CN103441292A - 燃料电池堆功率调整方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃料电池堆功率调整方法及装置，其中，该方法包括：确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，电池组包括至少一节电池；调整该电压异常的电池组的输出功率。通过本发明，解决了燃料电池堆设计输出功率比额定输出功率高很多，运行成本高，且不利于发挥燃料电池堆的最大性能的问题，进而降低了燃料电池堆的设计输出功率，更好地发挥了燃料电池堆的性能。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池领域，具体而言，涉及一种燃料电池堆功率调整方法及装置。
背景技术
燃料电池是一种环境友好、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池（ProtonExchange Membrane Fuel Cell，简称为PEMFC）为例，燃料气体从阳极侧进入，氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到达阴极，在阴极质子、电子与氧气结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45%。以电池堆为核心发电装置的燃料电池系统集成了电源管理、热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站到移动式电源，从电动汽车到航天飞船，从军用装备到民用产品有着广泛的应用空间。
燃料电池堆是通过多节电池的堆叠而制备的，在运行过程中可能存在节电池电压输出不均匀的情况，主要有以下原因：
1、反应气流场及冷却液流场加工一致性不够，导致每节电池获得反应气体的流量不均匀；
2、膜电极制备的一致性不够，导致每节电池的性能不均一；
3、端板节电池散热严重，比电池堆中间的节电池温度低，导致温度场不均匀，引起局部水淹，造成端板电池性能与其它节电池差异较大；
4、电池堆在装配过程中，装配压力分布不均一，导致节电池性能一致性下降。
以上问题，在电池堆设计和组装过程中很难避免，而由此导致的节电池性能的不均一性加快了节电池性能衰减的速率（某节性能较差的节电池由于电流输出被迫与其它节电池相同，导致其寿命衰减加快），从而造成整个电池堆的性能与寿命的下降。
为解决上述问题，在相关技术中提供了一种解决办法：实时的监测燃料电池堆中单节电池电压，并对整个燃料电池堆的输出功率进行限制或者加大燃料气体的供应，从而一定程度上延长其使用寿命。采用这种方法，为了达到额定的输出功率，必须将燃料电池堆的设计输出功率设计得比较大，其实际的输出功率才能在整个燃料电池堆输出功率受到限制的情况下，还能维持在额定输出功率；同时，如果采用加大燃料气体的供应的方式，由于其输出功率也要维持在额定输出功率，因而会造成燃料气体的浪费。上述这些情况都会导致燃料电池堆的设计、制造及运行成本高，并且燃料电池堆不能发挥最大的性能。
针对相关技术中燃料电池堆设计输出功率比额定输出功率高很多，运行成本高，且不利于发挥燃料电池堆的最大性能的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种燃料电池堆功率调整方法及装置，以至少解决相关技术中燃料电池堆设计输出功率比额定输出功率高很多，运行成本高，且不利于发挥燃料电池堆的最大性能的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种燃料电池堆功率调整方法，包括：确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，所述电池组包括至少一节电池；调整所述电压异常的电池组的输出功率。
优选地，调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：根据所述电压异常的电池组的异常程度确定该电池组的功率调整值，其中，所述异常程度是比较所述电压异常的电池组的当前电压与正常电压得到的，或者是根据历史数据得到的；按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率。
优选地，每个所述电池组对应至少一个能量调度子单元，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
优选地，设置数目少于所述燃料电池堆中电池组数目的能量调度子单元，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：通过开关阵列控制所述电压异常的电池组与所述能量调度子单元相对应，其中，所述开关阵列包括：触点式继电器或固态继电器；所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
优选地，调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元根据所述功率调整值产生补偿电流，其中，所述补偿电流是所述电压异常的电池组输出时减少的电流。
优选地，如果不存在所述电压异常的电池组或在调整所述电压异常的电池组的输出功率且所述电压异常的电池组的电压正常之后，所述方法还包括：关闭所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元，所述电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
优选地，每个所述电池组对应一个功率变换子单元，所述燃料电池堆对应的全部所述功率变换子单元的串联输出或并联输出用于给负载供电，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组对应的功率变换子单元的输出功率，其中，所述功率变换子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
