[发明专利]控制燃料电池系统中的电压值的偏置控制装置和方法

权利要求书

1.一种偏置控制装置，该偏置控制装置用于控制利用燃料电池产生电力的燃料电池系统中的电压值，燃料电池系统中的各燃料电池具有阳极侧(100)、阴极侧(102)和位于阳极侧和阴极侧之间的电解质(104)，所述燃料电池系统包括至少两个燃料电池的至少一个燃料电池阵列(103)，以及用于执行负载功能的至少一个负载(146)，其特征在于，所述偏置控制装置包括：电压监测装置(142)，该电压监测装置用于监测所述负载(146)的输入电压以获得监测信息；控制处理器(120)，该控制处理器(120)用于处理所述监测信息；至少一个偏置源(140)，该至少一个偏置源(140)串联连接到所述至少一个燃料电池阵列(103)，所述偏置源(140)的功率电平大大低于所述燃料电池阵列(103)的功率电平，并且该偏置源(140)被设置成执行燃料电池阵列输出电压的至少单向偏移以基于监测信息和处理后的监测信息中的至少一方减少对于负载(146)可见的电压窗口，并且所述偏置控制装置还包括用于当在燃料电池系统中检测到断开原因时将所述至少一个燃料电池阵列(103)从所述负载(146)断开的装置(144)。

2.根据权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于，所述燃料电池系统具有包括至少两个电并联的燃料电池阵列(103)，并且所述偏置控制装置包括用于针对各阵列提供单独补偿的针对各阵列(103)的至少一个分立的偏置源(140)。

3.根据权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于，所述偏置控制装置包括用于针对所述至少一个燃料电池阵列(103)提供至少负偏置值的负偏置源(140a)。

4.根据权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于，所述偏置控制装置包括用于针对所述至少一个燃料电池阵列(103)主要在工作寿命末期提供至少正偏置值的正偏置源(140b)。

5.根据权利要求2所述的偏置控制装置，其特征在于，所述偏置控制装置包括针对各燃料电池阵列(103)的一个分立的偏置源(140)，以及针对全部阵列(103)或大多数阵列(103)的与所述分立的偏置源极性相反的公共偏置源(140)。

6.根据权利要求2所述的偏置控制装置，其特征在于，该偏置控制装置包括控制处理器(120)，该控制处理器(120)用于通过提供向正偏置源(140b)提供电流设定点和电压设定点中的至少一方以便所述燃料电池系统的连续操作，并且通过控制负偏置源(140a)的电压和电流中的至少一方使得实现几乎不进行正偏置或者不进行正偏置以最好地执行燃料电池阵列(103)，在所述至少两个燃料电池阵列(103)之间实现电流共享控制，其中所述负偏置源(140a)主要在所述燃料电池系统的启动阶段运行。

7.根据权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于，所述偏置控制装置包括位于负偏置源(140a)中的电压监测装置(142)，通过利用所述负偏置源(140a)的控制电路(141)来作为所述监测装置(142)，所述控制电路(141)控制至少一个主燃料电池阵列接触器(144)，该至少一个主燃料电池阵列接触器(144)作为用于当通过所述监测在所述燃料电池系统中检测到断开原因时将所述至少一个燃料电池阵列(103)从所述负载(146)断开的装置(144)。

8.根据权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于，所述偏置控制装置包括能双极输出电压以便执行双极偏置补偿的单个偏置源(140)。

9.根据权利要求1所述的偏置控制装置，其特征在于，所述偏置控制装置包括串联并具有相反极性的两个单极偏置源(140)以便执行双极偏置补偿。