燃料電池堆棧用充入電流生成方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執(zhí)行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]燃料電池為無(wú)需借助燃燒將燃料所具有的化學(xué)能變成熱，而是在堆棧內(nèi)以電化學(xué)方式發(fā)生反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電裝置，上述燃料電池不僅能夠供給產(chǎn)業(yè)用、家庭用及車輛驅(qū)動(dòng)用電力，而且還能適用于小型的電器/電子產(chǎn)品，尤其能夠適用于便攜式裝置的供電。
[0003]當(dāng)前，作為用于驅(qū)動(dòng)車輛的供電源，最普遍研究的是燃料電池中具有最高的功率密度的高分子電解質(zhì)膜燃料電池(PEMFC:Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell,Proton Exchange Membrane Fuel Cell)形態(tài),其因低的工作溫度而具有快速的起動(dòng)時(shí)間和快速的電力轉(zhuǎn)換反應(yīng)時(shí)間。
[0004]這種高分子電解質(zhì)膜燃料電池包括:膜電極接合體(MEA:Membrane ElectrodeAssembly)，以由氫離子所移動(dòng)的固體高分子電解質(zhì)膜為中心，在膜的兩側(cè)附著有引起電化學(xué)反應(yīng)的催化劑電極層；氣體擴(kuò)散層(GDL ;Gas Diffus1n Layer),起到使反應(yīng)氣體均勻地分布，且傳遞所產(chǎn)生的電能的作用；密封圈及緊固機(jī)構(gòu)，用于維持反應(yīng)氣體及冷卻水的氣密性和適當(dāng)?shù)木o固壓；以及分離板(Bipolar Plate),使反應(yīng)氣體及冷卻水移動(dòng)。
[0005]當(dāng)利用這種單位電池結(jié)構(gòu)來(lái)組裝燃料電池堆棧時(shí)，在電池內(nèi)的最內(nèi)側(cè)設(shè)有作為主要結(jié)構(gòu)部件的膜電極接合體及氣體擴(kuò)散層的組合，而膜電極接合體在高分子電解質(zhì)膜的雙面具有以能夠與氫和氧發(fā)生反應(yīng)的方式涂敷了催化劑的催化劑電極層，即，正極(Anode)及負(fù)極(Cathode)，并在正極及負(fù)極所處的外側(cè)部分層疊有氣體擴(kuò)散層、密封圈等。
[0006]在氣體擴(kuò)散層的外側(cè)設(shè)有分離板，在上述分離板形成有用于供給反應(yīng)氣體(作為燃料的氫和作為氧化劑的氧或空氣)，并由冷卻水所通過(guò)的流場(chǎng)(Flow Field)。在將這種結(jié)構(gòu)作為單位電池來(lái)層疊多個(gè)單位電池之后，在最外側(cè)結(jié)合集電板(Current Collector)、絕緣板及用于支撐層疊電池的端板(End Plate)，而在端板之間反復(fù)層疊并緊固單位電池，從而構(gòu)成燃料電池堆棧。
[0007]為了獲得實(shí)際車輛所需的電位，應(yīng)層疊于所需電位相對(duì)應(yīng)的單位電池，而層疊單位電池后形成堆棧。在一個(gè)單位電池中所產(chǎn)生的電位約1.3V，為了生產(chǎn)出車輛的驅(qū)動(dòng)所需的電力而將多個(gè)電池以串聯(lián)的方式層疊多個(gè)電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執(zhí)行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置，上述燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執(zhí)行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置使用高電壓電池來(lái)代替普通的車輛用電池，從而在升壓與高電壓電池對(duì)應(yīng)的電壓的直流電流方面，只要升壓數(shù)十伏特左右即可，因而能夠減少變壓t匕，也能降低部件價(jià)格及回路的體積。
[0009]并且，本發(fā)明的目的在于，提供燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執(zhí)行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置，在上述燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執(zhí)行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置中，即使車輛的起動(dòng)轉(zhuǎn)換為關(guān)閉狀態(tài)，高電壓電池也始終維持電源開(kāi)啟狀態(tài)，因此，在燃料電池堆棧發(fā)電之前，也能測(cè)定燃料電池堆棧的電壓，從而能夠診斷燃料電池堆棧的故障。
[0010]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題并不局限于以上所述的問(wèn)題，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠從以下的記載中明確地理解未提及的其他問(wèn)題。
[0011]在多個(gè)實(shí)施例中，燃料電池堆棧用充入電流生成裝置包括:第一轉(zhuǎn)換器，將與高電壓電池對(duì)應(yīng)的電壓的直流電流轉(zhuǎn)換為特定電壓的直流電流；第二轉(zhuǎn)換器，將被轉(zhuǎn)換的上述直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流；濾波器，在被轉(zhuǎn)換的上述交流電流中對(duì)預(yù)先設(shè)定的頻帶的信號(hào)進(jìn)行濾波；控制部，當(dāng)向上述燃料電池堆棧充入被濾波的上述交流電流時(shí)，以沒(méi)有畸變地充入交流電流的方式進(jìn)行反饋控制。
[0012]在一實(shí)施例中，還可以包括電流傳感器，上述電流傳感器向上述控制部提供充入于上述燃料電池堆棧的實(shí)際交流電流。
