[發明專利]混合電池能源動力系統及其能源分配控制方法

有效

• 申請號: 201910040422.4
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109888415B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 李曦;許元武;吳肖龍;仲小博;趙東琦;陳孟婷;薛滔;鄧忠華;蔣建華
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M12/08
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

1.一種混合電池能源動力系統，其特征在于，包括：

固體氧化物燃料電池系統、鋰電池組、功率變換器和能源管理控制器；

所述固體氧化物燃料電池系統，與所述功率變換器連接，用于提供電源；

所述鋰電池組，與所述功率變換器并連，用于提供電源；

所述功率變換器，與所述能源管理控制器連接，用于抽取所述固體氧化物燃料電池系統的輸出功率；

所述能源管理控制器，分別與所述固體氧化物燃料電池系統和鋰電池組連接，用于控制所述固體氧化物燃料電池系統和鋰電池組輸出電量，實現能源分配；

其中，所述能源管理控制器采樣相應信號，通過能源管理算法得到輸入燃料流量值、輸入空氣流量值和功率變換器的輸入電流值，并將所述輸入電流值發送至所述功率變換器，將所述輸入燃料流量值和輸入空氣流量值，發送至所述固體氧化物燃料電池系統；

所述功率變換器，根據接收的輸入電流值，直接控制所述固體氧化物燃料電池系統和間接控制鋰電池組的輸出電量，實現能源的分配控制；

所述通過能源管理算法得到功率變換器輸入電流值，包括：

其中，為功率變換器輸入電流值；v_b為總線電壓；v_sofc為固體氧化物燃料電池輸出電壓；v_oc^*為總線電壓設定值；E_b為總線電壓誤差；α、K_l和K_R為控制器的增益；i_l^*為保持鋰電池荷電狀態和跟蹤負載電流；為負載電阻的估計值；β為估計器增益；R_l為負載電阻，負載電阻R_l有界，R_l∈[R_l,min,R_l,max]；為負載電流誤差；為負載電導估計值；G_l,min和G_l,max為G_l的最小和最大值；t為時間；

所述通過能源管理算法得到輸入燃料流量值、輸入空氣流量值，包括：

其中，F_H2為輸入燃料流量值，F_air為輸入空氣流量值，F_H2,min和F_H2,max為F_H2的最小和最大值；F_air,min和F_air,max為F_air的最小和最大值；U_d為燃料利用率設定值；K_cell為由固體氧化物燃料電池大小決定的增益；為功率變換器輸入電流值；和為的最小和最大值；T_sofc為固體氧化物燃料電池系統溫度；為固體氧化物燃料電池系統設定工作溫度；k_i為控制器積分增益；k_p為控制器比例增益；F為法拉第常數。

2.根據權利要求1所述的混合電池能源動力系統，其特征在于，所述功率變換器，包括：

直流功率變換器。

3.根據權利要求1所述的混合電池能源動力系統，其特征在于，所述固體氧化物燃料電池系統，包括：

空氣供應子系統、燃料供應子系統、固體氧化物燃料電池、換熱器、燃燒室和高溫熱箱；

所述空氣供應子系統，與所述換熱器連接，用于向所述固體氧化物燃料電池供應空氣；

所述燃料供應子系統，與所述換熱器連接，用于向所述固體氧化物燃料電池供應燃料；

所述換熱器，與所述燃燒室連接，用于改變空氣和/或燃料的溫度；

所述燃燒室，與所述固體氧化物燃料電池連接，用于為未燃燒干凈的空氣和燃料提供繼續燃燒的場所；

所述固體氧化物燃料電池，與所述換熱器連接，用于接收空氣和燃料，并產生電能；

所述高溫熱箱，通過換熱器與所述空氣供應子系統和燃料供應子系統連接，用于盛裝所述固體氧化物燃料電池、換熱器和燃燒室。