燃料電池堆棧用充入電流生成方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施例涉及燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置。
【背景技術】
[0002]燃料電池為無需借助燃燒將燃料所具有的化學能變成熱，而是在堆棧內以電化學方式發生反應，從而轉換為電能的一種發電裝置，上述燃料電池不僅能夠供給產業用、家庭用及車輛驅動用電力，而且還能適用于小型的電器/電子產品，尤其能夠適用于便攜式裝置的供電。
[0003]當前，作為用于驅動車輛的供電源，最普遍研宄的是燃料電池中具有最高的功率密度的高分子電解質膜燃料電池(PEMFC: Po lymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，Proton Exchange Membrane Fuel Cell)形態，其因低的工作溫度而具有快速的起動時間和快速的電力轉換反應時間。
[0004]這種高分子電解質膜燃料電池包括:膜電極接合體(MEA:Membrane ElectrodeAssembly)，以由氫離子所移動的固體高分子電解質膜為中心，在膜的兩側附著有引起電化學反應的催化劑電極層；氣體擴散層(⑶L ;Gas Diffus1n Layer)，起到使反應氣體均勾地分布，且傳遞所產生的電能的作用；密封圈及緊固機構，用于維持反應氣體及冷卻水的氣密性和適當的緊固壓；以及分離板(Bipolar Plate)，使反應氣體及冷卻水移動。
[0005]當利用這種單位電池結構來組裝燃料電池堆棧時，在電池內的最內側設有作為主要結構部件的膜電極接合體及氣體擴散層的組合，而膜電極接合體在高分子電解質膜的雙面具有以能夠與氫和氧發生反應的方式涂敷了催化劑的催化劑電極層，即，正極(Anode)及負極(Cathode)，并在正極及負極所處的外側部分層疊有氣體擴散層、密封圈等。
[0006]在氣體擴散層的外側設有分離板，在上述分離板形成有用于供給反應氣體(作為燃料的氫和作為氧化劑的氧或空氣)，并由冷卻水所通過的流場(Flow Field)。在將這種結構作為單位電池來層疊多個單位電池之后，在最外側結合集電板(Current Collector)、絕緣板及用于支撐層疊電池的端板(End Plate)，而在端板之間反復層疊并緊固單位電池，從而構成燃料電池堆棧。
[0007]為了獲得實際車輛所需的電位，應層疊與所需電位相對應的單位電池，而層疊單位電池后形成堆棧。在一個單位電池中所產生的電位約1.3V，為了生產出車輛的驅動所需的電力而以串聯的方式層疊多個電池。

【發明內容】

[0008]本發明的目的在于，提供燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置，上述燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置能夠將因開關的狀態變化而使從燃料電池堆棧向負荷流動的堆棧電流產生交流成分，從而簡化為了燃料電池堆棧的故障診斷而生成交流電流的裝置的結構，來減少部件的體積，由此也能夠降低產品的價格。
[0009]并且，本發明的目的在于，提供燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置，上述燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置根據開關的狀態變化，能夠直接向其他負荷提供從電感器中發生的輔助電壓，或者將上述輔助電壓變化為特定電壓之后，向其他負荷提供，從而能夠改善系統的效率。
[0010]并且，本發明的目的在于，提供燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置，上述燃料電池堆棧用充入電流生成方法及執行該燃料電池堆棧用充入電流生成方法的裝置由于不使用電阻，因而能夠減少基于在電阻流動的電流的熱損失，由此能夠使放熱對策變得容易，減少部件的體積，降低部件的價格。
[0011]本發明所要解決的問題并不局限于以上所述的問題，本發明所屬領域的技術人員能夠從以下的記載中明確地理解未提及的其他問題。