优选地，调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：所述电压异常的电池组对应的功率变换单元根据所述功率调整值产生对应于所述功率调整值的输出电流；所述电压异常的电池组输出与对应于所述功率调整值的输出电流成正比例的电流。
优选地，如果不存在所述电压异常的电池组或在调整所述电压异常的电池组的输出功率且所述电压异常的电池组的电压正常之后，所述方法还包括：所述电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
根据本发明的另一个方面，提供了一种燃料电池堆功率调整装置，包括：确定模块，用于确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，所述电池组包括至少一节电池；功率调整模块，用于调整所述电压异常的电池组的输出功率。
优选地，所述功率调整模块包括：确定单元，用于根据所述电压异常的电池组的异常程度确定该电池组的功率调整值，其中，所述异常程度是比较所述电压异常的电池组的当前电压与正常电压得到的或者是根据历史数据得到的；功率调整单元，用于按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率。
优选地，所述功率调整单元包括：第一能量调度子单元，每个所述电池组对应至少一个所述第一能量调度子单元，用于将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到与其对应的所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述第一能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
优选地，所述功率调整单元包括：第二能量调度子单元，所述第二能量调度子单元的数目少于所述燃料电池堆中电池组的数目，用于将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到与其对应的所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述第二能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路；开关阵列，用于控制所述电压异常的电池组与所述第二能量调度子单元相对应，其中，所述开关阵列包括：触点式继电器或固态继电器。
优选地，所述功率调整单元包括：功率变换子单元，所述功率变换子单元与所述电池组一一对应，所述燃料电池堆对应的全部所述功率变换子单元的串联输出或并联输出用于给负载供电，其中，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组对应的功率变换子单元的输出功率，所述功率变换子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
通过本发明，采用确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，电池组包括至少一节电池，并调整该电池组的输出功率的方式，解决了燃料电池堆设计输出功率比额定输出功率高很多，运行成本高，且不利于发挥燃料电池堆的最大性能的问题，进而降低了燃料电池堆的设计输出功率，更好地发挥了燃料电池堆的性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的结构框图；
图3是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图一；
图4是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图二；
图5是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图三；
图6是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图四；
图7是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图五；
图8是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图一；
图9是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图二；
图10是根据本发明优选实施例的能量调度单元的实现电路示意图；
图11是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的控制策略流程图一；
图12是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图三；
图13是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图四；
图14是根据本发明优选实施例的功率变换单元的实现电路示意图；
图15是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的控制策略流程图二。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供了一种燃料电池堆功率调整方法，图1是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤S102，确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，电池组包括至少一节电池。
步骤S104，调整上述电压异常的电池组的输出功率。
通过本实施例的上述步骤，采用确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，电池组包括至少一节电池，并调整该电池组的输出功率的方式，实现了对电压异常的电池组的单独处理，从而在保证电压异常的电池组寿命的情况下，不影响其他电压正常的电池组的输出功率，解决了燃料电池堆设计输出功率比额定输出功率高很多，运行成本高，且不利于发挥燃料电池堆的最大性能的问题，进而降低了燃料电池堆的设计输出功率，更好地发挥了燃料电池堆的性能。
