[发明专利]用于感测燃料电池的电压信息的装置

说明书

一种用于感测燃料电池的电压信息的装置，包括：感测单元，被配置为感测燃料电池中所包括的各电池和所有电池的电压；控制器，被配置为控制所述感测单元根据上控制器的命令来感测所述燃料电池的各电池和所有电池的电压，或者将感测到的各电池和所有电池的电压的信息发送到所述上控制器；以及所述上控制器被配置为通过基于从所述控制器接收的所述电压的信息计算所述燃料电池的输出功率来检测错误电池，以通过使所述错误电池停止操作来基本上防止周围电池受损，并对应于所述燃料电池的状态实时地控制所述输出功率。

技术领域

本公开的示例性实施例涉及用于感测燃料电池的电压信息的装置，并且更具体地，涉及获取准确控制燃料电池所需的燃料电池的信息并将所获取的信息发送到上控制器的用于感测燃料电池的电压信息的装置。

背景技术

通常，聚合物电解质膜燃料电池包括膜电极组件(membrane electrodeassembly，MEA)，膜电极组件(MEA)具有催化剂电极层、气体扩散层(GDL)、用于保持反应气体和冷却剂的气密性并适当紧固其压力的垫圈和紧固件以及、使反应气体和冷却剂移动的双极板，在催化剂电极层中发生电化学反应并附接到通过氢离子移动的固体聚合物电解质膜的任一侧，气体扩散层(GDL)用于均匀地分布反应气体并传递所产生的电能。

当使用这种单元电池配置组装燃料电池堆时，作为主要成分的膜电极组件和气体扩散层的组合位于单元电池的最内侧。膜电极组件具有催化剂电极层，催化剂电极层涂覆有催化剂并附接到固体聚合物电解质膜的两侧使得氢与氧可以反应(即，阳极和阴极)，并且气体扩散层、垫圈等被层叠在阳极和阴极所处的外部部分上。

设置有流场的双极板位于气体扩散层的外部，通过该流场供应反应气体(作为燃料的氢和作为氧化剂的氧或空气)并且冷却剂经过该流场。利用作为单元电池的这种配置，层叠多个单元电池，集电器(current collector)、绝缘板、以及用于支撑层叠的电池的端板联接到单元电池的最外侧，并且单元电池被重复地层叠并紧固在端板之间，使得燃料电池层叠得以配置。

为了实际获得车辆中所需的电位，需要层叠与所需电位对应的必要数量的单元电池来构造层叠。一个单元电池中产生的电位约为1.3V，并且多个电池被串行层叠，以产生驱动车辆所需的功率。因此，当在构成燃料电池堆的单元电池中的任一个中发生性能劣化或故障时，燃料电池堆的整体性能下降，从而导致没有提供稳定操作的现象。

在这种情况下，燃料电池的输出电压和电流不是恒定的，并且被控制为根据所需功率时刻地改变。因此，所测量的信息更新越快，输出功率控制有可能越准确。

然而，当用于感测燃料电池的电压信息的现有系统感测燃料电池的所有通道(即，所有电池)的数据(或信息)并接着将感测到的数据发送到控制器时，控制器仅从接收到的信息中选择所需信息并计算所选择的信息或将所选择的信息发送到上控制器。因此，在获取和发送所有通道(即，燃料电池的所有电池)的数据(或信息)的处理中发生时间延迟，从而导致控制精度降低。

此外，由于控制器需要读取和计算所有电池的值，因此读时间相对长并且通信所消耗的功率也增加。结果，可能难以针对具有相对大的电压波动的燃料电池的状态快速诊断并采取措施，并且燃料电池可以受损。

在韩国专利申请公开No.10-2016-0036422(2016年4月4日公开的名称为“用于燃料电池堆的电池电压监控系统及其方法”)中公开了本公开的背景技术。

发明内容

各种实施例涉及可以以分时的方式感测准确控制燃料电池所需的燃料电池的所有电池和个体电池的电压信息并立即将感测电压信息发送到上控制器由此使得与相关技术相比能够进行快速功率计算的用于感测燃料电池的电压信息的装置。

各种实施例涉及可以测量针对燃料电池的相应电池预设的电压值的最大值、最小值、平均值和总值并将所测量的值发送到控制器由此使燃料电池的电池的读时间和通信功率消耗最小化的用于感测燃料电池的电压信息的装置。