[發(fā)明專利]一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路

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• 申請日: 2022-11-22
• 公開（公告）號: CN115863708A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 丁帥;陳海濤;黃軍;靳洋;王磊;苗偉童;甘雨朋;王東
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M8/04858
• 分類號: H01M8/04858
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 徐曉艷

1.一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，包括阻抗監(jiān)測裝置、最大功率跟蹤模塊、DC/DC轉換器；

燃料電池輸出正負極連接至DC/DC轉換器功率輸入端，阻抗監(jiān)測裝置檢測端連接至燃料電池輸出正負極，阻抗監(jiān)測裝置通信端與最大功率跟蹤模塊通信接口相連，DC/DC轉換器通信端與最大功率跟蹤模塊的通信接口相連；

阻抗監(jiān)測裝置對燃料電池的阻抗進行監(jiān)測，得到燃料電池當前的內阻值；最大功率跟蹤模塊通過DC/DC轉換器進行燃料電池輸出電壓或電流檢測，最大功率跟蹤模塊根據(jù)燃料電池當前的內阻值和燃料電池當前輸出的電壓電流確定燃料電池的最大輸出功率點，控制DC/DC轉換器的輸入電流，DC/DC轉換器在最大功率跟蹤模塊的控制下將燃料電池的電流控制在最大功率點。

2.一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，包括阻抗監(jiān)測裝置、最大功率跟蹤模塊、DC/DC轉換器；

燃料電池輸出正負極連接至DC/DC轉換器功率輸入端，阻抗監(jiān)測裝置檢測端連接至燃料電池輸出正負極，阻抗監(jiān)測裝置通信端與最大功率跟蹤模塊通信接口相連，DC/DC轉換器通信端與最大功率跟蹤模塊的通信接口相連；

阻抗監(jiān)測裝置對燃料電池的阻抗進行監(jiān)測，得到燃料電池當前的內阻值；最大功率跟蹤模塊通過阻抗監(jiān)測模塊進行燃料電池輸出電壓或電流檢測，最大功率跟蹤模塊根據(jù)燃料電池當前的內阻值和燃料電池當前輸出的電壓電流確定燃料電池的最大輸出功率點，控制DC/DC轉換器的輸入電流；DC/DC轉換器在最大功率跟蹤模塊的控制下將燃料電池的電流控制在最大功率點。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，所述阻抗監(jiān)測裝置為Fluke BT500、HIOKI 13560之一。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，所述最大功率跟蹤模塊的硬件組成包括：阻抗監(jiān)測通信接口、DC/DC通信接口、最大功率計算模塊、上位機通信接口和供電模塊；

阻抗監(jiān)測裝置將檢測到的阻抗信息通過阻抗監(jiān)測通信接口送往最大功率計算模塊，最大功率計算模塊得到燃料電池的最大輸出功率點后通過DC/DC通信接口與DC/DC轉換器進行通信，控制DC/DC轉換器的輸入電流，上位機通信接口實現(xiàn)最大功率計算模塊與上位機之間的通信；供電模塊為阻抗測量通信接口、DC/DC通信接口、最大功率計算模塊、上位機通信接口提供供電。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，所述最大功率計算模塊根據(jù)燃料電池內阻值和燃料電池輸出電壓、電流進行計算后對DC/DC轉換器的輸入電流進行控制，實現(xiàn)對燃料電池輸出最大功率跟蹤。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，所述最大功率計算模塊根據(jù)燃料電池內阻值和燃料電池輸出電壓、電流進行計算，方式如下：

步驟1、最大功率跟蹤模塊定時與阻抗監(jiān)測模塊通信得到燃料電池內阻r；

步驟2、最大功率跟蹤模塊根據(jù)燃料電池輸出電壓U和電流I計算得到燃料電池最大功率點電流I_mpp＝(U+I×r)/2r；

步驟3、如果II_mpp，那么最大功率跟蹤模塊通過通信控制DC/DC轉換器的輸入電流恒流設定值不變；如果I≥I_mpp，那么最大功率跟蹤模塊通過通信控制DC/DC轉換器的輸入電流恒流設定值為I_mpp。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，DC/DC轉換器對DC/DC轉換器的輸入電流進行恒流控制。

8.根據(jù)權利要求1或2所述的一種燃料電池最大功率跟蹤控制電路，其特征在于，所述阻抗監(jiān)測裝置采用交流注入法進行阻抗監(jiān)測，并且在對燃料電池的阻抗進行監(jiān)測時注入電流小于0.1A。

9.基于權利要求1的一種燃料電池最大功率跟蹤控制方法，其特征在于，包括步驟：

步驟1、最大功率跟蹤模塊與阻抗監(jiān)測模塊通信得到燃料電池內阻r；

步驟2、最大功率跟蹤模塊與DC/DC轉換器通信得到燃料電池輸出電壓U和電流I；

步驟3、最大功率計算模塊接收燃料電池內阻r、燃料電池輸出電壓U和電流I，計算得到燃料電池最大功率點電流I_mpp＝(U+I×r)/2r；

步驟4、調節(jié)DC/DC轉換器的輸入電流：如果II_mpp，最大功率計算模塊通過通信控制DC/DC轉換器的輸入電流恒流設定值不變；如果I≥I_mpp，最大功率計算模塊通過通信控制DC/DC轉換器的輸入電流恒壓設定值為I_mpp。

步驟5、重復步驟1-4。