[发明专利]燃料电池系统及其控制方法

说明书

一种燃料电池系统，用于连接一负载或一外部转换器，燃料电池系统包括一电堆以及一直流/直流转换器。电堆包含阳极输出端以及阴极输出端。直流/直流转换器包含第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。第一输入端电性连接阳极输出端，第二输入端电性连接阴极输出端，而第二输出端电性连接于电堆的该阳极输出端。其中直流/直流转换器的第一输出端以及电堆的阴极输出端分别用于电性连接于负载或外部转换器。

技术领域

本发明有关于一种燃料电池系统及其控制方法。

背景技术

目前燃料电池的并网系统主要有串联以及并联两种结构。以并网效率来说，因为串联结构的电压相对接近并网电压，因此效率相对的高。燃料电池以氢气与甲烷做为燃料以产生电能、热量及水，当燃料电池运作一段时间后，部分的电堆会产生积水与性能下降问题，因此必须对积水的电堆进行排水程序。然而，当具有串联结构的并网系统在进行排水程序时，其他未积水的电堆的输出能量也会受到积水的电堆的影响以及限制。

再者，当燃料电池因为积水问题或性能下降导致其输出电压经常低于额定电压操作下限值，可能导致燃料电池会有极性反转，造成燃料电池的损伤。

发明内容

本发明在于提供一种燃料电池系统及其控制方法，可有效地控制燃料电池系统的每一电堆的输出电压维持于额定电压操作上限值以及额定电压操作下限值之间，以及提高燃料电池系统输出至负载的电压以及功率。

本发明所揭露的一种燃料电池系统，用于连接负载或外部转换器，燃料电池系统包括电堆及直流/直流转换器。电堆包含阳极输出端以及阴极输出端。直流/直流转换器包含第一输入端、第二输入端、第一输出端以及第二输出端。第一输入端电性连接阳极输出端，第二输入端电性连接阴极输出端，第二输出端电性连接于电堆的该阳极输出端，而直流/直流转换器的第一输出端以及电堆的阴极输出端分别用于电性连接负载或外部转换器的两端。

本发明所揭露的一种燃料电池系统的控制方法，燃料电池系统包含多个电堆、多个电压感测器、处理器、多个直流/直流转换器以及一个输出端电压转换器，而控制方法包括：以电压感测器分别测量电堆的电压值且传送电压值至处理器；以处理器定义具有最小电压值的电堆为参考电堆，而参考电堆为该些电堆之一；以处理器判断参考电堆的电压值是否小于额定电压操作上限值；若处理器确认参考电堆的电压值小于额定电压操作上限值，以处理器判断参考电堆的电压值是否小于额定电压操作下限值；以及若处理器确认参考电堆的电压值小于额定电压操作下限值，以处理器发出降低电流命令至输出端电压转换器。

本发明所揭露的一种燃料电池系统的控制方法，包括：以电压感测器分别测量电堆的电压值且传送电压值至处理器；以处理器定义具有最小电压值的电堆为参考电堆，而参考电堆为该些电堆之一；以处理器判断参考电堆的电压值是否小于额定电压操作上限值；若处理器确认该参考电堆的电压值小于额定电压操作上限值，以处理器分别判断电堆的电压值是否大于额定电压操作上限值；若处理器确认该些电堆中的至少一个的电压值大于额定电压操作上限值，以处理器致能与具有大于该额定电压操作上限值的电压值的电堆相连接的直流/直流转换器以及停能其他剩余的直流/直流转换器；以处理器判断被致能的直流/直流转换器的输出电压值是否大于额定电压操作上限值；以及若处理器确认该被致能的直流/直流转换器的输出电压值大于额定电压操作上限值，以处理器发出增加电压命令至被致能的直流/直流转换器。

本发明的燃料电池系统及其控制方法，乃通过电压补偿的机制来提高燃料电池系统的输出电压。此外还有效地控制燃料电池系统的每一电堆的输出电压维持于额定电压操作下限值与额定电压操作上限值之间，藉此确保每个电堆都在额定电压发电状态以及避免电堆发生极性反转的状况。再者，更依据燃料电池系统是否处于轻载状态以及电堆性能是否不佳，来控制每一直流/直流转换器的停能状态以及致能状态，藉此达到提高燃料电池系统整体的输出电压以及输出功率，以便降低高电流下的线路损耗。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明