[发明专利]一种质子交换膜燃料电池混合能量管理系统

权利要求书

1.一种质子交换膜燃料电池混合能量管理系统，其特征在于，所述系统包括：

PEMFC电堆，用于获取并利用燃料和空气产生和输出电压；

直流母线，用于为负载供电；所述直流母线与所述负载连接；

升压DC/DC变换器，用于对所述PEMFC电堆的输出电压进行升压后输出至所述直流母线，以及调节所述PEMFC电堆的输出功率；所述升压DC/DC变换器分别与所述PEMFC电堆和所述直流母线连接；

锂电池，用于向所述直流母线放电，或接受所述直流母线的充电；

双向DC/DC变换器，用于实现所述直流母线和所述锂电池之间的电压转换；所述双向DC/DC变换器分别与所述直流母线和所述锂电池连接；

第一控制器，用于根据所述锂电池的荷电状态向第二控制器发送控制信号，以及根据所述锂电池的电流和所述直流母线的电压控制所述锂电池的输出功率；所述第一控制器分别与所述升压DC/DC变换器、所述双向DC/DC变换器、所述直流母线与所述锂电池连接；

第二控制器，用于接收所述第一控制器的控制信号控制所述PEMFC电堆的输出功率；所述第二控制器分别与所述PEMFC电堆和所述第一控制器连接；

电流检测器，用于检测所述直流母线的电流，所述电流检测器设置于所述直流母线上，且与所述第一控制器连接；

所述第一控制器包括：

负载需求功率计算单元，用于计算所述负载的需求功率P_req；

单PEMFC电堆最佳输出功率获取单元，用于获取单PEMFC电堆的最佳输出功率P_FC,best；

荷电状态获取单元，用于获取所述锂电池的荷电状态SOC；

单PEMFC电堆输出功率控制单元，用于控制单PEMFC电堆输出预设的输出功率P_FCN,req

多PEMFC电堆输出功率控制单元，用于控制多PEMFC电堆输出预设的输出功率P_MFC,req；

锂电池输出功率控制单元，用于控制所述锂电池输出预设的输出功率P_Li,req；

判断单元，用于判断所述负载的需求功率P_req与所述单PEMFC电堆的最佳输出功率P_FC,best之间的关系，以及判断所述锂电池的荷电状态SOC与预设值之间的关系，并分别控制所述单PEMFC电堆输出预设的输出功率P_FCN,req、所述多PEMFC电堆输出预设的输出功率P_MFC,req和所述锂电池输出预设的输出功率P_Li,req；

当P_req＜0且SOC＜0.9时，P_MFC,req＝1600，|P_Li,req|＝Min(|P_req|+1600,7200)；

当P_req＜0且SOC≥0.9时，P_MFC,req＝0，P_Li,req＝0；

当P_req＜P_FC,best且SOC＜0.9时，P_FCN,req＝P_MFC,req＝P_req+2000，P_Li,req＝2000；

当P_req＜P_FC,best且SOC≥0.9时，P_FCN,req＝P_MFC,req＝P_req，P_Li,req＝0；

当(N-1)P_FC,best≦P_req＜NP_FC,best且SOC＜0.9时，P_MFC,req＝P_req+2000，|P_Li,req|＝2000，P_FCN,req＝P_MFC,req/N，其中，2≦N≦4,N为多PEMFC电堆中单PEMFC电堆的个数；

当(N-1)P_FC,best≦P_req＜NP_FC,best且SOC≥0.9时，P_MFC,req＝P_req，P_Li,req＝0，P_FCN,req＝P_MFC,req/N，其中，2≦N≦4,N为多PEMFC电堆中单PEMFC电堆的个数；

当P_req≥4P_FC,best且SOC＜0.9时，P_MFC,req＝min(42000，P_req-6000)，P_Li,req＝6000，P_FCN,req＝P_MFC,req/4；

当P_req≥4P_FC,best且0.4≦SOC0.9时，P_MFC,req＝min(42000，P_req)，P_Li,req＝0，P_FCN,req＝P_MFC,req/4。