其中，确定该电压异常的电池组可以通过判断整个电池组的电压异常或者电池组中的单节电池的电压异常的方式来确定。
较优地，调整电压异常的电池组的输出功率包括：根据电压异常的电池组的异常程度确定该电池组的功率调整值，其中，异常程度是比较电压异常的电池组的当前电压与正常电压得到的或者是根据经验历史数据得到的；按照功率调整值调整电压异常的电池组的输出功率。根据电池组的异常程度确定电池组的功率调整值，从而在不影响其他正常的电池组的情况下对异常的电池组进行个性化的处理，更好地延长了异常的电池组的寿命。
在确定电池组异常之后，有多种方式对异常的电池组的输出功率进行调整，以下将以能量调度的方式和功率变换的方式为例对异常电池组的输出功率的调整进行说明。
采用能量调度方式时，以调度电流为例：每个电池组对应至少一个能量调度子单元，按照功率调整值调整电压异常的电池组的输出功率包括：电压异常的电池组对应的能量调度子单元将来自燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到电压异常的电池组，其中，部分功率的大小等于功率调整值，能量调度子单元包括但不限于以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
较优地，在实施过程中，为了进一步节约设计成本，可以设置数目少于燃料电池堆中电池组数目的能量调度子单元。这种情况下，可以通过开关阵列控制电压异常的电池组与能量调度子单元相对应，其中，开关阵列包括：触点式继电器或固态继电器。
在上述采用能量调度的方式中，电压异常的电池组对应的能量调度子单元根据功率调整值产生补偿电流，其中，补偿电流是电压异常的电池组输出时减少的电流，即根据电路结构电压异常的电池组会输出减少补偿电流后的电流。
较优地，如果不存在电压异常的电池组或在调整电压异常的电池组的输出功率且电压异常的电池组的电压正常之后，该方法还包括：关闭电压异常的电池组对应的能量调度子单元，电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
采用功率变换方式时，也以变换电流为例：燃料电池堆的输出功率变换模块被分成了多个功率变换子单元，其中，每个电池组对应一个功率变换子单元，这些功率变换子单元通过串联或并联的方式连接，并用于给负载供电，此时，按照功率调整值调整电压异常的电池组的输出功率包括：按照功率调整值调整电压异常的电池组对应的功率变换子单元的输出功率，其中，功率变换子单元包括但不限于以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
在上述采用功率变换的方式中，电压异常的电池组对应的功率变换单元根据功率调整值产生对应于功率调整值的输出电流；电压异常的电池组输出与对应于功率调整值的输出电流成正比例的电流。该功率调整值也可以由电压异常的电池组的异常程度确定。
较优地，如果不存在电压异常的电池组或在调整电压异常的电池组的输出功率且电压异常的电池组的电压正常之后，上述方法还包括：电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
通过上述能量调度或功率变换方式，为电池组的输出功率的变换提供了两种较优的方案，其中，通过能量调度的方式对电流进行反馈补偿，实现简单，可操作性较强；采用功率变换的方式，将燃料电池堆原有的功率变换模块替换成对应于电池组的功率变换单元，不需要增添新的硬件类型，实现方法简单易行。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本实施例还提供了一种燃料电池堆功率调整装置，该装置用于实现上述燃料电池堆功率调整方法。需要说明的是，该装置实施例中描述的装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
图2是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的结构框图，如图2所述，该装置包括确定模块22和功率调整模块24，其中，确定模块22，用于确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，电池组包括至少一节电池；功率调整模块24，耦合至上述确定模块22，用于调整电压异常的电池组的输出功率。
通过本实施例的上述装置，采用确定模块22确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，功率调整模块24调整电压异常的电池组的输出功率的方式，实现了对电压异常的电池组的单独处理，从而在保证电压异常的电池组寿命的情况下，不影响其他电压正常的电池组的输出功率，解决了燃料电池堆设计输出功率比额定输出功率高很多，运行成本高，且不利于发挥燃料电池堆的最大性能的问题，进而降低了燃料电池堆的设计输出功率，更好地发挥了燃料电池堆的性能。
图3是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图一，较优地，其中，功率调整模块24包括：确定单元242和功率调整单元244，其中，确定单元242，用于根据电压异常的电池组的异常程度确定该电池组的功率调整值，其中，异常程度是比较电压异常的电池组的当前电压与正常电压得到的或者是根据历史数据得到的；功率调整单元244，耦合至上述确定单元242，用于按照功率调整值调整电压异常的电池组的输出功率。
图4是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图二，如图4所示，较优地，其中，功率调整单元244包括：第一能量调度子单元2442，耦合至燃料电池堆中的电池组（每个电池组对应至少一个第一能量调度子单元2442），用于将来自燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到与其对应的电压异常的电池组，其中，部分功率的大小等于功率调整值，第一能量调度子单元2442包括但不限于以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
