DC/DC转换器(10a)的控制器(11a)，响应于燃料电池发电站(13)的功率输出，在控制策略下进行操作，该控制策略确定燃料电池电压是否超过限制，并且如果是，倘若燃料电池输出电流和DC/DC转换器输出电流都不过剩，引起DC/DC转换器占空比中的增加，从而增加从燃料电池堆所要求的功率。这消除了对常规的电压限制的需求以保护燃料电池免受腐蚀。说明了数字控制环路和状态机。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于源保护的DC/DC功率转换器控制策略
一种DC/DC功率转换器控制策略包括响应于临界参数(诸如DC功率源(诸如燃料电池)的输出电压)来以一种方式变更转换器输出，该方式a)趋于使临界参数的值低于限制值，b)但是可以驱使该源的或该转换器的另一个临界参数低于限制值。
技术介绍
DC/DC功率转换器被用在各种功率系统中，该功率系统诸如是燃料电池/蓄电池混合动力推进系统，其当前使用在运营公共汽车中。DC/DC功率转换器可以是升压型，如果所期望的输出电压比可用的输入电压高的话，或者其可以是降压型，如果所期望的输出电压比可用的输入电压低的话。DC/DC转换器也可以是双向的，允许在两个方向上的功率流，或者其可以是单边的，允许仅在一个方向上的功率流。与燃料电池堆相关联的典型现有技术DC/DC转换器是由系统控制的，该系统通常是数字的，其充分地控制转换器输入电流(其是例如燃料电池堆的DC功率源的输出电流)和转换器输出电流和电压。然而，现有的策略对于管理DC功率源输出电压约束尚不是有效的。燃料电池具有单调的电压/电流性能曲线关系。在低输出功率下，每个电池的电压可能变得足够高，以引起阴极和阳极催化剂和碳催化剂载体的腐蚀。这种腐蚀引起燃料电池的性能中的永久衰减。迄今为止，对由于在高电池电压下催化剂和载体腐蚀而引起的燃料电池性能衰减的预防，通常已经借助于电压限制设备(VLD)来预防，该电压限制设备(VLD)例如是辅助电阻性负载，其被促使为通过借助于由脉冲宽度调制(PWM)信号所控制的电子开关将其切入或切出电路而有效地成为可变负载。参照图1中，DC/DC转换器10(在此情况下是单向的，并且最可能是升压变换器)被示为在提供功率至负载16的燃料电池发电站系统15中通过线路12从燃料电池堆13接收功率。负载16可以包括电动或混合动力车辆中的电动马达，或者可以包括由固定的燃料电池发电站所服务的任何数量的负载，诸如电话交换台、医院、或需要峰值功率辅助的配电系统。在图1中，电阻性辅助负载29借助于由PWM信号所控制的电子开关30被选择性地切入和切出电路，该PWM信号处于由VLD控制器34所提供的线路32上。无论何时在线路12上的电池电压超过阈值(通常为低于临界腐蚀阈值百分之几伏)，VLD控制器增加开关30的占空比，从而降低平均电阻以增加电流和功率输出。无论何时线路12上的燃料电池输出电压减少到低于较低的安全电压，VLD控制器将按增量降低占空比。在耗散保持安全电池电压所需的任何功率量方面，辅助负载29产生的热量必须被容纳在所涉及装置的界限内。VLD控制器通常是单独的，并且与燃料电池发电站控制器以及DC/DC转换器控制器分开。如图1所图示的，对DC/DC转换器的控制器的输入被提供在多个信号线19-21上。用于燃料电池堆输出电流(DC/DC转换器输入电流)的限制信号IcelLIM处于线路19上。转换器输出电流限制信号IoutLIM处于线路20上。所期望的转换器输出电压命令VoutCMND处于线路21上。参照图2，通过入口点37到达用于图1的DC/DC转换器10的控制器11的现有技术控制策略，并且第一测试38确定输出电压是否等于或大于所命令的输出电压VoutCMND。如果不是，则测试38的否定结果到达测试40，以确定燃料电池输出电流Icel是否超过对应的限制IcelLIM。如本文所使用的，相对于参数的值，术语“超过”意指该值已到达其限制或阈值的不太有利的一侧。如果是，则测试40的肯定结果到达步骤42，该步骤42使得用于DC/DC转换器的占空比信号被减少。在下文中相对于图4关于本策略更详细地描述这些电流。如果燃料电池输出电流未超过对应的限制，则测试40的否定结果到达测试43，以确定DC/DC转换器输出电流Iout是否超过相关的限制。如果转换器输出电流超过其限制，则测试43的肯定结果将到达步骤42，以递减占空比，从而使功率变小。但是，如果燃料电池输出电流和转换器输出电流两者都处于限制内，则测试40和43的否定结果将到达步骤45，以增加占空比。换句话说，如果输出电流都处于限制内，那么当电压输出小于所命令的电压输出时，如测试38所指示的，则在步骤45处增加占空比，这将增加DC/DC转换器的输出电压，并引起输出功率上的增加。如果DC/DC转换器的电压输出超过输出电压命令，则测试38的否定结果将到达步骤42以减少占空比。这引起了输出电压上的减少，以及输出功率上的减少。因此，步骤45推进功率(增加它)而步骤42使功率被变小(不被推进)。在步骤42，45中的任一之后，通过返回点48回到其他例程。
技术实现思路
