一种可并联多套燃料电池的电源系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可并联多套燃料电池的电源系统及其控制方法，包含：控制子系统、依次连接的燃料电池子系统、DC/DC转换器、锂离子电池、逆变器；燃料电池子系统包含若干并联的燃料电池；锂离子电池通过DC/DC转换器进行电能输入，或进行电能输出，逆变器将电源系统的直流电逆变后输出至负载；控制子系统包含通过信号连接的主控制器、若干燃料电池控制器、锂离子电池控制器；锂离子电池控制器能够监测锂离子电池的SOC值；所述主控制器根据该SOC值，控制燃料电池的启停。每套小功率燃料电池工作时，只需要加载到额定功率下运行，工况不需要根据负载变化而变化；且对一套小功率燃料电池维修时，也不影响其他燃料电池的使用。也不影响其他燃料电池的使用。也不影响其他燃料电池的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种可并联多套燃料电池的电源系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及燃料电池电源系统领域，具体涉及一种可并联多套燃料电池的电源系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]电源系统的负载包含多种用电设备，由于燃料电池的动态响应性能较差，对不断变化的负载供电时，需要与锂电池混合使用，用锂电池良好的动态特性弥补燃料电池的不足。
[0003]电源系统主要由燃料电池子系统、电力转换子系统、锂离子电池子系统、逆变子系统和控制子系统等多领域子系统组成。通常燃料电池系统因负载需求不同需动态进行加载工况调整，频繁的进行工况调整和启停会减少燃料电池的使用寿命以及降低氢气利用率。燃料电池由于在不同工况调整下所生成的水和产生热是不同的，输出功率越大生成的水越多，产生的热也越多；其中，频繁的进行快速工况调整对维持燃料电池内部反应的水、热平衡提出较大的挑战，对燃料电池的使用寿命影响较大。
[0004]现有的燃料电池子系统的启停控制方法主要根据锂离子电池子系统BMS反馈给控制子系统的SOC值(State of Charge，剩余电量占总体可用电量的百分比)判断，由控制子系统对燃料电池子系统发出启动、加载、降载或停机等命令。由于负载在工作过程中，功率可能发生变化，导致燃料电池系统进行工况调整，频繁的工况调整使燃料电池的输出功率和温度反复呈现阶梯式上升或下降趋势，燃料电池温度变化无法稳定，水、热不平衡，加速燃料电池失效和寿命衰减。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有燃料电池系统由于负载需求不同需要的频繁工况调整，导致燃料电池失效和寿命衰减的问题，在原有单台套大功率燃料电池电源系统上，将燃料电池系统替换为并联的多套小功率燃料电池，提供一种可并联多套燃料电池的电源系统及其控制方法；从而避免原有的大功率燃料电池进行频繁的工况调整。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种可并联多套燃料电池的电源系统，包含：控制子系统、依次连接的燃料电池子系统、DC/DC转换器、锂离子电池、逆变器；
[0007]所述燃料电池子系统包含若干并联的燃料电池；所述DC/DC转换器用于将所述燃料电池的输出电压升高后，输出到所述锂离子电池；所述锂离子电池通过所述DC/DC转换器进行电能输入，并通过所述逆变器进行电能输出，所述逆变器将燃料电池经DC/DC转换器转换的直流电或锂离子电池输出的直流电逆变成交流电后输出至负载；
[0008]所述控制子系统包含:通过信号连接的主控制器、若干燃料电池控制器、锂离子电池控制器；所述锂离子电池控制器能够监测锂离子电池的SOC值；所述主控制器根据锂离子电池的SOC值，对所述燃料电池控制器发送指令信号，控制燃料电池的工作状态。
[0009]较佳地，所述控制子系统还包含分别与所述主控制器信号连接的DC/DC转换器控
制器、逆变器控制器。
[0010]较佳地，所述锂离子电池最大充放电倍率不小于5C。
[0011]较佳地，所述燃料电池子系统中，并联的燃料电池数量为2～10套。
[0012]较佳地，所述控制子系统还信号连接一报警指示灯。
[0013]对应地，本专利技术还公开了所述并联多套燃料电池的电源系统的控制方法，包含如下步骤：
[0014]S1，启动电源系统，所述锂离子电池控制器监测锂离子电池的SOC值信息并将该信息传输给所述主控制器；
[0015]S2，所述主控制器根据所述SOC值向控制子系统的燃料电池控制器和/或锂离子电池控制器传输信号，对电源系统进行自动控制，包含：
