[发明专利]一种PEM电池堆系统

权利要求书

1.一种PEM电池堆系统，其特征在于，包括：PEM电解槽、PEM电池堆、水箱、换热器、去离子器、循环泵、第一分离器、第二分离器、纯化器、电源、电压计、处理模块、开关模块、储能模块、升压模块、旁路开关和负载；

所述水箱包括出水口和入水口；所述PEM电解槽包括去离子水入口、第一氧气出口和第一氢气出口；所述PEM电池堆包括氧气入口、氢气入口、第二氢气出口和第二氧气出口；所述水箱的出水口连接所述换热器的第一输入端；所述换热器的输出端连接所述去离子器的输入端，所述去离子器用于将水处理为去离子水，所述去离子器的输出端连接循环泵的输入端；所述循环泵的输出端连接所述PEM电解槽的去离子水入口，所述PEM电解槽用于将去离子水分解为氧气和氢气；

所述PEM电解槽的第一氧气出口连接所述第一分离器的输入端，所述第一分离器的第一输出端连接所述PEM电池堆的氧气入口，所述第一分离器的第二输出端连接所述水箱的入水口；所述PEM电解槽的第一氢气出口连接所述第二分离器的输入端，所述第二分离器的第一输出端通过所述纯化器连接所述PEM电池堆的氢气入口，所述第二分离器的第二输出端连接所述水箱的入水口；

所述PEM电池堆与所述负载为电性连接，所述PEM电池堆为所述负载供电；

所述电源的输出端连接所述处理模块，所述处理模块用于对所述电源的输出电压进行调整，以减小其波动性；所述处理模块连接所述开关模块的固定端，所述开关模块的第一输出端连接所述储能模块的输入端，所述开关模块的第二输出端连接所述升压模块的输入端；所述电压计设置于所述处理模块与所述开关模块之间，用于监测所述处理模块的输出电压；所述储能模块的输出端连接所述换热器的第二输入端，所述升压模块的输出端连接所述PEM电解槽，所述旁路开关与所述升压模块并联；

其中，所述PEM电池堆系统具有低压模式和高压模式，在所述PEM电池堆系统处于所述高压模式的情况下，所述处理模块的输出电压大于所述PEM电池堆系统的额定电压，通过所述开关模块导通所述储能模块，利用所述储能模块对超过额定电压的部分电压进行储能，以便在气温低于10℃的环境下启动所述PEM电池堆系统，通过所述旁路开关断开所述升压模块；在所述PEM电池堆系统处于所述低压模式的情况下，所述处理模块的输出电压小于所述PEM电池堆系统的额定电压，通过所述开关模块断开所述储能模块，通过所述旁路开关导通所述升压模块，利用所述升压模块将输出电压调整至额定电压。

2.根据权利要求1所述的PEM电池堆系统，其特征在于，所述处理模块用于：

获取预设时间段内的电压信号U(t)；

将所述电压信号U(t)分解为n段，第i段的电压偏移量U_Δi,n可表示为公式1：

（1）；

其中，i=1, 2, 3,…, n，t_i-1表示第i段的起始时刻，t_i表示第i段的终止时刻，U_i,g第i段的目标输出电压；

根据公式2调整各个分段的起始时刻以及目标输出电压，以使n段电压信号的电压偏移量的总方差最小：

（2）；

输出调整完毕的目标输出电压；

其中，每段电压信号的时长均在预设时长范围内。

3.根据权利要求2所述的PEM电池堆系统，其特征在于，分段数n可根据公式3进行计算：

（3）；

其中，c表示分解系数，调整n取值，使得c的值发生变化，当c的数值最小时，此时的n为最佳分段数，U_Δn表示总功率偏移量，。