[发明专利]燃料电池堆栈用充入电流生成方法及装置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置。

背景技术

燃料电池为无需借助燃烧将燃料所具有的化学能变成热，而是在堆栈内以电化学方式发生反应，从而转换为电能的一种发电装置，上述燃料电池不仅能够供给产业用、家庭用及车辆驱动用电力，而且还能适用于小型的电器/电子产品，尤其能够适用于便携式装置的供电。

当前，作为用于驱动车辆的供电源，最普遍研究的是燃料电池中具有最高的功率密度的高分子电解质膜燃料电池(PEMFC：Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)形态，其因低的工作温度而具有快速的起动时间和快速的电力转换反应时间。

这种高分子电解质膜燃料电池包括：膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)，以由氢离子所移动的固体高分子电解质膜为中心，在膜的两侧附着有引起电化学反应的催化剂电极层；气体扩散层(GDL；Gas Diffusion Layer)，起到使反应气体均匀地分布，且传递所产生的电能的作用；密封圈及紧固机构，用于维持反应气体及冷却水的气密性和适当的紧固压；以及分离板(Bipolar Plate)，使反应气体及冷却水移动。

当利用这种单位电池结构来组装燃料电池堆栈时，在电池内的最内侧设有作为主要结构部件的膜电极接合体及气体扩散层的组合，而膜电极接合体在高分子电解质膜的双面具有以能够与氢和氧发生反应的方式涂敷了催化剂的催化剂电极层，即，正极(Anode)及负极(Cathode)，并在正极及负极所处的外侧部分层叠有气体扩散层、密封圈等。

在气体扩散层的外侧设有分离板，在上述分离板形成有用于供给反应气体(作为燃料的氢和作为氧化剂的氧或空气)，并由冷却水所通过的流场(Flow Field)。在将这种结构作为单位电池来层叠多个单位电池之后，在最外侧结合集电板(Current Collector)、绝缘板及用于支撑层叠电池的端板(End Plate)，而在端板之间反复层叠并紧固单位电池，从而构成燃料电池堆栈。

为了获得实际车辆所需的电位，应层叠与所需电位相对应的单位电池，而层叠单位电池后形成堆栈。在一个单位电池中所产生的电位约1.3V，为了生产出车辆的驱动所需的电力而以串联的方式层叠多个电池。

发明内容

本发明的目的在于，提供燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置，上述燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置能够将因开关的状态变化而使从燃料电池堆栈向负荷流动的堆栈电流产生交流成分，从而简化为了燃料电池堆栈的故障诊断而生成交流电流的装置的结构，来减少部件的体积，由此也能够降低产品的价格。

并且，本发明的目的在于，提供燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置，上述燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置根据开关的状态变化，能够直接向其他负荷提供从电感器中发生的辅助电压，或者将上述辅助电压变化为特定电压之后，向其他负荷提供，从而能够改善系统的效率。

并且，本发明的目的在于，提供燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置，上述燃料电池堆栈用充入电流生成方法及执行该燃料电池堆栈用充入电流生成方法的装置由于不使用电阻，因而能够减少基于在电阻流动的电流的热损失，由此能够使放热对策变得容易，减少部件的体积，降低部件的价格。

本发明所要解决的问题并不局限于以上所述的问题，本发明所属领域的技术人员能够从以下的记载中明确地理解未提及的其他问题。

在实施例中，燃料电池堆栈用充入电流生成装置，包括：开关，维持接通状态或断开状态中的一种状态；电感器，根据上述开关的状态来输出所蓄积的能量；以及转换器，将上述电感器的功率向其他负荷提供，或者将上述功率转换为特定电压，来向其他负荷提供。

在一实施例中，上述开关可根据生成对象频率，以特定时间单位发生状态变化，并使从上述燃料电池堆栈中施加的信号电流产生矩形波形态的交流成分。

在一实施例中，当上述开关的状态维持接通状态时，上述电感器可蓄积能量，若上述开关的状态从接通状态转换为断开状态，则上述电感器可向将所蓄积的上述能量输出为辅助电压。