一种用于从具有带有限制值的临界参数的DC功率源接收功率的DC/DC转换器的控制策略，通过调整转换器输出并因此以有利地影响该临界参数的值的方式来变更由该源所输送的功率，来适应该临界参数，倘若其他参数的限制不被超过。在一个示例中，所述临界参数是燃料电池发电站的电池电压，其中指示平均或代表性电池电压的电压被用来确定输出功率是否应被增加，从而使电池电压减少。在所公开的实施例中，本控制策略利用具有燃料电池电压作为另一输入的DC/DC转换器的控制器而不是使用通常具有脉冲宽度调制的开关电路和VLD控制器的电压限制设备，来在燃料电池堆的电压变得过高的情况下变更操作的模式，以推进(升压)功率输出，从而降低燃料电池电压，倘若其他限制尚未被超过。该控制策略可与采用由DC/DC转换器进行功率转换的其他DC源(诸如太阳能电池)一起使用。在一般情况下，本控制策略可以被用在任何情形中，其中控制策略内的指令以一种方式调整DC/DC转换器的输出，该方式进而变更提供功率到DC/DC转换器的DC源的临界参数。本文的控制策略可以与升压或降压类型的单向或双向DC/DC转换器一起使用。本文的控制策略可以与控制被提供给负载的电流输出或者电压输出的DC/DC转换器一起使用。其他变型将根据示例性实施例的以下详细描述而变得更加显而易见，如附图中所图示的。附图说明图1是供给了本领域已知的DC/DC转换器并利用了PWM切换的电压限制设备的燃料电池堆的简化示意框图。图2是用于图1的DC/DC转换器的现有技术控制策略的简化图。图3供给使用本文中的控制策略的DC/DC转换器的燃料电池堆的简化示意框图。图4是图3的控制策略中所测试的信号的简化示意图示。图5是用于图3的DC/DC转换器的本控制策略的简化图。图6是包括用于车辆的电动马达的用于图3的改进转换器的负载的简化示意框图。图7是包括电话交换台的用于图3的改进转换器的负载的简化示意框图。图8是实施本程式(modality)的状态机的图示。图9是在不控制输出电压的系统中实施本程式的状态机的图示。图10-12是图8相应状态的简化示意图。图13是本控制策略的简化图。具体实施方式采用本文中提供的控制策略的系统处于图3中所图示的燃料电池发电站系统15a内。图3和图1之间的显著区别在于电压限制辅助负载29和VLD控制器34是不存在的。重要的区别是，DC/DC转换器10a具有对其控制器11a的附加输入，其包括线路50上的燃料电池堆输出限制信号VcelLIM。图4为了清楚的目的图示出信号Vcel、Icel、Vout和Iout，其被提供给控制器11a，在那里它们在图5中的测试3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，其特征在于：通过以一定的方式操作DC/DC转换器来防止正操作所述DC/DC转换器的DC功率源的临界参数超过安全限制值，该方式用于变更DC源的功率输出以保持所述临界参数的值低于所述安全限制值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种控制DC功率源并提供功率到DC/DC转换器的方法，其特征在于：通过以一定的方式操作所述DC/DC转换器来防止正操作所述DC/DC转换器的所述DC功率源的临界参数超过安全限制值，该方式用于变更DC功率源的功率输出以保持所述临界参数的值低于所述安全限制值，其中，从由附接到所述DC/DC转换器的负载所正要求的功率输出变更所述DC功率源的功率输出是以在所述DC功率源的附加临界参数的值中或所述DC/DC转换器的临界参数的值中不存在过剩为条件，以及其中所述方式进一步包括：a）确定所述临界参数的限制值是否已被超过，并且如果是，在一定方向上引起所述DC/DC转换器的输出中的第一改变，所述第一改变将使所述临界参数将不超过所述限制值，b）确定所述DC/DC转换器的第二临界参数的值是否超过第二限制值，并且如果是，改变所述DC/DC转换器的控制以代替所述第一改变引起在所述DC/DC转换器的输出中的第二改变，所述第二改变将使所述第二临界参数将不超过所述第二限制值，c）确定所述DC功率源的第三临界参数的值是否超过第三限制值，并且如果是，改变所述DC/DC转换器的控制以代替所述第一改变或所述第二改变引起在所述DC/DC转换器的输出中的第三改变，所述第三改变将使所述第三临界参数将不超过所述第三限制值。2.根据权利要求1所述的方法，进一步的特征在于：从由附接到所述DC/DC转换器的负载所正要求的功率输出变更所述DC功率源的功率输出仅在所述DC/DC转换器的负载以一定的方式改变时发生，该方式趋于致使所述临界参数的值将超过所述限制值。3.根据权利要求1所述的方法，进一步的特征在于：所述DC功率源是燃料电池发电站。4.根据权利要求3所述的方法，进一步的特征在于：所述DC功率源的临界参数是所述燃料电池发电站的燃料电池堆的电池电压。5.根据权利要求4所述的方法，进一步的特征在于：从由附接到所述DC/DC转换器的负载所要求的功率输出变更功率输出包括增加功率输出。6.根据权利要求3所述的方法，进一步的特征在于：从由附接到所述DC/DC转换器的负载所要求的功率输出变更功率输出是以不存在燃料电池堆输出电流或DC/DC转换器输出电流的值的对应限...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·瓦里贡达，D·F·奥尔洛夫斯基，
申请(专利权)人：百拉得动力系统公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA
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