[发明专利]燃料电池的电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池中一或多个单个电池的电压控制装置。

背景技术

燃料电池是一种电力发生器，用于将燃料(氢、甲醇，或类似物)中包含的化学能转换为电能。燃料电池采用单个电池的形式，根据燃料的类型释放出介于0.3伏特和1.2伏特之间的电压，以及释放电流。

为了获得良好的电压水平，燃料电池包括串联安置的若干单个电池，从而集合每一个电池的电压。

单个电池的电压随着其提供的电流强度而变化，例如，当提供的电流强度增加时，则电压下降。单个电池释放的电压还随着单个电池中产生的化学反应而变化。正常情况下，反应稳定，但是某些时候可能出现扰动(例如，不当放电的一滴水等)。然后，电压趋向于迅速下降，然后当扰动消失时恢复正常。

为了不使单个电池品质降低，至关重要的是单个电池的电压从来不会降到某个阈值以下。如果单个电池的电压降到阈值以下，则单个电池可能遭受过热以及局部劣化，导致其过早老化或者整体劣化。

依照先前技术之已知解决方案，采用模拟方式测量每一单个电池的电压，这个信息被传送到控制器，其中控制器用于检查此电压高于或者低于某个阈值电压。通过扫描这些电压，控制器一个接一个地分析每一单个电池的电压。燃料电池和控制器之间通常提供电偶绝缘(galvanic insulation)，这样控制器未与燃料电池连接，尤其如果表现出危险电压时。

此外，在串联配置中，对于全部单个电池来说，电流相同，因此电流被施加在单个有问题的电池上。然后例如通过过热或者局部干燥(dfying)，可能集中在燃料电池的单个电池的薄膜的部分表面上而将其损伤。

发明内容

因此，本发明的目的在于，当单个电池超出其阈值电压时，能够简单地监视，从而由此避免单个电池的劣化以及由此避免燃料电池的劣化。

为此，本发明的主题是一种燃料电池的单个电池的电压控制装置，其特征在于此控制装置包括与单个电池关联的第一晶体管，一方面其基极连接单个电池并且另一方面连接一个电流发生器，这样当单个电池表现出大于第一阈值电压的电压时，第一晶体管在其基极-发射极节点的两端表现出大于第二阈值电压的电压并且传导电流，以及当单个电池表现出低于第一阈值电压的电压时，第一晶体管在其基极-发射极节点的两端表现出低于第二阈值电压的电压并且阻止电流的传输。

因此，只要单个电池超出其阈值电压，则停止电流的传输。

电压控制装置还以单独或组合的方式包括一或多个以下特征：

-此控制装置用以检测燃料电池中复数个串联的单个电池的至少一个单个电池的第一阈值电压的超出，此控制装置包括：

·复数个第一晶体管，分别与燃料电池关联的单个电池并联安置，复数个第一晶体管的基极连接关联的单个电池，以及

·复数个第二晶体管，具有第二阈值电压，这些第二晶体管的基极分别连接这些第一晶体管的集电极，这些第二晶体管彼此串联安置，这样一个第二晶体管的发射极连接一个连续第二晶体管的集电极，以及这些第二晶体管与电流发生器串联安置，从而当一个单个电池表现出低于第一阈值电压的电压时，则阻止电流的传输，

-第一阈值电压等于第二阈值电压，

-第一阈值电压不同于第二阈值电压，调整电压源被插入每一单个电池和每一关联第一晶体管之间，调整电压源供应的调整电压等于第一和第二阈值电压之间的电压差，

-调整电压源由一个调整电流源和一个电阻器组成，

-调整电压源包括一个固定电压源和一个电阻器，

-固定电压通过燃料电池中预定数目的单个电池、一个齐纳二极管和一个电阻器被实施，

-单个电池两端的电压大于齐纳二极管的齐纳电压，

-电流产生器为晶体管电流产生器，包括：

·一个晶体管，

·一个第一电阻器，与晶体管串联安置并且连接晶体管的发射极，

·一个第二电阻器，连接晶体管的基极以限制从晶体管中流经的电流，

·一个电压源，

·一个齐纳二极管，与第二电阻器串联，与电压源并联安置，齐纳二极管在其两端表现出恒定电压，并且连接第一电阻器和电晶体的基极，

-电流产生器的电压源由燃料电池的预定数目的单个电池组成，这样单个电池两端的电压大于齐纳二极管(D)的齐纳电压，

-电压控制装置包括一个电流链末端电阻器(Rz)，与电流发生器串联安置，以转换电流信息为电压信息，以及

-此装置包括一个电流链末端光耦合器，与电流发生器串联安置以提供电偶绝缘。

附图说明