[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

本發明實施例提供了一種混合電池能源動力系統及其能源分配控制方法。所述系統包括：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；固體氧化物燃料電池系統與功率變換器連接，用于提供電源；鋰電池組與功率變換器并連，用于提供電源；功率變換器與能源管理控制器連接，用于抽取固體氧化物燃料電池系統的輸出功率；能源管理控制器，分別與固體氧化物燃料電池系統和鋰電池組連接，用于控制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。本發明實施例提供的混合電池能源動力系統及其能源分配控制方法，具有高效、穩定且耐用的特點。

技術領域

本發明實施例涉及高溫燃料電池和新能源技術領域，尤其涉及一種混合電池能源動力系統及其能源分配控制方法。

背景技術

固體氧化物燃料電池是一種工作在高溫(600～800℃)環境下的能量轉換裝置，通過電化學反應能夠直接將碳氫化合物中的化學能轉化為電能，沒有燃燒與機械傳動，具有安靜、清潔、高效率、長壽命，廣泛的燃料適用性和能量密度高等優點，被譽為最具前景的綠色發電技術之一。然而，固體氧化物燃料電池功率輸出特性軟(負載變化時，輸出功率變化大是為功率輸出特性軟，反之為功率輸出特性硬)、動態響應慢、啟動慢、無法滿足功率頻繁變化的負載，因此單獨使用固體氧化物燃料電池供電無法滿足實際生產和生活需求。由于鋰電池具有功率高，響應速度快等優點，因此采用固體氧化物燃料電池和鋰電池混合動力系統的方案可以充分發揮固體氧化物燃料電池和鋰電池的特點。在此基礎上，找到一種通過能量管理算法分配固體氧化物燃料電池和鋰電池輸出功率，固體氧化物燃料電池負責產生電能和提供負載平均功率，鋰電池負責維持總線電壓和提供負載瞬時功率，從而形成高效、穩定、長壽命的混合動力系統，并獲取該系統的有效控制方法，就成為業界廣泛關注的技術問題。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明實施例提供了一種混合電池能源動力系統及其能源分配控制方法及方法。

第一方面，本發明的實施例提供了一種混合電池能源動力系統，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。

進一步地，所述功率變換器，包括：直流功率變換器。

進一步地，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。

第二方面，本發明的實施例提供了一種混合電池能源動力系統的能源分配控制方法，應用于第一方面的各種混合電池能源動力系統中，包括：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。

進一步地，所述相應信號，包括：總線電壓、固體氧化物燃料電池功率輸出電壓、鋰電池組輸出電流、固體氧化物燃料電池輸出電流、負載電流、功率變換器輸出電流和固體氧化物燃料電池系統溫度。