一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，涉及燃料电池技术领域。本实用新型专利技术提供的燃料电池系统，包括电堆、电感器件、开关器件一、开关器件二、二极管、电容和电阻，所述、电阻和开关器件一构成第一通路，电堆、电感器件和开关器件二构成第二通路，电堆、电感器件、二极管和电容构成第三通路，开关器件一和开关器件二均为高频开关器件，电阻能够实现交流扰动功能。本实用新型专利技术能够实现对电堆较高电压的放电作用，可以在较短时间内使其降低到安全电压以下，保证燃料电池系统的高压安全，且本实用新型专利技术通过将交流阻抗功能与DC放电功能耦合，减少了零部件的数量，降低了控制耦合的复杂度，简单可靠。简单可靠。简单可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统


[0001]本技术涉及燃料电池
，尤其涉及一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统。

技术介绍

[0002]质子交换膜燃料电池的工作原理是氢气和氧气发生电化学反应，生成水的同时输出电能。由于燃料电池单体的电压通常小于1V,在实际应用时，需要将上百片单体串联组成燃料电池电堆，并匹配相应的外围附件，构成燃料电池系统。
[0003]交流阻抗技术是燃料电池内部状态估计的关键技术之一。现有的方案通常是通过DC/DC系统的四相或三相驱动之中的一相扰动产生高频扰动电流，但是这种扰动方式与DC本身的控制耦合，控制较为复杂，并且仅能实现堆级别的测量；已知的其他方案还有在DC前端增加电感电容和高频器件的扰动电路，但此电路本身较为复杂。并且已知的是，DC/DC系统通常会在输出端增加放电电阻，释放高压能量，无法避免高压电安全问题。
[0004]因此，亟需提供一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，以解决现有技术中控制复杂、安全性差的技术问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，其实现了对电堆较高电压的放电作用，降低了控制耦合的复杂度，保证了燃料电池系统的高压安全。
[0006]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0007]本技术提供了一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，包括电堆、电感器件、开关器件一、开关器件二、二极管、电容和电阻，所述电堆、所述电阻和所述开关器件一构成第一通路，所述电堆、所述电感器件和所述开关器件二构成第二通路，所述电堆、所述电感器件、所述二极管和所述电容构成第三通路，所述开关器件一和所述开关器件二均为高频开关器件，所述电阻能够实现交流扰动功能。
[0008]进一步地，还包括远程控制单元。
[0009]进一步地，所述高频开关器件能够产生高频或低频扰动。
[0010]进一步地，所述开关器件的高频为1KHz。
[0011]进一步地，所述高频开关器件的低频为200Hz。
[0012]进一步地，所述高频开关器件为绝缘栅双极型晶体管。
[0013]进一步地，所述高频开关器件为金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0014]进一步地，所述高频开关器件产生的扰动电流为5
‑
10A。
[0015]进一步地，所述高频开关器件和电阻产生的均为方波的扰动信号，经过电堆后呈现正弦信号。
[0016]进一步地，在燃料电池系统关机或待机过程中，所述高频开关器件始终保持闭合状态。
[0017]与现有技术相比，本技术提供的集成交流阻抗功能的燃料电池系统，能够实现对电堆较高电压的放电作用，可以在较短时间内使其降低到安全电压以下，保证燃料电池系统的高压安全。且本技术保护集成交流阻抗功能的高压直流电堆变换为低压直流电堆系统（DC/DC系统）的结构设计和耦合控制方法；通过将交流阻抗功能与DC放电功能耦合，减少了零部件的数量，降低了控制耦合的复杂度，简单可靠。
[0018]提供
技术实现思路
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。
技术实现思路
部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
[0019]通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0020]图1示出了本技术实施例的集成交流阻抗功能的燃料电池系统的电路图；
[0021]图2示出了本技术实施例的集成交流阻抗功能的燃料电池系统的控制方法的流程图。
[0022]附图标记：
[0023]100
‑
DC/DC系统；101
‑
电感器件；102
‑
开关器件一；103
‑
开关器件二；104二极管；105
‑
电容；106
‑
电阻；200
‑
电堆；300
‑
远程控制单元。
具体实施方式
[0024]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0025]在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0026]如图1所示，本实施例提供了一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，该燃料电池系统包括电堆200、电感器件101、开关器件一102、开关器件二103、二极管104、电容105和电阻106，电堆200、电阻106和开关器件一102构成第一通路，电堆200、电感器件101和开关器件二103构成第二通路，电堆200、电感器件101、二极管104和电容105构成第三通路，开关器件一102和开关器件二103均为高频开关器件，电阻106能够实现交流扰动功能。除电堆200之外的电路构成燃料电池系统的DC/DC系统100。
[0027]进一步地，本实施例的燃料电池系统还包括远程控制单元300（RCU，Remote Control Unit）。
[0028]具体地，本实施例的高频开关器件可以是绝缘栅双极型晶体管（IGBT）或者金属氧
化物半导体场效应晶体管（MOSFET）等。在燃料电池系统运行期间，通过高频开关一的高频或低频扰动，例如工作频率可以是高频如1KHz，也可以是低频如200Hz，对燃料电池系统的电堆200产生较小幅值的扰动，例如扰动电流可以是工作电流的5%左右，据此也可以选择合适的电阻阻值范围。具体地，由于燃料电池系统的电堆200本身具有电容特性，因此虽然电阻和开关器件一102产生的是方波的扰动信号，但经过电堆200后该信号会近似呈现正弦信号，因此可以满足交流阻抗的需求。
[0029]并且，在燃料电池系统关机或待机过程中，开关器件一102可以始终保持闭合状态，从而与燃料电池系统的电堆200形成闭合回路，实现对电堆200较高电压的放电作用，可以在较短时间内使其降低到安全电压以下，保证燃料电池系统的高压安全。
[0030]本实施例还提供了一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统的控制方法，如图2所示，该控制方法包括如下步骤：
[0031]S100：开始；
[0032]S200：判断燃料电池系统的电堆200是否需要放电，具体地，可以判断是否处于燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，其特征在于，包括电堆（200）、电感器件（101）、开关器件一（102）、开关器件二（103）、二极管（104）、电容（105）和电阻（106），所述电堆（200）、所述电阻（106）和所述开关器件一（102）构成第一通路，所述电堆（200）、所述电感器件（101）和所述开关器件二（103）构成第二通路，所述电堆（200）、所述电感器件（101）、所述二极管（104）和所述电容（105）构成第三通路，所述开关器件一（102）和所述开关器件二（103）均为高频开关器件，所述电阻（106）能够实现交流扰动功能。2.根据权利要求1所述的一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，其特征在于，还包括远程控制单元（300）。3.根据权利要求1所述的一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，其特征在于，所述高频开关器件能够产生高频或低频扰动。4.根据权利要求3所述的一种集成交流阻抗功能的燃料电池系统，其特征在于，所述高频开关器...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兴旺，李飞强，张国强，方川，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：