[0016]S2.1，若SOC＜p，锂离子电池控制器接收来自所述主控制器的信号，控制所述电源系统下电；其中，5％≤p≤15％；
[0017]S2.2，若SOC＞q，燃料电池控制器接收来自所述主控制器的信号，控制所述燃料电池子系统为待机状态；其中，75％≤q≤90％；
[0018]S2.3，若p≤SOC≤q，则燃料电池控制器接收来自所述主控制器的信号，控制启动至少一套所述燃料电池并加载到额定功率，用于对所述负载输出电压；其中，根据所述SOC值大小，调整所述燃料电池的启动数量，且所述燃料电池的启动数量与所述SOC值负相关。
[0019]较佳地，燃料电池的总套数为n，并分别记为第1～n套；步骤S2.3中，所述燃料电池的启动顺序为：随着所述SOC值逐渐减小，依次启动第1～n套燃料电池。
[0020]较佳地，p＝10％，q＝80％；n≥3时，步骤S2.3为：
[0021]若60％≤SOC≤q，则只启动第1套燃料电池；若50％≤SOC＜60％，则启动第1～(n
‑
2)套燃料电池；若40％≤SOC＜50％，则启动第1～(n
‑
1)套燃料电池；若p≤SOC＜40％，则启动全部燃料电池。
[0022]本专利技术的有益效果包含：
[0023](1)一套大功率的燃料电池系统成本过高、体积功率较低和维修性差，且由于工况调整，可能影响其使用寿命；但由多套标准小功率燃料电池并联较容易维修，每套小功率燃料电池工作时，只需要加载到额定功率下运行即可，工况不需要根据负载变化而不断变化；且对一套小功率燃料电池维修时，也不影响并联的其他燃料电池的使用；
[0024](2)多套燃料电池的并联使用保障了燃料电池始终在额定功率下稳定运行，减少燃料电池频繁启停造成的氢气吹扫排放，提高氢气利用率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的可并联多套燃料电池的电源系统示意图；
[0026]图2为本专利技术的多套燃料电池子系统的启停控制方法工作流程图。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]除非清楚地指出相反的，这里限定的每个方面或实施方案可以与任何其他一个或多个方面或一个或多个实施方案组合。特别地，任何指出的作为优选的或有利的特征可以与任何其他指出的作为优选的或有利的特征组合。
[0030]如图1所示，本专利技术提供了一种可并联多套燃料电池的电源系统，包含控制子系统和依次连接的燃料电池子系统、DC/DC转换器、锂离子电池、逆变器。
[0031]所述锂离子电池可通过所述DC/DC转换器进行电能输入实现对锂离子电池充电，也可以进行电能输出，所述逆变器将锂离子电池输出的直流电逆变成交流电后输出至负载。
[0032]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可并联多套燃料电池的电源系统，其特征在于，包含：控制子系统、依次连接的燃料电池子系统、DC/DC转换器、锂离子电池、逆变器；所述燃料电池子系统包含若干并联的燃料电池；所述DC/DC转换器用于将所述燃料电池的输出电压升高后，输出到所述锂离子电池；所述锂离子电池通过所述DC/DC转换器进行电能输入，并通过所述逆变器进行电能输出，所述逆变器将燃料电池经DC/DC转换器转换的直流电或锂离子电池输出的直流电逆变成交流电后输出至负载；所述控制子系统包含:通过信号连接的主控制器、若干燃料电池控制器、锂离子电池控制器；所述锂离子电池控制器能够监测锂离子电池的SOC值；所述主控制器根据锂离子电池的SOC值，对所述燃料电池控制器发送指令信号，控制燃料电池的工作状态。2.如权利要求1所述的可并联多套燃料电池的电源系统，其特征在于，所述控制子系统还包含：分别与所述主控制器信号连接的DC/DC转换器控制器、逆变器控制器。3.如权利要求1所述的可并联多套燃料电池的电源系统，其特征在于，所述锂离子电池最大充放电倍率不小于5C。4.如权利要求1所述的可并联多套燃料电池的电源系统，其特征在于，所述燃料电池子系统中，并联的燃料电池数量为2～10套。5.如权利要求1所述的可并联多套燃料电池的电源系统，其特征在于，所述控制子系统还信号连接一报警指示灯。6.一种如权利要求1～5中任意一项所述的并联多套燃料电池的电源系统的控制方法，其特征在于，包含如下步骤：S1，启动电源系统，所述锂离子电池控...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵邓玉，程龙，陆浩，曹文娟，刘海亮，朱荣杰，孙毅，王涛，
申请(专利权)人：航天氢能上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：