[發明專利]一種高溫SOFC電動汽車能量管理智能控制系統及方法

有效

• 申請號: 201711431447.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108099670B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 陸玉正;顏森林
• 申請（專利權）人: 南京曉莊學院
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L58/31;B60L58/34;H01M8/04007;H01M8/04225
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發明公開了一種高溫SOFC電動汽車能量管理智能控制系統及方法，該系統包括燃料電池堆、能量傳輸模塊、驅動模塊、能量儲存模塊、充電模塊、加熱模塊、氧化劑供給系統、燃料系統及控制模塊；燃料電池堆通過能量傳輸模塊與驅動模塊連接，并通過充電模塊與能量儲存模塊連接，還與氧化劑供給系統連接；能量存儲模塊通過能量傳輸模塊與驅動模塊連接，并通過加熱模塊與燃料電池堆連接，控制模塊用于控制整個系統的工作狀態。本發明電動汽車的能量由高溫SOFC和超級電容共同供電，通過模糊控制實現能量的高效、穩定的傳輸與轉換。同時，高溫SOFC的運行溫度采用模糊控制算法，實現溫度可靠控制。

技術領域

本發明涉及燃料電池能量控制裝置及控制方法，特別是涉及一種高溫SOFC電動汽車能量管理智能控制系統及方法。

背景技術

隨著經濟和科技的發展，世界各國都在大力發展電動汽車。英國計劃2040年全面停止燃油汽車，中國長安股份汽車有限公司計劃2025年停止生產燃油汽車，因此電動汽車將迎來全面大發展時期。亞洲電動汽車之父-陳清泉院士提出電動汽車發展經歷的幾個階段。首先是混合動力電動汽車，如豐田普銳斯混合動力電動汽車，目前這種混動技術在日本非常流行，豐田、本田很多車型都采用這種技術，目前該技術已經非常成熟，美國、歐洲其他車型也在使用該技術。其次是電動汽車，目前較為代表的車型是特斯拉電動汽車，我國也在大力推行電動汽車項目。

但是，陳清泉院士指出，電動汽車最終發展的產品是燃料電池汽車。因為目前的電動汽車需要充電，我國電能的來源主要還是來自火力發電，同時充電問題也非常困難。而燃料電池電動汽車，就像每臺汽車上安裝一臺高效率的發電機，最終解決動力問題。

但是燃料電池技術受到成本、技術等難題，還處于研發階段，特別是高溫固體氧化物燃料電池，高溫固體氧化物燃料電池效率非常高。將高溫固體氧化物燃料電池系統應用到電動汽車中有熱能、發電、用電等能源轉換過程，系統較為復雜，能量控制尤為重要。

發明內容

發明目的：針對上述現有的電動汽車充電設備存在的不足，本發明的目的是提供一種高溫SOFC電動汽車能量管理智能控制系統及方法，基于燃料電池技術與超級電容技術，實現電動汽車高效能量管理控制。

技術方案：本發明的一種高溫SOFC電動汽車能量管理智能控制系統，該系統包括：燃料電池堆、能量傳輸模塊、驅動模塊、能量儲存模塊、充電模塊、加熱模塊、氧化劑供給系統、燃料系統及控制模塊；所述燃料電池堆通過能量傳輸模塊與驅動模塊連接，并通過充電模塊與能量儲存模塊連接，所述燃料電池堆還與氧化劑供給系統連接；所述能量存儲模塊通過能量傳輸模塊與驅動模塊連接，并通過加熱模塊與燃料電池堆連接，所述控制模塊用于控制整個系統的工作狀態。

進一步的，所述燃料電池堆為高溫固體氧化物燃料電池堆，其包括：燃料電池堆本體、保溫層和電加熱層；

所述燃料電池堆本體外部安裝電加熱器，電加熱器的外部安裝保溫層；所述燃料電池堆上還設置有正極、負極、氧化劑進口、氧化劑出口、燃料進口以及燃料出口

所述燃料電池堆的正負極通過能量傳輸模塊與驅動模塊連接，并通過充電模塊與能量儲存模塊的正負極連接，所述燃料電池堆的氧化劑進口和氧化劑出口與氧化劑供給系統連接。

更進一步的，所述燃料系統包括氫氣儲存罐，所述氫氣儲存罐通過電控閥門與所述燃料電池堆的燃料出口連接。

進一步的，所述能量傳輸模塊包括雙向DC/DC變換器和雙向DC/AC變換器，所述雙向DC/AC變換器的正極與燃料電池堆的正極連接，中間串聯電力二極管，所述雙向DC/AC變換器的負極與燃料電池堆的負極連接；所述雙向DC/AC變換器的正負極與能量儲存模塊的正負極并聯，中間串聯雙向DC/DC變換器；所述雙向DC/AC變換器的輸出端與驅動模塊的電源端口連接。