基于超级电容主动补偿的燃料电池单体电压平衡控制系统

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基于超级电容主动补偿的燃料电池单体电压平衡控制系统为了解决膜电极高电位和电位循环难题，目前普遍采用在燃料电池堆输出端并联超级电容模组的方法，但该方法只能对燃料电池堆整体输出电压进行平衡补偿，不能实现对每个膜电极单体工作电位的实时检测与补偿。

目录

1、课题来源与背景

1.1 车用氢燃料电池堆关键部件膜电极主要劣化模式为：

（1）频繁启停引起的膜电极高电位造成催化剂碳载体腐蚀

（2）反复加减速引起的膜电极电位循环造成催化剂铂颗粒粗大化

1.2 为了解决膜电极高电位和电位循环难题，目前普遍采用在燃料电池堆输出端并联超级电容模组的方法，但该方法只能对燃料电池堆整体输出电压进行平衡补偿，不能实现对每个膜电极单体工作电位的实时检测与补偿。

2、技术原理及性能指标

2.1 本课题采用在燃料电池堆中每个膜电极单体中都加入独立的主动补偿控制电路和独立的超级电容单体，能够实现对每个膜电极单体工作电位的实时精确控制，直接缓解由于实际车用工况条件下频繁启停和反复加减速所引起的膜电极单体高电位和电位循环的问题。

2.2 基于超级电容主动补偿的燃料电池堆膜电极单体电压平衡控制方法，能够控制膜电极单体电压平衡在0.6～0.9V之内，能够有效提升燃料电池堆的工作寿命。

3、技术的创造性与先进性

3.1 针对目前实际车用工况条件下，燃料电池膜电极单体高电位缓解和膜电极电位循环缓解研究中的难题，创新性地提出基于超级电容主动补偿方法的燃料电池堆膜电极单体电位平衡控制的技术方案。

3.2 能够实现对每个膜电极单体工作电位的实时精确控制，使燃料电池膜电极单体电压平衡在最佳工作点附近，能够缓解由于实际车用工况条件下频繁启停和反复加减速所引起的燃料电池堆中每个膜电极单体高电位和电位循环的问题，有效提升燃料电池堆工作寿命。

4、技术的成熟度

4.1 完成了燃料电池膜电极单体电压检测电路软硬件设计及研制工作，该产品已经应用于5KW和30KW燃料电池发动机系统中，这两种型号的燃料电池发动机系统均已通过了国家新能源机动车产品质量监督检验中心的检测。

4.2 完成了燃料电池堆主控电路软硬件设计及研制工作，该产品已经应用于5KW和30KW燃料电池发动机系统中，这两种型号的燃料电池发动机系统均已通过了国家新能源机动车产品质量监督检验中心的检测。

4.3 完成了超级电容主动补偿控制电路软硬件设计及研制工作，该产品已经应用于30KW燃料电池发动机系统中，该型号的燃料电池发动机系统已通过了国家新能源机动车产品质量监督检验中心的检测。

5、应用情况及存在问题

5.1 已应用于南通百应能源有限公司的5KW燃料电池发动机系统，型号为BYFC-A5KW-002。

5.2 已应用于南通百应能源有限公司的30KW燃料电池发动机系统，型号为BYFC-A30KW-004。 5.3 存在问题主要是成本问题，下一步的研究重点为提高控制系统的性价比。