本实用新型专利技术公开了一种千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置。该装置包括燃料电池供电回路、锂离子电池供电回路、燃料电池功率控制单元、锂离子电池功率控制单元。与现有技术相比，本实用新型专利技术的千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置在保证对负载的可靠供电的同时，对燃料电池和锂离子电池进行能量管理，提高了两种电池的使用寿命和安全系数。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及电池领域，特别涉及千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置及其能量管理方法。
技术介绍
近些年来，人类对化石燃料的大量使用导致了很严重的污染问题，加上煤、石油等化石能源的日益减少，全球能源短缺与环保问题日益突出，各国政府对新能源的开发和利用都非常重视，因此研发清洁、环保的新型能源具有重要意义。氢能是一种环境友好型的能源，其排放物一般为水，不含CO2及其它有害物质。燃料电池正是利用氢能的一种能量转换装置，将富氢气体的化学能直接转化为电能。燃料电池是一种通过电化学反应把反应物质的化学能转换成电能的发电装置，由于其发电过程不涉及燃料的燃烧，因而不受卡诺循环限制，能量转换效率高，并且燃料电池一般以氢氧作为反应物质，还具有功率密度和能量密度高，清洁高效，功率范围广的优点，在移动电源、家庭电源、交通领域、分布式电站和潜艇等领域具有广泛的应用前景。然而，当负载需求功率变化较大时，燃料电池输出特性无法满足负载快速变化的要求。由于燃料电池存在特性曲线较软且功率响应较慢等缺点，因此不太适合直接给车辆等功率变化较频繁的负载做电源使用。现有的燃料电池/锂离子电池混合动力系统在燃料电池级联DC/DC变换器的输出直流总线上直接挂接锂离子电池组，这种混合动力配置形式虽然降低了对燃料电池功率和动态性能的要求，但缺乏对混合动力系统进行较好的能量管理和对锂离子电池的有效管理，从而使得锂离子电池充放电周期混乱，降低电池的使用寿命和系统性能。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置，以在保证对负载的可靠供电的同时，对燃料电池和锂离子电池进行能量管理，提高两种电池的使用寿命和安全系数。为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案：本技术提供了一种千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置，其特征在于，所述千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置包括燃料电池供电回路和锂离子电池供电回路；所述燃料电池供电回路的输入端与燃料电池单元相连，所述燃料电池供电回路的输出端与负载相连；所述锂离子电池供电回路的第一端与锂离子电池单元相连，所述锂离子电池供电回路的第二端与所述燃料电池供电回路的输出端并联相连，从而连接所述负载；所述燃料电池供电回路包括连接于所述燃料电池单元和所述负载之间的DC/DC变换器；在所述DC/DC变换器和所述燃料电池单元之间的电路上设置了燃料电池电流检测电路、燃料电池电压检测电路和第一开关；在所述DC/DC变换器和所述负载之间设置了系统输出电压检测电路；所述锂离子电池供电回路包括连接于所述第一端和所述第二端的双向DC/DC变换器；在所述双向DC/DC变换器和所述锂离子电池单元之间的电路上设置了锂离子电池电流检测电路、锂离子电池电压检测电路和第二开关。在一个实施例中，所述千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置还包括燃料电池功率控制单元和锂离子电池功率控制单元；所述燃料电池控制单元包括分别与所述燃料电池电流检测电路、所述燃料电池电压检测电路和所述系统输出电压检测电路相连的多个检测信号接收口；所述燃料电池控制单元还包括分别与所述第一开关和所述DC/DC变换器相连的控制信号输出口；所述锂离子电池功率控制单元包括分别与所述锂离子电池电流检测电路、所述锂离子电池电压检测电路和所述系统输出电压检测电路相连的多个检测信号接收口；所述锂离子电池控制单元还包括分别与所述第二开关和所述双向DC/DC变换器相连的控制信号输出口。在一个实施例中，所述锂离子电池功率控制单元和所述燃料电池功率控制单元之间通过信号线互联，以共享信息传递控制信号。在一个实施例中，所述千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置还包括弱电供电单元，所述弱电供电单元与所述锂离子电池单元相连，以获得电能；并与所述燃料电池功率控制单元和所述锂离子电池功率控制单元相连，以为所述燃料电池功率控制单元和所述锂离子电池功率控制单元提供电能。与现有技术相比，本技术具有以下优点：1. 本技术利用燃料电池电压检测电路和燃料电池电流检测电路实时监测燃料电池的输出电压电流，通过燃料电池功率控制单元实现对燃料电池的能量管理和运行保护，防止燃料电池运行在低压或过流状态，以免对燃料电池造成不可逆转的损害或降低其工作性能。2. 本技术中的锂离子电池功率控制单元能够实时监测锂离子电池的运行参数，预测锂离子电池的SOC值，不仅能实现锂离子电池放电时的过流和低压保护，而且可以实现离子电池组自动充电管理，以维持锂离子电池组SOC动态平衡于一定的小范围内，延长锂离子电池的使用寿命。 