[发明专利]燃料电池系统的放电状态调控模块、控制系统及停机方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池系统的放电状态调控模块、控制系统及停机方法，该放电状态调控模块包括比较器、开关管和采样电阻，比较器的第一输入端分别与所述开关管的第一端和所述采样电阻的第一端连接，所述开关管的第二端与燃料电池系统的高电位端相连，所述开关管的第一端与所述采样电阻的第一端连接，所述采样电阻的第二端与所述燃料电池系统的低电位端相连，所述比较器的输出端与所述开关管的控制端连接；其中，所述比较器的第二输入端选择性地接入目标控制电压，通过控制所述开关管导通进而控制所述燃料电池系统放电程度。本发明通过放电状态控制模块可以控制燃料电池系统自动放电，防止燃料电池系统长时间工作在高电位导致耐久性下降问题。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，特别涉及一种燃料电池系统的放电状态调控模块、控制系统及停机方法。

背景技术

燃料电池是氢气与氧气在膜电极表面发生电化学反应产生水并对外输出电能的发电装置，单片燃料电池开路电压约1.0V，额定工作电压0.5～0.75V。燃料电池长时间工作于高于0.75V的电位时会造成催化剂不可逆衰减。

在怠速及停机过程均容易出现燃料电池工作于高电位，怠速高电位可通过适当的电堆选型及工况匹配避免，停机过程高电位不可避免。一种方法是通过封闭氢气、空气管路，待氢气、空气完全耗尽后自动降低电位。但氢气、空气消耗速度慢，较长时间内燃料电池仍处于高电位状态。另一种方法是通过燃料电池堆对下游阻性设备(如DC-DC、电机等)放电的方法快速降低电位，但需要对DC-DC进行针对性设计。鉴于膜电极三相界面活性位上的气体不能在一次放电中全部消耗完毕，燃料电池重新开路后会再次处于高电位状态，因此，需要对DC-DC、电机等设备进行多次操作，从而造成停机流程复杂的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种燃料电池系统的放电状态控制模块。

本发明的第二目的在于提供一种燃料电池系统的调控系统。

本发明的第三目的在于提供一种燃料电池系统的停机方法。

为实现上述目的，本发明第一方面的燃料电池系统的放电状态控制模块，包括比较器、开关管和采样电阻Rs，所述比较器的第一输入端分别与所述开关管的第一端和所述采样电阻Rs的第一端连接，所述开关管的第二端与燃料电池系统的高电位端相连，所述开关管的第一端与所述采样电阻Rs的第一端连接，所述采样电阻Rs的第二端与所述燃料电池系统的低电位端相连，所述比较器的输出端与所述开关管的控制端连接；其中，所述比较器的第二输入端选择性地接入目标控制电压，通过控制所述开关管导通进而控制所述燃料电池系统放电程度。

进一步，所述开关管为MOS管，所述比较器的输出端经电阻Rg与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的漏极与所述燃料电池系统的高电位端连接，所述MOS管的源极分别与所述比较器的第一输入端和所述采样电阻的第一端连接。

进一步，所述比较器为运算放大器，所述运算放大器的反相端分别与所述开关管的第一端和所述采样电阻的第一端连接，所述运算放大器的同相端选择性地接入所述目标控制电压，所述运算放大器的输出端与所述开关管的控制端连接。

进一步，所述燃料电池系统的放电状态控制模块还包括第一电压输入端、第二电压输入端和第三电压输入端，所述第一电压输入端经数模转换单元与所述运算放大器的同相端连接，通过所述第一电压输入端向所述运算放大器的同相端接入所述目标控制电压；所述第二电压输入端与所述开关管的第二端连接，通过所述第二电压输入端与所述燃料电池系统的高电位端相连；所述第三电压输入端与所述采样电阻Rs的第二端连接，通过所述第三电压输入端与所述燃料电池系统的低电位端相连。

进一步，所述目标控制电压为0.1V-0.75V。

进一步，所述燃料电池系统包括多个燃料电池串联形成的燃料电池堆。