特征在于，包括如下步骤，
根据显示设备监测各单片电池的电压；
在放电过程中，当电池堆中的单片电池的电压小于预设值时且波动幅度超过第二预设值时，判定该单片电池损坏；在电解过程中，当电池堆中的单片电池的电压大于第三预设值且波动幅度大于第四预设值时，判定该单片电池损坏。
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