[發明專利]一種燃料電池動力系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202110850130.4
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113352947A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 王彥波
• 申請（專利權）人: 濰柴動力股份有限公司;濰柴新能源科技有限公司
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L58/40;B60L15/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 周初冬

本申請公開了一種燃料電池動力系統及其控制方法，燃料電池動力系統包括：驅動電機、系統控制器、多個燃料電池、并聯協調模塊、DC/DC功率轉換器；每個燃料電池的陰極和陽極分別與并聯協調模塊的一組輸入端連接；一組輸入端包括陰極和陽極，陰極通過一個逆阻型IGBT與并聯協調模塊的正極連接，陽極與負極連接；并聯協調模塊的正極和負極分別與DC/DC功率轉換器連接；DC/DC功率轉換器的輸出端與驅動電機連接；系統控制器分別與驅動電機、各個燃料電池、并聯協調模塊、DC/DC功率轉換器連接，用于控制驅動電機的輸出需求扭矩、根據需求功率設置燃料電池的電流和DC/DC功率轉換器的輸出功率、控制逆阻型IGBT。

技術領域

本申請涉及電池動力系統技術領域，特別涉及一種燃料電池動力系統及其控制方法。

背景技術

將燃料電池與動力電池(鋰電池)相結合的混合動力系統應用于重型商用車可以實現高效的節能減排。但是能夠滿足單個大功率燃料電池需求的零部件技術成熟度不高，從而嚴重制約燃料電池在重型商用車領域的推廣應用。

現今，開始嘗試將多個燃料電池直接進行串聯，或者將多個燃料電池直接進行并聯，組成一個大功率的燃料電池動力系統，從而解決單個燃料電池功率不足的問題。然后，再將組成的大功率的燃料電池動力系統將與動力電池相結合，實現大功率的混合動力系統，從而滿足重型商用車的大功率需求。

但是，多個燃料電池進行串聯時，所串聯的燃料電池的個數的變化會導致輸入電壓的變化，從而導致外部用電元件電壓范圍過大，導致許多用電元件無法適用的情況。而采用多個燃料電池并聯的方式，因為燃料電池的電壓會存在差異，所以燃料電池在接入電路時，會出現反極現象，導致燃料電池的性能快速衰退。也因此，現今主要都專注解決功率不足的問題，缺乏對大功率燃料電池系統的功率的有效控制方式。

發明內容

基于上述現有技術的不足，本申請提供了一種燃料電池動力系統及其控制方法，以解決現有技術缺乏可靠的可控大功率燃料電池動力系統的問題。

為了實現上述目的，本申請提供了以下技術方案：

本申請第一方面提供了一種燃料電池動力系統，包括：

驅動電機、系統控制器、多個燃料電池、并聯協調模塊、DC/DC功率轉換器；

每個所述燃料電池的陰極和陽極分別與所述并聯協調模塊的一組輸入端連接；其中，所述并聯協調模塊的一組輸入端包括陰極和陽極，且陰極通過一個逆阻型IGBT與所述并聯協調模塊的正極連接，陽極與所述并聯協調模塊的負極連接；

所述并聯協調模塊的正極和負極分別與所述DC/DC功率轉換器的輸入端連接；

所述DC/DC功率轉換器的輸出端與所述驅動電機連接；

所述系統控制器分別與所述驅動電機、各個所述燃料電池、所述并聯協調模塊、所述DC/DC功率轉換器連接，用于控制驅動電機的輸出需求扭矩、根據需求功率設置所述燃料電池的電流和所述DC/DC功率轉換器的輸出功率、以及控制所述并聯協調模塊中的逆阻型IGBT。

可選地，在上述的燃料電池動力系統中，所述系統控制器，包括：電機控制器、總成控制器以及燃料電池控制器。

其中，所述系統控制器分別與所述驅動電機、各個所述燃料電池以及并聯協調模塊連接，包括：

所述總成控制器分別與所述電機控制器和所述燃料電池控制器連接，用于將向電機控制器發送需求扭矩，以及向燃料電池控制器發送發電功率需求；

所述電機控制器的輸出端與所述驅動電機的輸入連接，輸入端與所述DC/DC功率轉換器的輸出端；

所述燃料電池控制器的輸出端分別連接各個所述燃料電池、所述并聯協調模塊以及所述DC/DC功率轉換器。