燃料电池控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃料电池控制系统，其包括由至少一单个燃料电池并列连接而成的至少两个燃料电池组。燃料电池控制系统包括：单位级控制器，其用于控制所述单个燃料电池的输出；组级控制器，其基于所述燃料电池组内单个燃料电池的性能下降率，确定所述燃料电池组内单个燃料电池的输出分配；以及系统级控制器，其根据网格的电力需求，确定燃料电池系统的总输出，并对应所述总输出确定单个所述燃料电池组的输出分配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池控制系统
本专利技术涉及燃料电池的控制系统，更具体地，涉及一种通过层级地控制并列连接的多个燃料电池，从而实现稳定地管理系统的燃料电池的控制系统及其控制方法。
技术介绍
通常，燃料电池作为将燃料本身具有的能量转换成电能的装置，通常是一种以作为阳极(anode)和阴极(cathode)的一双电极及其之间的电解质的形式布置，而且通过离子化的燃料气体的电化学反应同时获得电和热的系统。高分子电解质燃料电池由于具有电流密度高、运行温度低、腐蚀及电解质耗损低的优点，初期的开发是用于军用或火箭的动力源，但是目前利用其输出密度高、装置简单可便于模块化的特点将其应用于汽车的动力源的研究正活跃地展开。最近，燃料电池作为应对电力不足的分散电源的必要性正受到关注。这种燃料电池相比于现有的内燃机效率高，作为大气污染源的氮氧化合物和亚硫酸化物的排放量低，且能够大量降低二氧化碳的排放量，从而具有较高的环保效果的优点。因此，电力部门开设了需求侧(demandresponse：DR)市场，并促进分散电源企业的电力市场参与度，并试行新再生能源义务配额制度(renewableportfoliostandard：RPS)，从而在建筑物等上设置燃料电池的示例正逐渐增加。最近，随着需求侧市场及新再生能源义务配额制度的增加，燃料电池的设置示例也随之增加，从而产生了对高容量的燃料电池的需求。如上所述，随着对高容量燃料电池需求的产生，需要一种通过连接多个燃料电池来满足使用者所需电量的系统。然而，如果通过连接多个燃料电池来满足使用者所需电量，则当控制器发生异常时，会导致多个燃料电池工作停止，很难做到有效的电力管理，因此需要一种能够对此进行集成管理的系统。
技术实现思路
技术问题本专利技术欲解决的问题是，提供一种燃料电池控制系统，当分布式燃料电池控制器中发生异常时，也能够使单个燃料电池工作。本专利技术欲解决的问题是，提供一种燃料电池控制系统，其将采用分布的控制器进行分组，按照各控制器分配各自承担的功能，从而减轻控制器的负担并提高运行的可靠性。技术方案根据本专利技术一实施例的一种燃料电池控制系统，其是包括由至少一单个燃料电池并列连接而成的至少两个燃料电池组的燃料电池系统的控制系统，所述燃料电池控制系统可包括：单位级控制器，其用于控制所述单个燃料电池的输出；组级控制器，其基于所述燃料电池组内单个燃料电池的性能下降率，确定所述燃料电池组内单个燃料电池的输出分配；以及系统级控制器，其根据网格的电力需求，确定燃料电池系统的总输出，并对应所述总输出确定各所述燃料电池组的输出分配。所述单位级控制器根据燃料、空气、水中的至少一个控制变量，控制单个燃料电池的输出，并能够维持所述单个燃料电池的温度、压力、流量中的至少一个监视变量。所述组级控制器从所述单位级控制器收集所述控制变量和所述监视变量，将收集的所述控制变量和所述监视变量加工成性能下降率、输出变化率和温度变化率中的至少一个数据，并可根据加工的所述数据确定所述单个燃料电池的输出分配。如果所述单位级控制器中发生错误，则所述组级控制器可停止相应单位级控制器控制的单个燃料电池的输出。如果所述组级控制器中发生错误，则所述单位级控制器将所述单个燃料电池的输出设定为最终设定值，并可维持所述燃料电池组的输出。或者，如果所述系统级控制器中发生错误，则所述组级控制器将所述燃料电池组的输出设定为最终设定值，并可维持所述燃料电池组的输出。根据本专利技术另一实施例的燃料电池控制方法，其是包括由至少一单个燃料电池并列连接而成的至少两个燃料电池组的燃料电池系统的控制方法，所述燃料电池控制方法可包括：根据网格的电力需求，确定燃料电池系统的总输出，并对应所述总输出确定各所述燃料电池组的输出分配的步骤；基于所述燃料电池组内单个燃料电池的性能下降率，确定所述燃料电池组内单个燃料电池的输出分配的步骤；以及控制所述单个燃料电池的输出的步骤。在确定所述单个燃料电池的输出分配的步骤中，将针对所述单个燃料电池的控制变量和监视变量加工成性能下降率、输出变化率和温度变化率中的至少一个数据，并可根据加工的所述数据确定所述单个燃料电池的输出分配。有益效果根据本专利技术的实施例，提供一种分布式燃料电池控制器中发生异常时也能够使单个燃料电池工作的燃料电池控制系统。根据本专利技术的实施例，提供一种对采用分布的控制器进行分组，按照各控制器分配应承担的功能,从而减轻控制器的负担，并提高运行可靠性的燃料电池控制系统。由此，通过在多重并列连接的燃料电池中采用分布式控制系统，从而在控制器不能运行的情况下仍能够维持整个发电系统的稳定运行。附图说明图1是根据本专利技术一实施例的燃料电池控制系统的控制方框图。图2是用于说明根据本专利技术一实施例的燃料电池控制方法的控制流程图。图3是用于说明根据本专利技术另一实施例的燃料电池控制方法的控制流程图。图4是用于说明根据本专利技术又一实施例的燃料电池控制方法的控制流程图。图5是用于说明根据本专利技术又一实施例的燃料电池控制方法的控制流程图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施例进行详细说明以使本专利技术所属
