[發明專利]一種燃料電池動力系統及其輸出功率控制方法

在審

• 申請號: 202310082765.3
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN115966732A
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 麥建明;白云飛;祝宇佳
• 申請（專利權）人: 上海氫晨新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/04111;H01M8/04992;H01M8/04537;B60L58/30;B60L58/40
• 代理公司: 上海格聯律師事務所 31412
• 代理人: 陳源源

1.一種燃料電池動力系統，其特征在于，包括燃料電堆單元、電池管理單元、儲能單元和空壓機，所述空壓機的出口與所述燃料電堆單元的空氣入口連通，用于向所述燃料電堆單元提供高壓空氣，所述電池管理單元分別與所述儲能單元、所述燃料電堆單元電連接，用于控制所述儲能單元、所述燃料電堆單元的輸出功率，所述儲能單元與所述空壓機電連接，所述儲能單元用于為所述空壓機提供電能，并存儲所述空壓機的多余電能。

2.根據權利要求1所述的燃料電池動力系統，其特征在于，所述燃料電池動力系統還包括輸出功率監測單元，所述輸出功率監測單元與所述電池管理單元電連接，并用于向所述電池管理單元傳遞輸出功率信號。

3.根據權利要求2所述的燃料電池動力系統，其特征在于，所述輸出功率監測單元還與所述空壓機電連接，并用于向所述空壓機傳遞輸出功率信號。

4.根據權利要求1所述的燃料電池動力系統，其特征在于，所述燃料電池動力系統還包括燃料單向DC/DC變換器，所述燃料電堆單元通過所述燃料單向DC/DC變換器與所述電池管理單元電連接，用于向所述電池管理單元提供直流電能。

5.根據權利要求4所述的燃料電池動力系統，其特征在于，所述燃料電池動力系統還包括外部負載，所述外部負載與所述電池管理單元電連接，所述電池管理單元還用于向所述外部負載提供電能。

6.根據權利要求1所述的燃料電池動力系統，其特征在于，所述儲能單元包括儲能電池和儲能單向DC/DC變換器，所述儲能電池通過儲能單向DC/DC變換器與所述電池管理單元電連接。

7.根據權利要求6所述的燃料電池動力系統，其特征在于，所述儲能單元還包括具有動能回收功能的電機控制器，所述儲能電池通過所述電機控制器與所述空壓機電連接。

8.一種燃料電池動力系統的輸出功率控制方法，其特征在于，采用權利要求1至7中任意一項所述的燃料電池動力系統，包括如下步驟：

采用電池管理單元獲取燃料電池動力系統的目標輸出功率；

所述電池管理單元根據所述目標輸出功率確定空壓機控制信號，并基于所述空壓機控制信號調節空壓機的運行參數，燃料電堆單元的輸出功率與儲能單元的輸出功率之和為實際輸出功率，使所述實際輸出功率趨于目標輸出功率；

其中，所述空壓機控制信號與所述目標輸出功率之間符合預設的輸出函數；

所述控制方法還包括：

采用所述電池管理單元獲取所述燃料電池動力系統輸出的一類變量及二類變量與預設的特性曲線的偏離信息；

所述燃料電池動力系統的電氣回路根據所述偏離信息進行調節，使一類變量、二類變量趨于預設的特性曲線上。

9.根據權利要求8所述的燃料電池動力系統的輸出功率控制方法，其特征在于，所述一類變量為所述燃料電池動力系統的輸出電流或輸出電流密度，或由此計算得到的變量，所述燃料電池動力系統的輸出電流根據所述燃料電池單元的輸出電流和所述儲能單元的輸出電流確定，所述燃料電池動力系統的輸出電流密度根據所述燃料電池單元的輸出電流密度和所述儲能單元的輸出電流密度確定；

所述二類變量為所述燃料電池動力系統的輸出電壓、輸出功率或內阻補償輸出電壓，或由此計算得到的變量，所述燃料電池動力系統的輸出電壓根據所述燃料電池單元的輸出電壓和所述儲能單元的輸出電壓確定，所述燃料電池動力系統的輸出功率根據所述燃料電池單元的輸出功率和所述儲能單元的輸出功率確定，所述燃料電池動力系統的內阻補償輸出電壓根據所述燃料電池單元的內阻補償輸出電壓和所述儲能單元的內阻補償輸出電壓確定。

10.根據權利要求8所述的燃料電池動力系統的輸出功率控制方法，其特征在于，所述空壓機控制信號為空壓機扭矩、轉速、電流、功率或PWM占空比，或由此計算得到的變量。