3. 本技术具有高效率的DC/DC变换器，能够将燃料电池输出的不稳定电压变换成稳定的负载需求的直流电压，在能量管理策略的作用下，使锂离子电池组作为辅助供电和功率补偿，燃料电池供电成为主要供电方式，有利于保护离子电池组，延长离子电池组的使用寿命。4. 本技术作为一个综合的能量管理装置，综合考虑了整体系统的协调控制，降低了系统的复杂度和维护难度，提高了混合动力系统供电的稳定性及可靠性。附图说明图1所示为根据本技术的实施例的混合动力系统的示意图。图2所示为根据本技术的实施例的千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置的结构图。图3所示为根据本技术的实施例的千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力能量管理方法流程图。 具体实施方式以下将对本技术的实施例给出详细的说明。尽管本技术将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本技术并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本技术进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本技术的权利要求范围当中。另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本技术同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。图1所示为根据本技术的实施例的混合动力系统1000的示意图。混合动力系统1000包括燃料电池单元101、锂离子电池单元201、负载301和千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置10。千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置10与燃料电池单元101、锂离子电池单元201和负载301相连。千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置10在燃料电池单元101、锂离子电池单元201和负载301之间传送电能。图2所示为根据本技术的实施例的千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置10的结构图。如图2所示，千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置10包括燃料电池供电回路100、锂离子电池供电回路200、弱电供电单元300、燃料电池功率控制单元400和锂离子电池功率控制单元500。燃料电池供电回路100的输入端与燃料电池单元101相连，燃料电池供电回路100的输出端与负载301相连。燃料电池供电回路100将电能从所述输入端传送至所述输出端。锂离子电池本文档来自技高网...
【技术保护点】
千瓦级燃料电池锂离子电池混合动力装置，其特征在于，包括燃料电池供电回路和锂离子电池供电回路；所述燃料电池供电回路的输入端与燃料电池单元相连，所述燃料电池供电回路的输出端与负载相连；所述锂离子电池供电回路的第一端与锂离子电池单元相连，所述锂离子电池供电回路的第二端与所述燃料电池供电回路的输出端并联相连，从而连接所述负载；所述燃料电池供电回路包括连接于所述燃料电池单元和所述负载之间的DC/DC变换器；在所述DC/DC变换器和所述燃料电池单元之间的电路上设置了燃料电池电流检测电路、燃料电池电压检测电路和第一开关；在所述DC/DC变换器和所述负载之间设置了系统输出电压检测电路；所述锂离子电池供电回路包括连接于所述第一端和所述第二端的双向DC/DC变换器；在所述双向DC/DC变换器和所述锂离子电池单元之间的电路上设置了锂离子电池电流检测电路、锂离子电池电压检测电路和第二开关。
【技术特征摘要】
1.千瓦级燃料电池锂离子电池混合动力装置，其特征在于，包括燃料电池供电回路和锂离子电池供电回路；所述燃料电池供电回路的输入端与燃料电池单元相连，所述燃料电池供电回路的输出端与负载相连；所述锂离子电池供电回路的第一端与锂离子电池单元相连，所述锂离子电池供电回路的第二端与所述燃料电池供电回路的输出端并联相连，从而连接所述负载；所述燃料电池供电回路包括连接于所述燃料电池单元和所述负载之间的DC/DC变换器；在所述DC/DC变换器和所述燃料电池单元之间的电路上设置了燃料电池电流检测电路、燃料电池电压检测电路和第一开关；在所述DC/DC变换器和所述负载之间设置了系统输出电压检测电路；所述锂离子电池供电回路包括连接于所述第一端和所述第二端的双向DC/DC变换器；在所述双向DC/DC变换器和所述锂离子电池单元之间的电路上设置了锂离子电池电流检测电路、锂离子电池电压检测电路和第二开关。
2.根据权利要求1所述的千瓦级燃料电池锂离子电池混合动力装置，其特征在于，还包括燃料电池功率控制单元和锂离子电池功率控制单元；...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈维荣，刘志祥，李奇，戴朝华，张雪霞，刘涛，
申请(专利权)人：成都瑞顶特科技实业有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51
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