[0013]在一實(shí)施例中，上述控制部可確認(rèn)從上述電流傳感器接收的實(shí)際交流電流和充入交流電流的差異。
[0014]在一實(shí)施例中，若上述確認(rèn)結(jié)果為上述實(shí)際交流電流和上述充入交流電流之間發(fā)生差異，則上述控制部可控制上述充入交流電流的振幅。
[0015]在一實(shí)施例中，若上述實(shí)際交流電流小于上述充入交流電流，則上述控制部可使上述充入交流電流的振幅變大。
[0016]在一實(shí)施例中，若上述實(shí)際交流電流大于上述充入交流電流，則上述控制部可使上述充入交流電流的振幅變小。
[0017]在一實(shí)施例中，上述高電壓電池能夠以并列方式與上述燃料電池堆棧相連接。
[0018]在一實(shí)施例中，上述燃料電池堆棧用充入電流生成裝置還可以包括雙向轉(zhuǎn)換器，上述雙向轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換上述高電壓電池的電壓，來(lái)向上述燃料電池堆棧提供，轉(zhuǎn)換上述燃料電池堆棧的電壓，來(lái)向上述高電壓電池提供。
[0019]在一實(shí)施例中，上述第一轉(zhuǎn)換器可使與上述高電壓電池對(duì)應(yīng)的電壓的直流電流升壓為大于上述燃料電池堆棧的電壓的電壓。
[0020]在一實(shí)施例中，上述第二轉(zhuǎn)換器可調(diào)節(jié)被轉(zhuǎn)換的上述直流電流的脈沖寬度，來(lái)將上述直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流。
[0021]在一實(shí)施例中，上述濾波器可使被轉(zhuǎn)換的上述交流電流中低頻部分通過(guò)，并阻隔被轉(zhuǎn)換的上述交流電流中高頻部分，來(lái)生成正弦波形態(tài)的交流電流。
[0022]在多個(gè)實(shí)施例中，在燃料電池堆棧用充入電流生成裝置中執(zhí)行的燃料電池堆棧用充入電流生成方法包括:將與高電壓電池對(duì)應(yīng)的電壓的直流電流轉(zhuǎn)換為特定電壓的直流電流的步驟；將被轉(zhuǎn)換的上述直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流的步驟；在被轉(zhuǎn)換的交流電流中對(duì)預(yù)先設(shè)定的頻帶的信號(hào)進(jìn)行濾波的步驟；以及當(dāng)向上述燃料電池堆棧充入被濾波的上述交流電流時(shí)，以沒(méi)有畸變地充入上述交流電流的方式進(jìn)行反饋控制。
[0023]在一實(shí)施例中，燃料電池堆棧用充入電流生成方法還可以包括接收向上述燃料電池堆棧充入的實(shí)際交流電流的步驟。
[0024]在一實(shí)施例中，以沒(méi)有畸變地充入上述交流電流的方式進(jìn)行反饋控制的步驟可包括確認(rèn)向上述燃料電池堆棧充入的充入交流電流和實(shí)際交流電流之間是否發(fā)生差異的步驟。
[0025]在一實(shí)施例中，確認(rèn)向上述燃料電池堆棧充入的充入電流和實(shí)際充入電流之間是否發(fā)生差異的上述步驟可包括若上述確認(rèn)結(jié)果為上述實(shí)際交流電流和上述充入交流電流之間發(fā)生差異，則控制上述充入交流電流的振幅的步驟。
[0026]在一實(shí)施例中，控制上述充入交流電流的振幅的步驟可包括若上述實(shí)際交流電流小于上述充入交流電流，則使上述充入交流電流的振幅變大的步驟。
[0027]在一實(shí)施例中，控制上述充入交流電流的振幅的步驟可包括若上述實(shí)際交流電流大于上述充入交流電流，則使上述充入交流電流的振幅變小的步驟。
[0028]在一實(shí)施例中，上述高電壓電池能夠以并列方式與上述燃料電池堆棧相連接。
[0029]在一實(shí)施例中，燃料電池堆棧用充入電流生成方法可包括:轉(zhuǎn)換上述高電壓電池的電壓，來(lái)向上述燃料電池堆棧提供的步驟；以及轉(zhuǎn)換上述燃料電池堆棧的電壓，來(lái)向上述高電壓電池提供的步驟。
[0030]在一實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換為特定電壓的直流電流的上述步驟可包括使與上述高電壓電池對(duì)應(yīng)的電壓的直流電流升壓為大于上述燃料電池堆棧的電壓的電壓的步驟。
[0031]在一實(shí)施例中，將上述直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流的步驟可包括調(diào)節(jié)被轉(zhuǎn)換的上述直流電流的脈沖寬度，來(lái)將上述直流電流轉(zhuǎn)換為交流電流的步驟。
[0032]在一實(shí)施例中，在被轉(zhuǎn)換的交流電流中對(duì)預(yù)先設(shè)定的頻帶的信號(hào)進(jìn)行濾波的上述步驟可包括使被轉(zhuǎn)換的上述交流電流中低頻部分通過(guò)，并阻隔被轉(zhuǎn)換的上述交流電流中高頻部分，來(lái)生成正弦波形態(tài)的交流電流的步驟。
[0033]其他實(shí)施例的具體事項(xiàng)包括在詳細(xì)的說(shuō)明及附圖中。
[0034]以下參照附圖詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例會(huì)讓本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和/或特征及實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特征的方法更加明確。但是，本發(fā)明并不局限于以下所公開(kāi)的實(shí)施例，能夠以互不相同的各種方式實(shí)施，本實(shí)施例只用于使本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員完整地理解本發(fā)明的范疇，本發(fā)明僅由發(fā)明要求保護(hù)范圍而定義。在說(shuō)明書(shū)全文中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)要素。
[0035]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，具有如下效果:使用高電壓電池來(lái)代替普通的車輛用電池，從而在升壓與高電壓電池對(duì)應(yīng)的電壓的直流電流方面，只要升壓數(shù)十伏特左右即可，因而能夠減少