[發明專利]燃料電池多級功率輸出控制方法、系統及燃料電池系統

在審

• 申請號: 202211693544.1
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN115805849A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 謝佳平;朱維;李世征;匡金俊
• 申請（專利權）人: 海卓動力（北京）能源科技有限公司
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L50/72;B60L50/71;B60L3/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

本發明公開一種燃料電池多級功率輸出控制方法、系統及燃料電池系統，涉及燃料電池技術領域，方法包括：獲取燃料電池系統的電堆狀態信息；燃料電池系統包括電堆，電堆包括M個電堆單體組，且每個電堆單體組均包括N個電堆單體；獲取整車功率需求信息；根據電堆狀態信息和整車功率需求信息確定目標輸出功率；根據目標輸出功率確定目標電堆單體組數；目標電堆單體組數為電堆中用于輸出功率的電堆單體組的個數；根據目標電堆單體組數和電堆狀態信息確定各電堆單體組的輸出開關狀態。本發明能夠提高燃料電池系統的運行可靠性，延長燃料電池系統的使用壽命。

技術領域

本發明涉及燃料電池技術領域，特別是涉及一種燃料電池多級功率輸出控制方法、系統及燃料電池系統。

背景技術

燃料電池是一種通過非燃燒途徑將燃料的化學能轉化為電能的裝置，燃料電池與內燃機相比具有效率高、噪聲小、有害氣體排放少或無有害氣體排放等優點，因此正快速發展和應用在汽車領域，另外，發展燃料電池技術也被認為是應對全球能源危機和環境污染問題的重要途徑。目前，車用燃料電池系統會與動力電池或超級電容組合為復合電源系統裝載到汽車上，既解決了電動汽車充電時間長的問題，也滿足了汽車動力性、經濟性、環保性的要求。但是，汽車運行的復雜環境，頻繁且大范圍的功率波動，會加劇降低傳統電堆燃料電池的可靠性和使用壽命，也是制約車用燃料電池發展的最大阻礙。為了解決車用燃料電池在可靠性和使用壽命上存在的問題，世界各國的技術人員提出了不同的技術方案：如優化包含燃料電池復合電源系統拓撲結構和功率分配策略的技術，但是此技術有一定功率范圍限制并削弱了燃料電池在復合電源系統中的作用；另外如提高電堆膜電極可靠性的新材料技術，該類技術是提高燃料電池可靠性和壽命的通用性技術，但是未考慮和解決車用燃料電池系統復雜的運行工況，而且研發和驗證周期長、成本高。

發明內容

本發明的目的是提供一種燃料電池多級功率輸出控制方法、系統及燃料電池系統，以提高燃料電池系統的運行可靠性，延長燃料電池系統的使用壽命。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種燃料電池多級功率輸出控制方法，包括：

獲取燃料電池系統的電堆狀態信息；所述燃料電池系統包括電堆；所述電堆包括M個電堆單體組，且每個所述電堆單體組均包括N個電堆單體；所述電堆狀態信息包括：電堆單體編號、電堆單體的開路電壓、電堆單體的穩態電壓、電堆單體組編號以及電堆單體組的工作時長；

獲取整車功率需求信息；所述整車功率需求信息包括：整車開關指令、整車功率需求指令和工作模式；所述工作模式包括：動力型模式和經濟型模式；

根據所述電堆狀態信息和所述整車功率需求信息確定目標輸出功率；

根據所述目標輸出功率確定目標電堆單體組數；所述目標電堆單體組數為所述電堆中用于輸出功率的電堆單體組的個數；

根據所述目標電堆單體組數和所述電堆狀態信息確定各所述電堆單體組的輸出開關狀態。

可選地，所述根據所述電堆狀態信息和所述整車功率需求信息確定目標輸出功率，具體包括：

根據所述整車開關指令和所述整車功率需求指令確定整車需求功率；

根據所述電堆狀態信息確定最大可輸出功率；

根據所述工作模式確定工作模式對應的可輸出功率；

根據所述最大可輸出功率、所述整車需求功率和所述工作模式對應的可輸出功率確定目標輸出功率。

可選地，所述根據所述目標輸出功率確定目標電堆單體組數，具體包括：

以各所述電堆單體組的預計工作狀態滿足設定條件為目標，確定所述目標輸出功率的等級；

根據所述等級確定目標電堆單體組數。