本发明专利技术涉及用于控制燃料电池的电力的系统和方法。所述系统包括：燃料电池、负载装置、电池堆控制器和负载控制器，所述负载装置电连接至燃料电池；所述电池堆控制器配置为基于燃料电池的当前输出电流来设定电池堆限制电流，所述电池堆限制电流配置为基于燃料电池的输出电压来限制燃料电池的输出电流；所述负载控制器配置为基于设定的电池堆限制电流来设定消耗限制电流，所述消耗限制电流配置为限制负载装置的消耗电流，所述负载控制器配置为将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。耗限制电流的值。耗限制电流的值。
【技术实现步骤摘要】
用于控制燃料电池的电力的系统和方法
[0001]本专利技术涉及一种用于控制燃料电池的电力的系统和方法，其能够在负载装置需要高输出时防止燃料电池的输出电压下降。
技术介绍
[0002]燃料电池是指电池，也就是说，一种将由燃料的氧化而产生的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池与化学电池的基本相似之处在于燃料电池利用氧化和还原反应。然而，燃料电池与化学电池的不同之处在于，持续地从外部供应反应物，并且持续地将反应生成物移除到系统的外部，这与在封闭的系统中进行电池反应的化学电池不同。近来，燃料电池发电系统已经商业化，并且由于燃料电池的反应生成物是纯水，因此正在积极进行研究以将燃料电池用作车辆的环保能源。
[0003]燃料电池系统包括：通过化学反应来产生电能的燃料电池堆、向燃料电池堆的空气电极供应空气的空气供应装置，以及向燃料电池堆的氢气电极供应氢气的燃料供应装置。也就是说，向燃料电池堆的空气电极(阴极)供应含有氧气的空气，并且向燃料电池堆的氢气电极(阳极)供应氢气。
[0004]质子交换膜/聚合物电解质膜燃料电池(polymer electrolyte membrane fuel cell，PEMFC)通过氧气与氢气之间的化学反应来发电，另外还产生热量和水。PEMFC的化学反应式如下。
[0005][0006]燃料电池堆的耐久性随着燃料电池堆的使用而因可逆或不可逆的劣化而劣化，基于BOL(birth of life)性能来控制燃料电池的供电。因此，当耐久性随着燃料电池堆的实际使用而使劣化时，即使需要相同的电流，提供的电压也相对较低。由于这个原因，连接至燃料电池堆的负载装置的电压变低，负载装置无法正常工作。
[0007]在
技术介绍
部分解释的前述内容仅旨在帮助理解本专利技术的
技术介绍
，而并不旨在意味着本专利技术落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
技术实现思路
[0008]因此，本专利技术已经考虑到现有技术中出现的上述问题，并且本专利技术旨在提供一种用于控制燃料电池的电力的系统和方法，其能够考虑燃料电池的耐久性变差来防止燃料电池的输出电压下降。
[0009]根据一个方面，用于控制燃料电池的电力的系统可以包括：燃料电池、负载装置、电池堆控制器和负载控制器，所述负载装置电连接至燃料电池；所述电池堆控制器配置为基于燃料电池的当前输出电流来设定电池堆限制电流，所述电池堆限制电流配置为基于燃料电池的输出电压来限制燃料电池的输出电流；所述负载控制器配置为基于设定的电池堆限制电流来设定消耗限制电流，所述消耗限制电流配置为限制负载装置的消耗电流，所述负载控制器配置为将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。
[0010]仅当燃料电池的输出电压等于或低于预设的参考电压时，电池堆控制器可以基于燃料电池的当前输出电流来设定基于燃料电池的输出电压的电池堆限制电流。
[0011]电池堆控制器可以将燃料电池的等于或低于预设的参考电压的电压范围划分为多个区间，并且在划分的区间之间转变时基于燃料电池的当前输出电流来针对每个区间设定电池堆限制电流。
[0012]在多个划分的区间中电压最低的区间中，电池堆控制器可以将基于燃料电池的输出电压而预设的电流设定为电池堆限制电流。
[0013]系统可以进一步包括：蓄电池和蓄电池控制器，所述蓄电池电连接在燃料电池与负载装置之间；所述蓄电池控制器配置为将蓄电池的放电电流限制为等于或低于放电限制电流的值。
[0014]负载控制器可以通过将放电限制电流与设定的电池堆限制电流相加来设定消耗限制电流。
[0015]蓄电池控制器可以基于蓄电池的电量状态(state of charge，SOC)、放电限制电流或最长放电时间来确定蓄电池是否能够辅助电力，并且仅当蓄电池无法辅助电力时，负载控制器可以将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。
[0016]可以基于蓄电池的温度或电量状态来确定放电限制电流。
[0017]所述系统可以进一步包括：辅助机械装置和辅助设备(balance of plant，BOP)控制器，所述辅助机械装置电连接在燃料电池与负载装置之间；所述辅助设备(BOP)控制器配置为对被预测为要被辅助机械装置所消耗的预测的消耗电流进行预测，所述负载控制器可以通过将设定的电池堆限制电流减去预测的消耗电流来设定消耗限制电流。
[0018]辅助机械装置可以包括电机装置，BOP控制器可以基于电机装置的当前每分钟转数(RPM)与指令RPM之间的差来对预测的消耗电流进行预测。
[0019]根据另一个方面，提供了用于控制燃料电池的电力的方法，所述方法包括：基于燃料电池的当前输出电流来设定电池堆限制电流，所述电池堆限制电流配置为基于燃料电池的输出电压来限制燃料电池的输出电流；基于设定的电池堆限制电流来设定消耗限制电流，所述消耗限制电流配置为限制负载装置的消耗电流；将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。
