[发明专利]一种电-电混合电源系统的燃料电池效率优化方法

说明书

本发明涉及一种电‑电混合电源系统的燃料电池效率优化方法，提供一种电‑电混合电源系统，采用燃料电池与变结构蓄电池作为电源，将燃料电池与变结构蓄电池直接并联接入母线并经直流/交流逆变器与负载电机相连；包括以下步骤：步骤S1:通过离线测量和计算获取燃料电池电源的各工作点的相关参数，并通过多项式拟合的形式获取燃料电池电源的电压、电流、功率与效率之间的函数关系；步骤S2:通过函数逆运算获取燃料电池电源最大效率点的电压与功率;步骤S3:匹配变结构蓄电池电源的串并联分组结构;步骤S4:计算变结构蓄电池电源所需串联单体数与并联支路数。本发明通过将燃料电池稳定在效率最大点工作，能够有效提高燃料电池的利用率。

技术领域

本发明涉及燃料电池混合动力电源，具体涉及一种电-电混合电源系统的燃料电池效率优化方法。

背景技术

燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的能量转换装置，其电能产生方式主要是通过化学反应来实现，反应过程不受卡洛循环的限制，故相比于传统内燃机提供动力具有更高的能量转化效率，且燃料电池在发电过程中的噪声小，基本无污染。燃料电池相比与蓄电池，蓄电池在供能过程中为保证蓄电池的耐久性，避免过充过放，一般采取浅充浅放的方式，有效容量小，能量密度低，而燃料电池的放电过程只需满足燃料供给，一般情况下，无需考虑容量问题，且具有更高的能量密度，故燃料电池作为一种供能方式广受青睐。然而，考虑到燃料电池在放电过程中，放电效率在不同的工作点各不相同，因此，在将燃料电池应用到汽车上时，虽然燃料电池汽车能够实现零排放、低噪声，但如果不能将燃料电池放电效率与工作点进行综合考虑，将会导致燃料电池汽车的经济性大幅下降。

为此，针对燃料电池电动汽车动力源的结构设计，常通过多种电源的混合并经变换器相连接以实现稳定的功率供给和策略的优化，燃料电池电动汽车电源主要包括燃料电池+蓄电池、燃料电池+超级电容、燃料电池+蓄电池+超级电容。对于这些电源结构，一般都是通过单向直流/直流升压变换器与燃料电池相连，双向直流/直流变换器与蓄电池或是超级电容相连。

对于此类混合动力源结构中，主要存在两类问题，其一，对直流/直流变换器的控制要求稳定性好，否则易出现系统“跑飞”的情况。其二，直流/直流变换器作为功率转换器件，由于自身结构的原因，也会造成大量的能量消耗。同时，对燃料电池工作点的不合理设计，也会影响燃料电池的能量效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电-电混合电源系统的燃料电池效率优化方法，通过将燃料电池稳定在效率最大点工作，能够有效提高燃料电池的利用率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电-电混合电源系统的燃料电池效率优化方法，提供一种电-电混合电源系统，采用燃料电池与变结构蓄电池作为电源，将燃料电池与变结构蓄电池直接并联接入母线并经直流/交流逆变器与负载电机相连；包括以下步骤：

步骤S1:通过离线测量和计算获取燃料电池电源的特定工作点的相关参数，并通过多项式拟合的形式获取燃料电池电源的电压、电流、功率与效率之间的函数关系；

步骤S2:根据燃料电池电源的电压、电流、功率与效率之间的函数关系，通过函数逆运算获取燃料电池电源最大效率点的电压与功率；

步骤S3:根据实时测量获取的蓄电池单体电压与燃料的最大效率点功率，匹配变结构蓄电池电源的串并联分组结构；

步骤S4:根据燃料电池最大效率点的输出电压与实时测量获取的蓄电池单体电压，计算变结构蓄电池所需串联单体数L_S,同时，根据负载功率的大小计算并联支路数L_P，实时增加或减少变结构蓄电池电源并联支路的数量，保证每条支路蓄电池的电流在不超过电流放电限制的条件下，使变结构蓄电池电源安全稳定供电。

进一步的，所述步骤S1具体为：

步骤S11:通过离线测量,获取燃料电池电堆在各个特定工作点的电流,电压与实际氢气消耗流量；