[發明專利]一種可控制輸出功率的化學電源輸出控制系統和方法

在審

• 申請號: 202211275732.2
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115548387A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 麥建明;唐厚聞;白云飛;王淼
• 申請（專利權）人: 上海氫晨新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04537
• 分類號: H01M8/04537;H01M8/04858;H01M8/04992
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 夏健君

本發明涉及一種可控制輸出功率的化學電源輸出控制系統和方法，系統包括化學電源、輸出控制電路、化學電源輸出電流傳感器和化學電源輸出電壓傳感器；采用化學電源輸出電流傳感器的測量數據或根據該測量數據計算得到的一類變量，作為第一輸入；采用化學電源輸出電壓傳感器的測量數據或根據該測量數據計算得到的二類變量，作為第二輸入；控制變量改變輸出控制電路的狀態參數，從而改變第一輸入和第二輸入；當第一輸入和第二輸入的實際值偏離預設的特性曲線，則根據偏離方向與大小，調整控制變量，使得化學電源的輸出測量數據回到特性曲線上。與現有技術相比，本發明實現了毫秒級響應時間，同時提升了系統響應速度、化學電源運行的穩定性和使用壽命。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其是涉及一種可控制輸出功率的化學電源輸出控制系統和方法。

背景技術

典型的化學電源動力系統架構包括化學電源、輸出控制電路和化學電源的反應環境供給組件，而化學電源的反應環境供給組件一般響應速度較低，在動態工況下，化學電源的反應環境要達到理想狀態需要毫秒級響應時間，現有方案難以實現。

例如氫燃料電池動力系統架構包括氫燃料電池、FDC(燃料電池輸出直流變壓器)、鋰電池、氫氣回路組件和空氣回路組件等；該系統中，氫氣回路組件如噴射器、引射器、循環泵等，空氣回路組件如背壓閥、空壓機、增濕器等響應速度較低，而且整堆的陰極和陽極流場空間較大，因此在動態工況下，整堆的陰陽極氣體壓力、流量等要達到理想狀態需要秒級響應時間。

現有的輸出電能控制策略采用恒流、恒壓、恒功率等控制策略，如通過上位機控制化學電源的反應環境供給組件對化學電源進行輸入調整，而輸出控制電路實時調整化學電源的輸出，使得化學電源的輸出保持將電流或電壓或功率維持在某一恒定值進行輸出。

此類輸出功率控制過程需要等待化學電源的反應環境供給組件的響應時間，響應速度較低，在動態加減載工況下化學電源的實際輸出就會明顯偏離原設定的伏安特性曲線，容易導致化學電源輸出性能波動，影響化學電源運行的穩定性和使用壽命。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在現有的輸出電能控制策略采用恒流、恒壓、恒功率等控制策略，在動態加減載工況下響應速度慢且容易導致化學電源輸出性能波動的缺陷而提供一種可控制輸出功率的化學電源輸出控制系統和方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

根據本發明的一個方面，提供了一種可控制輸出功率的化學電源輸出控制系統，包括化學電源、輸出控制電路、化學電源輸出電流傳感器和化學電源輸出電壓傳感器；

采用化學電源輸出電流傳感器的測量數據或根據該測量數據計算得到的一類變量，作為輸出控制電路的第一輸入；

采用化學電源輸出電壓傳感器的測量數據或根據該測量數據計算得到的二類變量，作為輸出控制電路的第二輸入；

在化學電源狀態參數不變的情況下，通過改變所述輸出控制電路的控制變量，進而改變化學電源的輸出，主動控制第一輸入和第二輸入的變化，其中第一輸入和第二輸入的連續變化對應關系為等狀態曲線；

所述化學電源輸出控制系統具有預設的特性曲線，該預設的特性曲線確定了所述化學電源輸出控制系統的第一輸入和第二輸入之間的對應關系；

當系統處于任一條與預設的特性曲線相交的等狀態曲線上，若所述第一輸入和第二輸入的實際值偏離預設的特性曲線，則根據偏離方向與偏離大小，對所述控制變量進行負反饋控制，使得第一輸入和第二輸入回到預設的特性曲線上。

進一步地，所述一類變量為化學電源輸出電流或化學電源輸出電流密度，或由此計算得到變量。

進一步地，所述二類變量為化學電源輸出電壓、化學電源輸出功率或化學電源內阻補償輸出電壓，或由此計算得到變量。