[发明专利]用于控制燃料电池的电池电压的测量的装置及方法

说明书

一种用于控制燃料电池的电池电压的测量的装置及方法，该装置包括：端子，连接在燃料电池的串联连接的电池之间；第一电阻器，串联连接至端子；电容器，分别并联连接在第一电阻器之间以存储电压；开关，连接至第一电阻器以切换至闭合或断开状态；第二电阻器，串联连接在电池中的最低电池与半导体GND之间以提供在电池中生成反向电压时电流沿其流动的路径；二极管，并联连接至第二电阻器以提供在电池中未生成反向电压时电流沿其流动的路径；以及控制器，被配置为根据电池电压测量或明线诊断模式改变每个开关的状态并且执行电池电压测量和明线诊断。

相关申请的引证

本申请要求于2018年12月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0172750号的优先权，通过引证将其全部内容结合于此。

技术领域

本公开的实施方式涉及一种控制燃料电池的电池电压的测量的方法以及用于执行其的装置，并且更具体地，涉及一种在燃料电池中生成反向电压时可通过以下方式限制反向电流，来防止可归因于反向电压而烧毁燃料电池电压测量半导体，即，使得反向电流流经燃料电池电压测量半导体的电阻器，而非引脚的控制燃料电池的电池电压的测量的方法以及用于执行其的装置。

背景技术

通常，燃料电池是用于通过化学反应将燃料的化学能直接转换为电能的能量转换装置。

不同于常见蓄电池，燃料电池是一种在无需再充电的情况下，只要提供燃料，就能够持续生成电力的发电系统。

如图1所示，这种燃料电池具有电解质和两个电极如同夹层一样堆叠的形式。当氧气(O₂)和氢气(H₂)流至相应电极时生成电力，并且热量和水生成作为副产物。

在用于燃料电池的生成电力的反应中，在提供至阳极(即，燃料电池的氧化极)的氢气(H₂)分离为氢离子和电子之后，氢离子通过聚合物电解质膜移动至阴极(即，还原极)。电子通过外部电路移动至阴极。氧分子、氢离子和电子在阴极中彼此反应，并生成电和热。同时，水生成作为反应副产物。

如果适量的水存在于燃料电池内，则优选地，发生电化学反应时生成的水用来维持膜电极结合体的湿润。

然而，如果在生成过量水时，水未被适当除去，则在高电流密度下会发生“水溢流或注水(water overflow or flooding)”现象。溢流的水会阻碍反应气体被有效提供至燃料电池的电池，由此进一步增加电压损耗。

由于诸如燃料电池内的水溢流、冬天的冻结成冰以及反应气体供给装置的异常的各种原因，可出现阳极的氢气、阴极的氧气(即，用于PEMFC的反应气体)或空气的所有的供应匮乏问题。

然而，已知的是，因为阳极的氢燃料匮乏对燃料电池的电池性能具有非常重大的影响，所以电池电压大大降低。

通常，氢供应匮乏现象可基本上被划分为“整体氢匮乏”现象(其中，在燃料电池的电池中，氢供应总体匮乏)和“局部氢匮乏”现象(其中，供应至电池的总体氢气是足够的，但是由于不均匀分布，局部地匮乏氢气供应)。

具体地，这种氢匮乏现象在以下操作条件下频繁出现，诸如氢气的不均匀供应和分布、燃料电池负载需求的突然增加以及燃料电池启动。

其中，通过使用燃料电池操作装置(例如，核电厂配套设施)中的传感器来监控匮乏供应状态，整体氢匮乏现象可相对容易被检测，但是一些电池中的局部氢匮乏现象可仅通过电池电压测量半导体而密切地监控燃料电池的每个电池来检测。

例如，在燃料电池正常操作5分钟或更久时，一个电池的电压可能突然降至0.1V。如果发生这种突然的电池电压下降现象，则在立刻停止燃料电池车辆内的燃料电池的运行并且拆除燃料电池以用于车辆的连续运行之后，这种异常的运行电池需要被更换和维修。