[0012]在實施例中，燃料電池堆棧用充入電流生成裝置，包括:開關，維持接通狀態或斷開狀態中的一種狀態；電感器，根據上述開關的狀態來輸出所蓄積的能量；以及轉換器，將上述電感器的功率向其他負荷提供，或者將上述功率轉換為特定電壓，來向其他負荷提供。
[0013]在一實施例中，上述開關可根據生成對象頻率，以特定時間單位發生狀態變化，并使從上述燃料電池堆棧中施加的信號電流產生矩形波形態的交流成分。
[0014]在一實施例中，當上述開關的狀態維持接通狀態時，上述電感器可蓄積能量，若上述開關的狀態從接通狀態轉換為斷開狀態，則上述電感器可向將所蓄積的上述能量輸出為輔助電壓。
[0015]在一實施例中，燃料電池堆棧用充入電流生成裝置還可以包括控制部，上述控制部利用上述信號電流來計算出上述燃料電池堆棧的電流，利用上述燃料電池堆棧的電流及上述燃料電池堆棧的電壓來計算出上述燃料電池堆棧的阻抗。
[0016]在一實施例中，上述控制部可對上述信號電流進行頻率分析，來計算出與特定頻率對應的燃料電池堆棧的電流。
[0017]在一實施例中，上述控制部可對上述燃料電池堆棧的電壓進行頻率分析，來計算出與特定頻率對應的燃料電池堆棧的電壓。
[0018]在一實施例中，上述控制部可利用與上述特定頻率對應的頻率分析的結果來計算出總諧波失真(THD:Total Harmonic Distort1n)，利用上述總諧波失真來判斷上述燃料電池堆棧是否發生故障。
[0019]在一實施例中，上述控制部可判斷上述總諧波失真是否為特定總諧波失真以上，并根據上述判斷結果，來判斷上述燃料電池堆棧是否發生故障。
[0020]在一實施例中，上述控制部可計算出與300Hz或1Hz中的一個頻率對應的燃料電池堆棧的電壓。
[0021 ] 在實施例中，在燃料電池堆棧用充入電流生成裝置中執行的燃料電池堆棧用充入電流生成方法包括:當開關的狀態維持接通狀態時，在電感器的兩端蓄積能量的步驟；若上述開關的狀態從接通狀態轉換為斷開狀態，則所蓄積的上述能量輸出為輔助電壓的步驟；以及轉換器將輔助電壓轉換為特定電壓，來向車輛用電池提供。
[0022]在一實施例中，上述燃料電池堆棧用充入電流生成方法還可以包括上述開關的狀態根據生成對象頻率，以特定時間單位發生變化，并使從上述燃料電池堆棧中施加的信號電流產生矩形波形態的交流成分。
[0023]在一實施例中，燃料電池堆棧用充入電流生成方法還可以包括:利用上述信號電流來計算出上述燃料電池堆棧的電流的步驟；以及利用上述燃料電池堆棧的電流及上述燃料電池堆棧的電壓來計算出上述燃料電池堆棧的阻抗的步驟。
[0024]在一實施例中，計算出上述燃料電池堆棧的電流的步驟可包括分析上述信號電流的頻率，來計算出與特定頻率對應的燃料電池堆棧的電流的步驟。
[0025]在一實施例中，計算出上述燃料電池堆棧的阻抗的步驟可包括分析上述燃料電池堆棧的電壓的頻率，來計算出與特定頻率對應的燃料電池堆棧的電壓的步驟。
[0026]在一實施例中，計算出上述燃料電池堆棧的電壓的步驟可包括利用與上述特定頻率對應的頻率分析的結果來計算出總諧波失真(THD，Total Harmonic Distort1n)，利用上述總諧波失真來判斷上述燃料電池堆棧是否發生故障的步驟。
[0027]在一實施例中，判斷上述燃料電池堆棧是否發生故障的步驟可包括判斷上述總諧波失真是否為特定總諧波失真以上，并根據上述判斷結果來判斷上述燃料電池堆棧是否發生故障的步驟。
[0028]在一實施例中，計算出與特定頻率對應的燃料電池堆棧的電壓的上述步驟可計算出與300Hz或1Hz中的一個頻率對應的燃料電池堆棧的電壓。
[0029]其他實施例的具體事項包括在詳細的說明及附圖中。
[0030]以下參照附圖詳細說明的實施例會讓本發明的優點和/或特征及實現這些優點和特征的方法更加明確。但是，本發明并不局限于以下所公開的實施例，能夠以互不相同的各種方式實施，本實施例只用于使本發明所屬技術領域的普通技術人員完整地理解本發明的范疇，本發明僅由發明要求保護范圍定義。在說明書全文中，相同的附圖標記表示相同的結構要素。
[0031]根據本發明，具有如下效果:將因開關的狀態變化而使從燃料電池堆棧向負荷流動的堆棧電流產生交流成分，從而簡化為了燃料電池堆棧的故障診斷而生成交流電流的裝置的結構，來減少部件的體積，由此也能夠降低產品的價格。
[0032]并且，根據本