具有通常知识的技术人员容易理解。但是需要理解的是，以下说明并非旨在将本专利技术限定为特定的实施形态，而是用于旨在包含在本专利技术的技术思想及技术范围内的所有变形、等同物及替代物。当一构件被描述为与另一构件“连接”或者“接触”时，应理解为一构件能够与另一构件连接或者接触，也可以理解为它们之间存在其他的构件。相反，当一构件被描述为与另一构件“直接连接”或者“直接接触”时，则应理解为它们之间不存在其他的构件。本说明书中使用的术语仅用于描述特定的实施例的目的，而不是意图限制本专利技术。如在此所使用的，除非上下文另有清楚的指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解，当在本申请中使用术语“包含/包括”和/或“具有”时，所述术语表示说明书中记载的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在，但不排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合的存在或添加。除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，除非这里确切地定义，否则术语(诸如在常用词典中定义的那些术语)应被解释为具有与所述术语在相关领域的上下文中的含义一致的含义，而不会被理想化或过于正式地解释。本说明书中记载的术语“模块”是指处理特定的功能或者动作的一个单位，其可指硬件、软件或者硬件和软件的结合。本说明书和权利要求书中使用的术语或者用语不局限于以通常或者字典上赋予的含义进行解释，专利技术人为了以最佳的方式说明其自身的专利技术，能够对术语的概念进行适当的定义为原则，应以符合本专利技术的技术思想的含义和概念地进行解释。此外，对于使用的技术用语和科学用语如无不同的定义，则应具有本专利技术所属
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【技术保护点】
1.一种燃料电池控制系统，其是包括由至少一单个燃料电池并列连接而成的至少两个燃料电池组的燃料电池系统的控制系统，其特征在于，/n所述燃料电池控制系统包括：/n单位级控制器，其用于控制所述单个燃料电池的输出；/n组级控制器，其基于所述燃料电池组内单个燃料电池的性能下降率，确定所述燃料电池组内单个燃料电池的输出分配；以及/n系统级控制器，其根据网格的电力需求，确定燃料电池系统的总输出，并对应所述总输出确定各所述燃料电池组的输出分配。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181214 KR 10-2018-01616661.一种燃料电池控制系统，其是包括由至少一单个燃料电池并列连接而成的至少两个燃料电池组的燃料电池系统的控制系统，其特征在于，
所述燃料电池控制系统包括：
单位级控制器，其用于控制所述单个燃料电池的输出；
组级控制器，其基于所述燃料电池组内单个燃料电池的性能下降率，确定所述燃料电池组内单个燃料电池的输出分配；以及
系统级控制器，其根据网格的电力需求，确定燃料电池系统的总输出，并对应所述总输出确定各所述燃料电池组的输出分配。


2.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于，
所述单位级控制器根据燃料、空气、水中的至少一个控制变量，控制单个燃料电池的输出，
并维持所述单个燃料电池的温度、压力、流量中的至少一个监视变量。


3.如权利要求2所述的燃料电池控制系统，其特征在于，
所述组级控制器从所述单位级控制器收集所述控制变量和所述监视变量，
将收集的所述控制变量和所述监视变量加工成性能下降率、输出变化率和温度变化率中的至少一个数据，
并根据加工的所述数据确定所述单个燃料电池的输出分配。


4.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于，
如果所述单位级控制器中发生错误，则所述组级控制器停止相应单位级控制器控制的单个燃料电池的输出。


5.如权利要求1所述的燃料电池控制系统，其特征在于，
如果所述组级控制器中发生错误，则所述单位级控制器将所述单个燃料电池的输出设定为最终设定值，并维持所述燃料电池组的输出。


6.如权利要求1所述的燃料电池控制系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：张寅甲，李泰远，
申请(专利权)人：FCI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR