[发明专利]一种燃料电池控制系统

说明书

本发明公开了一种燃料电池控制系统，包括压力传感器、流量传感器、氢气浓度传感器、电压调理电路、A／D转换器、热敏电阻式温度传感器、电阻‑电压转换模块、主控模块、串行通信接口模块、人机交互模块、CAN总线模块、DC‑DC转换器、ECU模块、无线收发模块、I/O接口模块、电动执行器、电磁阀驱动电路、电磁阀、冷却液循环泵、内外循环散热风扇和空气泵。本发明降低了电路板的元器件数量，既降低了印刷电路板的布线难度，又有效地提高了燃料电池管理系统的集成度和整体性能；本发明减小体积，增加了使用寿命，使得系统平稳运行。

技术领域

本发明涉及电池控制技术领域，特别是一种燃料电池控制系统。

背景技术

燃料电池(fuelcell)具有环保、结构紧凑、重量轻、电流密度高、工作温度低、启动速度快，使用无毒性的固态电解质膜等优点，在航天、航空、航海以及电动机车等各个方面有着巨大的应用潜力。燃料电池是一种发电装置。它能将储存在燃料(H₂)和氧化剂(O₂)中的化学能转变成电能，只要不断地供给燃料和氧化剂，它就可以不断地输出电能。

实验证明，燃料电池是一个多输入、多变量非线性变参数的纯滞后复杂系统。受许多不确定因素和非线性因素的影响，燃料电池本身的输出特性一般不好。当输出电流较大时，输出电压下降较大，表明带负载能力较差，输出功率不稳定。影响燃料电池性能的主要因素有质子交换膜的特性，膜电极装配的结构，水和热的处理方法，催化剂(Pt)的含量，杂质(CO，CO₂)的浓度等。对于成品电池而言，通过调节燃料和氧化剂H₂和O₂的流量以及电解质膜的湿度，可以改善PEMFC的输出性能，提高实际输出功率。

氢气燃料电池，以氢气作燃料，氧气作氧化剂，通过燃料的燃烧反应，将化学能转变为电能的电池。 氢氧燃料电池工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。 氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。 这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。 接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。氢气燃料电池是人们解决能源能源危机的一种洁净、环保的新能源；目前，氢气燃料电池，还处在初步发展阶段，其应用的范围和场景还有很大的发展空间。但是，氢气容易发生爆炸，而环境温度又是引起爆炸的一个重要因素，因此环境温度的监测对氢气燃料电池而言，非常重要。

燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源，由于高效率和低排放等众多优点，逐渐成为了车载发动机的研发重点。燃料电池发电机是基于负载的输出，对于整车而言具有良好的控制性。同时，燃料电池发动机的能量输出为电能，简化了传统汽车的传动和调速结构。控制系统对于整车动力系统与结构设计的优化和控制智能化有巨大的推动作用。

鉴于石油资源的消耗和减排需求，发展新能源汽车成为国家重要战略。新能源汽车现阶段主要有混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车三大类。其中燃料电池汽车是氢和氧（或空气）直接经反应产生电能转换为动能的汽车，具有排放零污染、能量密度高和加氢速度快等优点，被认为是汽车清洁能源的终极解决方案。

氢燃料电池汽车的核心部件是燃料电池，但燃料电池输出特性相对较软，且输出功率不适应频繁变化。鉴于目前纯燃料电池汽车存在的这些自身无法解决的问题，世界各大汽车厂商开始把重点转向燃料电池电电混合动力汽车，即采用燃料电池和动力电池的双能源结构，使得两种能源之间可以优势互补。目前燃料电池所产生的电能不能有效的被汽车的各系统之间合理分配利用，导致了燃料电池汽车的效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种燃料电池控制系统，本发明减小体积，增加了使用寿命，使得系统平稳运行。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：