[实用新型]用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置

说明书

本实用新型属于电气工程技术研究领域，尤其涉及一种用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置，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；本申请能够使氢燃料电池堆膜电极单体工作电压平衡在最佳工作点附近，从而缓解氢燃料电池堆膜电极性能衰减，提升氢燃料电池堆工作寿命。

技术领域

本实用新型属于电气设备及电气工程技术研究领域，尤其涉及一种用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置。

背景技术

质子交换膜氢燃料电池发动机以其特有的燃料效率高、环境适用好、可靠性高、噪声低、零排放等优点而备受关注。与内燃机汽车相比，质子交换膜氢燃料电池电动汽车有害气体的排放量减少99％，二氧化碳的生成量减少75％，电池能量转换效率约为内燃机效率的2.5倍。

质子交换膜氢燃料电池堆膜电极单体的理想输出电压Uo计算公式为：

上式中分别为氢、氧和水蒸气的压力，Eo为氢燃料电池堆膜电极单体的理想标准电动势，R为通用气体常数，T为氢燃料电池堆工作温度，F为法拉第常数。

由公式(1)可以看出：氢燃料电池堆膜电极单体的输出电压Uo由2部分构成，第1部分为膜电极单体的理想标准电动势Eo，Eo的数据主要由膜电极单体的材料特性决定；第2部分为膜电极单体的环境变量因素，主要由工作温度T、氢气压力氧气压力等环境变量的数据决定。

通过质子交换膜氢燃料电池汽车的示范运行，发现车用质子交换膜氢燃料电池堆关键部件膜电极的劣化模式主要为：1)频繁的启动停止引起的质子交换膜电极高电位造成催化剂碳载体的腐蚀；2)反复加减速引起的质子交换膜电极电位循环造成催化剂铂颗粒粗大化；

上述缺陷易导致氢燃料电池堆膜电极性能衰减和燃料电池堆工作寿命的缩减的问题。

实用新型内容

本实用新型为了有效的解决上述背景技术中的问题，提出了用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置，具体技术方案如下：

一种用于质子交换膜氢燃料电池堆的电流调节装置：

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的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具有分析处理氢燃料电池堆中所有膜电极单体工作电压数据、温度和压力信号数据和调控第一电流调节器与第二电流调节器的功能；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。

优选地，所述电机驱动器与所述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。

优选地，所述锂电池管理系统上设有交直流充电口。

优选地，所述测量装置为温度、压力传感器。

一种根据权利要求1或2或3或4所述的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：