[发明专利]混合电池能源动力系统及其能源分配控制方法

权利要求书

1.一种混合电池能源动力系统，其特征在于，包括：

固体氧化物燃料电池系统、锂电池组、功率变换器和能源管理控制器；

所述固体氧化物燃料电池系统，与所述功率变换器连接，用于提供电源；

所述锂电池组，与所述功率变换器并连，用于提供电源；

所述功率变换器，与所述能源管理控制器连接，用于抽取所述固体氧化物燃料电池系统的输出功率；

所述能源管理控制器，分别与所述固体氧化物燃料电池系统和锂电池组连接，用于控制所述固体氧化物燃料电池系统和锂电池组输出电量，实现能源分配；

其中，所述能源管理控制器采样相应信号，通过能源管理算法得到输入燃料流量值、输入空气流量值和功率变换器的输入电流值，并将所述输入电流值发送至所述功率变换器，将所述输入燃料流量值和输入空气流量值，发送至所述固体氧化物燃料电池系统；

所述功率变换器，根据接收的输入电流值，直接控制所述固体氧化物燃料电池系统和间接控制锂电池组的输出电量，实现能源的分配控制；

所述通过能源管理算法得到功率变换器输入电流值，包括：

其中，为功率变换器输入电流值；v_b为总线电压；v_sofc为固体氧化物燃料电池输出电压；v_oc^*为总线电压设定值；E_b为总线电压误差；α、K_l和K_R为控制器的增益；i_l^*为保持锂电池荷电状态和跟踪负载电流；为负载电阻的估计值；β为估计器增益；R_l为负载电阻，负载电阻R_l有界，R_l∈[R_l,min,R_l,max]；为负载电流误差；为负载电导估计值；G_l,min和G_l,max为G_l的最小和最大值；t为时间；

所述通过能源管理算法得到输入燃料流量值、输入空气流量值，包括：

其中，F_H2为输入燃料流量值，F_air为输入空气流量值，F_H2,min和F_H2,max为F_H2的最小和最大值；F_air,min和F_air,max为F_air的最小和最大值；U_d为燃料利用率设定值；K_cell为由固体氧化物燃料电池大小决定的增益；为功率变换器输入电流值；和为的最小和最大值；T_sofc为固体氧化物燃料电池系统温度；为固体氧化物燃料电池系统设定工作温度；k_i为控制器积分增益；k_p为控制器比例增益；F为法拉第常数。

2.根据权利要求1所述的混合电池能源动力系统，其特征在于，所述功率变换器，包括：

直流功率变换器。

3.根据权利要求1所述的混合电池能源动力系统，其特征在于，所述固体氧化物燃料电池系统，包括：

空气供应子系统、燃料供应子系统、固体氧化物燃料电池、换热器、燃烧室和高温热箱；

所述空气供应子系统，与所述换热器连接，用于向所述固体氧化物燃料电池供应空气；

所述燃料供应子系统，与所述换热器连接，用于向所述固体氧化物燃料电池供应燃料；

所述换热器，与所述燃烧室连接，用于改变空气和/或燃料的温度；

所述燃烧室，与所述固体氧化物燃料电池连接，用于为未燃烧干净的空气和燃料提供继续燃烧的场所；

所述固体氧化物燃料电池，与所述换热器连接，用于接收空气和燃料，并产生电能；

所述高温热箱，通过换热器与所述空气供应子系统和燃料供应子系统连接，用于盛装所述固体氧化物燃料电池、换热器和燃烧室。