[发明专利]用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置及其控制方法

权利要求书

1.一种用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置 ,其特征在于：

包括一端端部连接电机驱动器的混合动力系统高压直流母线、安装在混合动力系统高压直流母线上且具有单向电流调节功能的第一电流调节器和具有双向电流调节功能的第二电流调节器、与第一电流调节器相连的氢燃料电池堆、与所述氢燃料电池堆相连的具有读取氢燃料电池堆中每一个膜电极单膜电压数据功能的单膜电压检测单元、与第二电流调节器相连的锂电池模组、与锂电池模组相连且具有读取锂电池模组电压、电流数据功能的锂电池管理系统；所述第一电流调节器、第二电流调节器、氢燃料电池堆、单膜电压检测单元、锂电池管理系统分别与氢燃料电池主控单元相连；所述氢燃料电池主控单元与氢燃料电池堆的连接处安装有具有测量温度和压力数据的测量装置；

用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置的控制方法，包括以下步骤：

(1)氢燃料电池主控单元读取氢燃料电池堆中所有膜电极单体工作电压数据U₀～U_N，其中N为氢燃料电池堆中所有膜电极单体总数；

(2)如果膜电极单体工作电压数据U₀～U_N中有小于膜电极单体最低工作电压U_{LOW_LIMIT}，或U₀～U_N中有大于膜电极单体最高工作电压U_{HIGH_LIMIT}的异常情况，则主控单元进入停机报警状态；如果没有以上异常情况，则进入步骤(3) ；

(3)氢燃料电池主控单元读取氢燃料电池堆的温度、压力传感器信号数据；

 (4)如果测得的氢燃料电池堆的温度、压力信号数据无异常，则根据温度、压力数据计算氢燃料电池堆最大允许输出电流I_{FC_MAX_LIMIT}数据和最小允许输出电流I_{FC_MIN_LIMIT}数据，然后转入步骤(5)；如果温度、压力信号数据有异常，则氢燃料电池主控单元进入停机报警状态；

 (5)氢燃料电池主控单元读取电机驱动器输入电流传感器的信号数据I_MOTOR；

 (6)如果I_MOTOR大于I_{FC_MAX_LIMIT}，则氢燃料电池主控单元控制第一电流调节器，将氢燃料电池堆的输出电流限制在I_{FC_MAX_LIMIT}以下，防止膜电极电位过低引起电位循环发生，同时氢燃料电池主控单元控制第二电流调节器，将第二电流调节器设定为放电状态，第二电流调节器调节锂电池放电电流I_DISCHARGE＝I_MOTOR-I_{FC_MAX_LIMIT}；

 (7)如果IM_OTOR小于I_{FC_MIN_LIMIT}，则氢燃料电池主控单元控制第一电流调节器，将氢燃料电池堆的输出电流限制在I_{FC_MIN_LIMIT}以上，防止膜电极电位过高引起电位循环发生，同时氢燃料电池主控单元控制第二电流调节器，将第二电流调节器设定为充电状态，第二电流调节器调节锂电池充电电流I_CHARGE＝I_{FC_MIN_LIMIT}-I_MOTOR；

 (8)控制流程重新返回步骤(1)，如此循环反复执行，直至系统停机退出。

2.根据权利要求1所述的用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置，其特征在于，所述电机驱动器与混合动力系统高压直流母线的连接处安装具有检测电机驱动器输入电流功能的电流传感器，所述电流传感器与氢燃料电池主控单元相连。

3.根据权利要求1所述的用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置，其特征在于，所述锂电池管理系统上设有交直流充电口。

4.根据权利要求1所述的用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置，其特征在于，所述测量装置为温度、压力传感器。