[发明专利]一种多套燃料电池系统的协调控制方法及系统

说明书

本发明涉及燃料电池控制技术领域，尤其涉及一种多套燃料电池系统的协调控制方法及系统，步骤包括：获取每套燃料电池系统的启动点功率；获取电动设备工作的需求功率；将需求功率与燃料电池系统的启动点功率进行比较以控制多套燃料电池系统的启闭状态。多套燃料电池系统的协调控制系统，包括第一功率获取模块，第二功率获取模块，电池系统启闭控制模块。本发明具有较高的工作效率，使多套系统均保持较为优化的工作效率，反应速度快、判断准确，控制每套燃料电池系统启闭，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及燃料电池控制技术领域，尤其涉及一种多套燃料电池系统的协调控制方法及系统。

背景技术

近些年，燃料电池在交通领域的发展迅速。奔驰、丰田、本田等企业相继推出了以燃料电池为动力的量产车型。但在大功率动力系统领域，受功率密度的限制，一套燃料电池系统无法满足，需要采用多套燃料电池并联输出的系统结构，每套燃料电池系统拥有其单独的辅机设备。而多套系统的重要问题是：采用多套燃料电池并联的系统结构，在需求功率确定情况下各套系统之间如何动态协调功率输出，使多套系统的效率保持最优。

两种传统的分配方式为平均分配和满额分配策略，平均分配策略指的是需求功率平均在每套燃料电池子系统中平均分配；满额分配策略指的是每套子系统逐级启动，第1套子系统达到最大输出功率时再启动第2套，以此类推。

以5套子系统组成的多套系统并联架构为例，每套子系统满额输出功率为25kW，两种传统分配策略所对应的效率如图4所示。

从图5中可以看出，当需求功率小时，平均分配方式由于各套子系统均处于启动状态，辅机设备基础功耗相对会较高，对系统效率的影响较大，且采用这种分配方式的系统集群的最低输出功率是所有子系统最低输出功率之和为5Pmin；而满额分配策略可以实现更宽范围的系统功率输出，最低输出功率是Pmin，但系统仅在低功率工作模式下整体效率高于平均分配策略，在大功率输出下效率反而更低。

发明内容

本发明的另一目的在于提供一种将需求功率在多套燃料电池系统之间优化分配，使多套系统既在低功率范围内的效率满足满额分配，又在高功率范围内的效率不低于平均分配策略，使多套燃料电池系统在整个需求功率区间都具有较高工作效率的多套燃料电池系统的协调控制方法。

本发明的目的在于提供一种有效提高燃料电池系统输出效率的控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供一种多套燃料电池系统的协调控制方法，包括以下步骤：

获取每套燃料电池系统的启动点功率；

获取电动设备工作的需求功率；

将需求功率与燃料电池系统的启动点功率进行比较以控制多套燃料电池系统的启闭状态。

本技术方案的进一步改进，所述获取每套燃料电池系统的启动点功率包括以下步骤：

获取每套燃料电池系统不同的净输出功率所对应的系统效率的数据；

将试验单元与现有数学模型进行拟合匹配并获得最为符合燃料电池系统的系统效率与净输出功率之间的关系的数学表达式：

燃料电池系统的启动点功率p_n满足以下关系式：

effi(p_n/n-1)＝effi(p_n/n)；

根据所述数学表达式和关系式计算得到p_n；

其中，η为系统效率，a₁…a₇为拟合得到的数学表达式的多项式系数，p_n为第n套燃料电池系统的启动点功率，n为燃料电池系统在多套电池系统中的启动顺序排位。