[0020]所述方法可以进一步包括：在设定电池堆限制电流之前，将燃料电池的输出电压与预设的参考电压进行比较，其中在设定电池堆限制电流中，仅当燃料电池的输出电压等于或低于预设的参考电压时，基于燃料电池的当前输出电流来设定基于燃料电池的输出电压的电池堆限制电流。
[0021]在设定电池堆限制电流中，可以将等于或低于燃料电池的预设的参考电压的电压范围划分为多个区间，并且可以在划分的区间之间转变时基于燃料电池的当前输出电流来针对每个区间设定电池堆限制电流。
[0022]在设定电池堆限制电流中，在多个划分的区间中电压最低的区间中，可以将基于燃料电池的输出电压而预设的电流设定为电池堆限制电流。
[0023]所述方法可以进一步包括：在设定消耗限制电流之前，确定放电限制电流，所述放电限制电流用于限制电连接在燃料电池与负载装置之间的蓄电池的放电电流，其中，在设定消耗限制电流中，可以通过将确定的放电限制电流与设定的电池堆限制电流相加来设定
消耗限制电流。
[0024]在确定放电限制电流中，可以基于蓄电池的温度或电量状态来确定放电限制电流。
[0025]所述方法可以进一步包括：在控制负载装置的消耗电流之前，基于蓄电池的电量状态(SOC)、放电限制电流或最长放电时间来确定蓄电池是否可以辅助电力，其中在控制负载装置的消耗电流中，仅当蓄电池无法辅助电力时，将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。
[0026]所述方法可以进一步包括：对被预测为要被电连接在燃料电池与负载装置之间的辅助机械装置所消耗的预测的消耗电流进行预测，其中，在设定消耗限制电流中，通过将设定的电池堆限制电流减去预测的消耗电流来设定消耗限制电流。
[0027]辅助机械装置可以包括电机装置，在对预测的消耗电流进行预测中，可以基于电机装置的当前RPM与指令RPM之间的差来对预测的消耗电流进行预测。
[0028]为实现本专利技术的上述目的，一种按照根据本专利技术的用于控制燃料电池的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于控制燃料电池的电力的系统，所述系统包括：燃料电池；负载装置，其电连接至所述燃料电池；电池堆控制器，其配置为基于燃料电池的当前输出电流来设定电池堆限制电流，所述电池堆限制电流配置为基于燃料电池的输出电压来限制燃料电池的输出电流；以及负载控制器，其配置为基于设定的电池堆限制电流来设定消耗限制电流，所述消耗限制电流配置为限制负载装置的消耗电流，所述负载控制器配置为将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。2.根据权利要求1所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，仅当燃料电池的输出电压等于或低于预设的参考电压时，所述电池堆控制器基于燃料电池的当前输出电流来设定基于燃料电池的输出电压的电池堆限制电流。3.根据权利要求2所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，所述电池堆控制器将燃料电池的等于或低于预设的参考电压的电压范围划分为多个区间，并且在划分的区间之间转变时基于燃料电池的当前输出电流来针对每个区间设定电池堆限制电流。4.根据权利要求3所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，在多个划分的区间中电压最低的区间中，所述电池堆控制器将基于燃料电池的输出电压预设的电流设定为电池堆限制电流。5.根据权利要求1所述的用于控制燃料电池的电力的系统，进一步包括：蓄电池，其电连接在燃料电池与负载装置之间；和蓄电池控制器，其配置为将蓄电池的放电电流限制为等于或低于放电限制电流的值。6.根据权利要求5所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，所述负载控制器通过将放电限制电流与设定的电池堆限制电流相加来设定消耗限制电流。7.根据权利要求5所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，所述蓄电池控制器基于蓄电池的电量状态、放电限制电流或最长放电时间来确定蓄电池是否能够辅助电力，并且仅当蓄电池无法辅助电力时，所述负载控制器将负载装置的消耗电流控制为等于或低于设定的消耗限制电流的值。8.根据权利要求5所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，基于蓄电池的温度或电量状态来确定放电限制电流。9.根据权利要求1所述的用于控制燃料电池的电力的系统，进一步包括：辅助机械装置，其电连接在燃料电池与负载装置之间；和辅助设备控制器，其配置为对被预测为要被辅助机械装置所消耗的预测的消耗电流进行预测；其中，所述负载控制器通过将设定的电池堆限制电流减去预测的消耗电流来设定消耗限制电流。10.根据权利要求9所述的用于控制燃料电池的电力的系统，其中，所述辅助机械装置包括电机装置，所述辅助设备控制器基于电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑圣哲，朴孝镇，金大钟，廉翔喆，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：
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