[发明专利]燃料电池发电装置和通信方法在审

专利信息
申请号: 201980065028.4 申请日: 2019-08-02
公开(公告)号: CN112996690A 公开(公告)日: 2021-06-18
发明(设计)人: 王宏刚;R·泰克曼 申请(专利权)人: 康明斯企业有限责任公司
主分类号: B60L58/30 分类号: B60L58/30
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 李雪娜;吕传奇
地址: 美国印*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 燃料电池 发电 装置 通信 方法
【说明书】:

公开了一种燃料电池发电装置。该装置包括燃料电池系统,每个燃料电池系统包括燃料电池堆、传感器、致动器、DC‑DC转换器和微控制器。堆经由转换器耦合到DC总线。微控制器与传感器、致动器和转换器通信,并且被配置为从传感器获取传感器数据,并且获得致动器和转换器的控制信号。该装置进一步包括经由DC总线与每个系统的转换器耦合并且耦合到电力负载的逆变器、与每个系统的微控制器耦合的第一电力线通信(PLC)调制解调器、经由DC总线与第一PLC调制解调器耦合的第二PLC调制解调器;以及与第二PLC调制解调器耦合并且与逆变器通信的装置控制器。还公开了一种供燃料电池发电装置中使用的通信方法。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月3日提交的美国专利申请序列号16/054,474的权益和优先权,其全部内容通过引用合并在本文中。

背景技术

本公开一般涉及燃料电池领域,并且更具体地,涉及燃料电池发电装置和供燃料电池发电装置中使用的通信方法。

燃料电池是电化学装置,其可以通过燃料(诸如氢气)与氧化剂(诸如大气中包含的氧气)的电化学反应,将来自燃料的化学能转化成电能。燃料电池系统作为能量供应系统正在被广泛开发,因为燃料电池在环境上是优越的和高度高效的。由于单个燃料电池仅可以生成大约1V的电压,因此,多个燃料电池通常堆叠在一起(通常称为燃料电池堆)以获得期望的电压。

燃料电池发电装置通常包括用于发电并且向电力负载提供电力的多个燃料电池系统。在现有的燃料电池发电装置中,燃料电池数据通信一般使用有线技术,包括额外的通信模块和线缆。例如,光纤被用作网络传输介质。然而,这样的有线通信将需要许多线缆,尤其对于那些远程分布式燃料电池系统,由此导致更大的安装和维护成本。

发明内容

在本公开实施例的一个方面,提供了一种燃料电池发电装置。燃料电池发电装置包括多个燃料电池系统、逆变器、第一电力线通信调制解调器、第二电力线通信调制解调器和装置控制器。多个燃料电池系统中的每一个包括用于发电的燃料电池堆、布置在燃料电池系统的不同位置中的多个传感器、多个致动器、DC-DC转换器和微控制器。燃料电池堆经由DC-DC转换器耦合到DC总线。微控制器与多个传感器、多个致动器和DC-DC转换器通信,并且被配置为从多个传感器获取传感器数据,并且获得用于多个致动器和DC-DC转换器的控制信号。逆变器经由DC总线与每个燃料电池系统的DC-DC转换器耦合,并且耦合到电力负载。第一电力线通信调制解调器与每个燃料电池系统的微控制器耦合。第二电力线通信调制解调器经由DC总线与第一电力线通信调制解调器耦合。装置控制器与第二电力线通信调制解调器耦合,并且与逆变器通信。

在本公开实施例的另一方面,提供了一种供燃料电池发电装置中使用的通信方法。燃料电池发电装置包括分布在不同区域的多个燃料电池系统,并且每个燃料电池系统包括用于发电的燃料电池堆和布置在燃料电池系统的不同位置中的多个传感器。该方法包括由多个微控制器中的一个从多个燃料电池系统中的一个的传感器获取传感器数据,并且将一个燃料电池系统的传感器数据发送到多个从电力线通信调制解调器中的一个;由一个从电力线通信调制解调器经由DC总线将一个燃料电池系统的传感器数据传输到主电力线通信调制解调器;由主电力线通信调制解调器接收一个燃料电池系统的传感器数据,并且将一个燃料电池系统的传感器数据发送到装置控制器;以及由装置控制器控制经由DC总线耦合到每个燃料电池系统的燃料电池堆的逆变器,以调节DC总线的电压。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时,本公开的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解,其中贯穿附图,类似的字符表示类似的部分,其中:

图1是根据本公开的一个实施例的示例性燃料电池发电装置的示意性框图;

图2图示了燃料电池堆的示意图;

图3是根据本公开的另一实施例的示例性燃料电池发电装置的示意性框图;

图4图示了DC总线耦合器的示意性框图;以及

图5和6是根据本公开实施例的供燃料电池发电装置中使用的通信方法的流程图。

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