[发明专利]一种燃料电池阵列的串并联切换系统及运行方法

权利要求书

1.一种燃料电池阵列的串并联切换系统，所述燃料电池阵列(1)由多个电堆(2)组成，其特征在于，包括串并联切换模块(3)、双向DC/DC变换器(4)、控制单元(5)，每个电堆(2)都与串并联切换模块(3)上对应的接线端子(10)电连接，所述串并联切换模块(3)的总输出端与双向DC/DC变换器(4)的低压侧电连接，所述双向DC/DC变换器(4)的高压侧与外接电子装置(6)连接，所述控制单元(5)用于获取外接电子装置信息、监控电堆状态以及控制串并联切换模块、双向DC/DC变换器工作。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池阵列的串并联切换系统，其特征在于，所述串并联切换模块(3)包括正极直流铜排母线(7)、负极直流铜排母线(8)、总输出端子(9)以及排成一排的多个接线端子(10)，电堆(2)与接线端子(10)一一对应，每个电堆(2)的正极、负极分别与对应接线端子(10)的正极、负极电连接，每个接线端子(10)的正极都通过唯一对应的电子开关A与正极直流铜排母线(7)电连接，每个接线端子(10)的负极都通过唯一对应的电子开关B与负极直流铜排母线(8)电连接，相邻接线端子(10)都通过唯一对应的电子开关C串联，所述正极直流铜排母线(7)与总输出端子(9)的正极电连接，所述负极直流铜排母线(8)与总输出端子(9)的负极电连接。

3.一种燃料电池阵列的串并联切换系统运行方法，用于权利要求2所述的一种燃料电池阵列的串并联切换系统，其特征在于，包括以下步骤：

控制单元获取外接电子装置信息，当外接电子装置为电源类型时，控制系统进入电解工作模式，当外接电子装置为负荷类型时，控制系统进入发电工作模式；

所述控制系统进入电解工作模式的方法如下：

计算需要接入的电堆个数X：

其中，P₁为外接电子装置可提供功率，P_e为电堆的额定电解功率；选出X个电堆，将这X个电堆对应的电子开关A、对应的电子开关B闭合，将其余电子开关A、其余电子开关B、所有电子开关C断开；

所述控制系统进入发电工作模式的方法如下：

计算需要接入的电堆个数Y：

其中，P₂为外接电子装置需求功率，P_f为电堆的额定发电功率；选出连续相邻的Y个电堆，将这连续相邻的Y个电堆中的第一个电堆对应的电子开关A闭合，将这连续相邻的Y个电堆中的最后一个电堆对应的电子开关B闭合，将这连续相邻的Y个电堆之间的电子开关C闭合，将其余电子开关A、电子开关B、电子开关C断开。

4.根据权利要求3所述的一种燃料电池阵列的串并联切换系统运行方法，其特征在于，还包括以下步骤：

控制单元实时监控各个电堆的电压，根据每个电堆的电压判断对应电堆是否处于故障状态，当有与总输出端子接通的电堆出现故障时，执行以下步骤：

S1：判断未接通的正常电堆个数D是否大于接通的故障电堆个数K，如果D≥K，则执行步骤S2，如果D＜K，则将所有电子开关A、电子开关B断开，系统停止工作；

S2：判断当前系统的工作模式，如果当前系统处于电解工作模式，则执行步骤S3，如果当前系统处于发电工作模式，则执行步骤S4；

S3：将接通的故障电堆对应的电子开关A、电子开关B断开，从未接通的正常电堆中选出K个电堆，将这K个电堆对应的电子开关A、对应的电子开关B闭合；

S4：判断是否存在连续相邻的E个正常电堆，E≥Y，如果不存在，则将所有电子开关A、电子开关B断开，系统停止工作；如果存在，则从这连续相邻的E个正常电堆中选出连续相邻的Y个电堆，将这连续相邻的Y个电堆中的第一个电堆对应的电子开关A闭合，将这连续相邻的Y个电堆中的最后一个电堆对应的电子开关B闭合，将这连续相邻的Y个电堆之间的电子开关C闭合，将其余电子开关A、电子开关B、电子开关C断开。

5.根据权利要求3所述的一种燃料电池阵列的串并联切换系统运行方法，其特征在于，还包括以下步骤：当控制单元接收到手动模式指令时进入手动控制模式，根据外接输入设备的指令控制串并联切换模块工作。