[发明专利]混合电池能源动力系统及其能源分配控制方法

说明书

本发明实施例提供了一种混合电池能源动力系统及其能源分配控制方法。所述系统包括：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；固体氧化物燃料电池系统与功率变换器连接，用于提供电源；锂电池组与功率变换器并连，用于提供电源；功率变换器与能源管理控制器连接，用于抽取固体氧化物燃料电池系统的输出功率；能源管理控制器，分别与固体氧化物燃料电池系统和锂电池组连接，用于控制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。本发明实施例提供的混合电池能源动力系统及其能源分配控制方法，具有高效、稳定且耐用的特点。

技术领域

本发明实施例涉及高温燃料电池和新能源技术领域，尤其涉及一种混合电池能源动力系统及其能源分配控制方法。

背景技术

固体氧化物燃料电池是一种工作在高温(600～800℃)环境下的能量转换装置，通过电化学反应能够直接将碳氢化合物中的化学能转化为电能，没有燃烧与机械传动，具有安静、清洁、高效率、长寿命，广泛的燃料适用性和能量密度高等优点，被誉为最具前景的绿色发电技术之一。然而，固体氧化物燃料电池功率输出特性软(负载变化时，输出功率变化大是为功率输出特性软，反之为功率输出特性硬)、动态响应慢、启动慢、无法满足功率频繁变化的负载，因此单独使用固体氧化物燃料电池供电无法满足实际生产和生活需求。由于锂电池具有功率高，响应速度快等优点，因此采用固体氧化物燃料电池和锂电池混合动力系统的方案可以充分发挥固体氧化物燃料电池和锂电池的特点。在此基础上，找到一种通过能量管理算法分配固体氧化物燃料电池和锂电池输出功率，固体氧化物燃料电池负责产生电能和提供负载平均功率，锂电池负责维持总线电压和提供负载瞬时功率，从而形成高效、稳定、长寿命的混合动力系统，并获取该系统的有效控制方法，就成为业界广泛关注的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供了一种混合电池能源动力系统及其能源分配控制方法及方法。

第一方面，本发明的实施例提供了一种混合电池能源动力系统，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。

进一步地，所述功率变换器，包括：直流功率变换器。

进一步地，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。

第二方面，本发明的实施例提供了一种混合电池能源动力系统的能源分配控制方法，应用于第一方面的各种混合电池能源动力系统中，包括：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。

进一步地，所述相应信号，包括：总线电压、固体氧化物燃料电池功率输出电压、锂电池组输出电流、固体氧化物燃料电池输出电流、负载电流、功率变换器输出电流和固体氧化物燃料电池系统温度。