[发明专利]燃料电池的电路连接控制系统及操作它的方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池的电路连接控制系统及操作它的方法，本发明尤其涉及方便电池之间的电连接的电路连接控制系统以及操作它的方法。

背景技术

在单极型燃料电池中，将多个电池形成在电解质薄膜的两端，并且串联这些电池。在美国专利公开No.2003/0180594和2003/0198853中已经公开了用于连接电解质薄膜的第一表面上的阳极电极和电解质薄膜的第二表面上的阴极电极的结构。该连接结构有效地串联电流集电器，然而，当电池之一损坏时，可能降低整体燃料电池的性能。

在单极型燃料电池堆的情况下，导电板(分离器)使得单元电池之间串联。然而，当单元电池的性能降低时，很难拆卸或替换单元电池。

在美国专利公开No.2004/0247964中，提供用于通过连接燃料电池的单元电池来检测单元电池的电压的元件和用于旁路在降低的电平上运行的单元电池的元件。然而，当将在降低的电平上运行的单元电池与相邻的正常单元电池并联时，在降低的电平上运行的单元电池可以提高功率密度。因此，需要开发具有将在降低的电平上运行的单元电池与相邻的正常单元电池并联的装置的电路连接控制系统。

发明内容

本发明提供方便多个单元电池之间的轻松连接的燃料电池的电路连接控制系统，其具有用于将在降低电平上运行的单元电池并联到燃料电池的相邻的正常单元电池，或者从其它单元电池旁路在降低的电平上运行的单元电池的元件，本发明还提供用于操作该系统的方法。

根据本发明的一个方面，提供具有多个电池的燃料电池的电路连接控制系统，包括：点连接部分，其电连接到每个电池的阳极集流部分和阴极集流部分；电压测量单元，用于测量每个电池的输出电压；开关单元，其在点连接部分连接多个电池的阳极集流部分和阴极集流部分；和DC-DC转换器，用于将从燃料电池产生的电压转换为预定电压。

根据本发明，开关单元可以包括在电池的输入端(inlet)上安装的多个主开关；连接电池的输出端(outlet)和另一个电池的输入端的多个串联开关；连接电池的输入端和另一个电池的输入端的多个旁路开关；和连接电池的输出端和另一个电池的输出端的多个并联开关。

开关单元可以通过闭合第一和第二电池的主开关、第一和第二电池之间的旁路开关和并联开关，并且通过断开第一和第二电池之间的串联开关来并联第一电池和第二电池。

此外，开关单元可以通过断开第一电池的主开关、第一和第二电池之间的串联开关和并联开关，并且通过连接第一和第二电池之间的旁路开关来将第一电池与第二电池电分离。

该电路连接控制系统还可以包括控制部分，其主要将展示低于预定第一电压的电压的第一电池连接到第二电池，并且当第一电池的电压低于第二电压时，将第一电池与其它电池电分离，其中第二电压低于第一电压。

可以将DC-DC转换器连接到开关单元的开关，以便提供电压来操作开关。

根据本发明的另一方面，提供操作具有多个电池的燃料电池的电路连接控制系统的方法，包括：测量每个电池的输出电压；检测展示低于第一电压的输出电压的第一电池；和将第一电池并联到第二电池。

根据本发明，第一电压可以是开路电压(OCV)的10到30％。

第一电池与第二电池的并联可以包括闭合第一和第二电池的主开关以及第一和第二电池之间的旁路开关和并联开关，并且断开第一和第二电池之间的串联开关。

根据本发明的又一方面，提供操作具有多个电池的燃料电池的电路连接控制系统的方法，包括：测量每个电池的输出电压；检测展示低于预定第一电压的输出电压的第一电池；确定第一电池的输出电压，即第一电池的输出电压是否低于预定的第二电压，该第二电压低于第一电压；如果第一电池的输出电压等于或大于第二电压，则将该第一电池并联到第二电池；和如果第一电池的输出电压低于第二电压，则将第一电池与其它电池电分离。

第一电池与第二电池的并联可以包括闭合第一和第二电池的主开关、第一和第二电池之间的旁路开关和并联开关，并且断开第一和第二电池之间的串联开关。

将第一电池与其它电池电分离可以包括断开第一电池的主开关、第一和第二电池之间的串联开关和并联开关，并且闭合第一和第二电池之间的旁路开关。

附图说明

通过参照所附附图详细描述本发明示例性实施例，本发明的以上和其它特征和优点将变得更加清楚，在附图中：

图1是连接了根据本发明实施例的电路连接控制系统的燃料电池的示意性截面图；

图2是图1的支撑主体的平面图；