【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池电堆输出控制方法及燃料电池系统
[0001]本专利技术涉及燃料电池系统及其控制方法，尤其是涉及燃料电池系统的能量管理以及电堆和蓄电池的电压匹配。
技术介绍
[0002]燃料电池具有高效清洁的特点，电堆是燃料电池发生电化学反应的部分，氢气通入电堆的阳极，空气或氧气通入电堆的阴极，在催化剂的作用下，氢气与氧气发生反应产生电能。由于燃料电池电堆的输出动态特性较差，因此系统中通常包括可充放电的蓄电池作为缓冲装置，当负载变化时，蓄电池提供短时间内的能量输出或吸收燃料电池输出的多余能量。同时，由于燃料电池电堆的电压范围较宽，电堆与蓄电池之间电压匹配一般采用功率变换器实现。
[0003]燃料电池系统中采样功率变换器的功率管理结构通常有两种，一种是将燃料电池电堆的输出连接到功率变换器，功率变换器的输出连接到蓄电池以及负载；另一种是燃料电池电堆的输出连接到负载，通过双向的功率变换器连接燃料电池的输出和蓄电池，两种结构的示意图分别如图1(a)和图1(b)所示。
[0004]由于燃料电池电堆电压和蓄电池电压不匹配，上述...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种燃料电池电堆输出控制方法，其特征在于，控制目标为通过控制燃料电池BOP运行状态使得在保证燃料电池电堆输出满足功率需求的前提下，燃料电池电堆输出电压与蓄电池电压相匹配，所述控制方法包括预存数据和运行控制两个过程：预存数据过程：确定不同BOP运行状态下燃料电池电堆的多个VI特性，一个VI特性表示在给定一个或多个燃料电池电堆控制参数下的电压
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电流关系，VI特性中的每一数据点代表不同燃料电池电堆控制参数下的燃料电池工作状态；所述多个BOP运行状态及对应VI特性在设计或标定时得到，并被预先存储在控制器中，供运行控制过程调动；运行控制过程中，控制器周期性执行以下步骤：S1、获取蓄电池SOC特性、蓄电池工作状态、燃料电池工作状态和负载功率需求；S2、根据蓄电池SOC特性、蓄电池工作状态、燃料电池工作状态、负载功率需求和预设控制策略计算燃料电池输出目标，所述预设控制策略为：当蓄电池SOC在预设范围内时，维持SOC不变，保持蓄电池电流在0附近，此时蓄电池既不放电也不充电；当蓄电池SOC高于预设范围时，减少燃料电池输出，增加蓄电池输出；当蓄电池SOC低于预设范围时，增加燃料电池输出，减少蓄电池输出或者反向对其进行充电；S3、根据步骤S2确定的燃料电池输出目标，结合预存的BOP运行状态及对应VI特性计算目标燃料电池电堆控制参数，并通过对BOP进行多维度状态控制实现控制目标。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆输出控制方法，其特征在于，所述燃料电池电堆控制参数包括燃料电池的空气流量、空气压力、空气湿度、氢气流量、氢气压力、冷却液流量、进入电堆的冷却液入口温度和出电堆的冷却液出口温度中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆输出控制方法，其特征在于，所述确定不同BOP运行状态下燃料电池电堆的多个VI特性时，以燃料电池电堆控制参数中的部分参数作为主要控制变量，其余参数作为跟随变量。4.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆输出控制方法，其特征在于，所述确定不同BOP运行状态下燃料电池电堆的多个VI特性时，以空气流量、空气压力、冷却液出口温度作为主要控制变量，其余参数作为跟随变量。5.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆输出控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据燃料电池的特性预设燃料电池的输出状态的上界和下界，若计算得到的燃料电池输出目标大于上界，则将上界作为输出目标，若计算得到的燃料电池输出目标小于下界，则将下界作为输出目标。6.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆输出控制方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡磊，
申请(专利权)人：上海挺淳新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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