图5是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图三，如图5所示，较优地，其中，上述功率调整单元244包括：第二能量调度子单元2444和开关阵列2446，其中，第二能量调度子单元2444，耦合至开关阵列2446，第二能量调度子单元2444的数目少于燃料电池堆中电池组的数目，且第二能量调度子单元2444用于将来自燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到与其对应的电压异常的电池组，其中，部分功率的大小等于功率调整值，第二能量调度子单元2444包括但不限于以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路；开关阵列2446，耦合至燃料电池堆和上述第二能量调度子单元2444，用于控制电压异常的电池组与第二能量调度子单元2444相对应，其中，开关阵列2446包括：触点式继电器或固态继电器。
图6是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图四，如图6所示，较优地，其中，上述燃料电池堆功率调整装置还包括：中止模块26，耦合至功率调整模块24，用于在不存在所述电压异常的电池组或在调整所述电压异常的电池组的输出功率且所述电压异常的电池组的电压正常的情况下，关闭电压异常的电池组对应的第一能量调度子单元2442或第二能量调度子单元2444，以使电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
需要说明的是，上述第一能量调度子单元2442和第二能量调度子单元2444的构成及作用是相同的。实际上，上述图6所示的装置与图5所示的装置相比，减少了能量调度单元（即能量调度子单元）的数目，利用开关阵列实现能量调度单元与电池组的对应，节约了成本。
图7是根据本发明实施例的燃料电池堆功率调整装置的优选结构框图五，如图7所示，较优地，其中，功率调整单元244包括：功率变换子单元2448，耦合至燃料电池堆中的电池组并与电池组一一对应，这些功率变换子单元2448通过串联或并联的方式连接，并用于给负载供电，其中，按照功率调整值调整电压异常的电池组对应的功率变换子单元2448的输出功率，功率变换子单元2448包括但不限于以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
为了使本发明的技术方案和实现方法更加清楚，下面将结合优选的实施例对其实现过程进行详细描述。
优选实施例一
本优选实施例涉及燃料电池应用中的燃料电池堆的性能优化方法、功率变换单元的控制方法、功率变换单元的设计。
本优选实施例提供了一种采用补偿电流的方式进行对电池组的输出能量进行实时管理的方案，下面对燃料电池堆功率调整系统进行描述，该系统包括上述燃料电池堆功率调整装置、燃料电池堆和负载。
图8是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图一，如图8所示，在该系统中为每个分组（即燃料电池堆的电池组）配备能量调度单元（相当于上述第一能量调度子单元2442），燃料电池组通过输出功率变换单元给负载供电，能量调度单元从整个燃料电池堆的输出取电，并反馈一部分功率到需要进行功率限制的分组（即检测到电压异常的分组），从而减少该分组的输出电流。图9是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图二，如图9所示，该系统除了具有图8中的能量调度单元（数量减少了，与电池组不是一一对应）之外，还具有开关阵列，通过开关阵列将数量较多的电池组和数量较少的能量调度单元相连，从而减少能量调度单元的数量，通过开关阵列切换能量调度单元到需要进行功率限制的电池组，其控制的方式与控制电路原理与图8中所示的装置一致。
图10是根据本发明优选实施例的能量调度单元的实现电路示意图，如图10所示，其中的能量调度单元的实现电路方式不限于反激变换器、正激变换器等电源拓扑结构；图10中的能量调度控制器根据控制器指令产生开关管Q1与Q2的脉波调制（Pulse Width Modulation，简称为PWM）信号，使得电流检测Isen上产生需要的补偿电流，则相应的燃料电池分组减少同样大小的输出电流，从而实现了功率限制。
图11是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的控制策略流程图一，如图11所示的控制策略包括如下步骤：
步骤S1102，燃料电池堆实时状态监测；
步骤S1104，判断电池组电压是否异常，在发现某分组内有电压异常时，执行步骤S1106，否则执行步骤S1110；
步骤S1106，启动该分组的能量调度单元；
步骤S1108，对该分组进行功率限制，根据电压异常情况决定功率限制的比例，从而发出控制器指令到能量调度单元，通过分组输出功率的调节后，返回步骤S1102；
步骤S1110，检测到该分组内电压恢复正常后，关闭能量调度单元。
优选实施例二
本优选实施例提供了一种采用分组输出电流限制的方式进行对电池组的输出能量进行实时管理的方案，图12是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图三，如图12所示，该系统中为每个分组配备独立的功率变换单元（相当于上述功率变换子单元2448），其中，功率变换单元的输出并联后给负载供能，通过限制该分组对应的功率变换单元的输出功率以实现对分组的功率限制；图13是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的结构示意图四，如图13所示，功率变换单元的输出串联后给负载供能，其控制的方式与控制电路原理与图12中所示的装置一致。
图14是根据本发明优选实施例的功率变换单元的实现电路示意图，如图14所示，其中的功率变换单元的实现电路不限于正激有源箝位变换器、反激变换器等电源拓扑结构；PWM控制器根据控制器指令产生开关管Q1、Q2、Q3、Q4的PWM信号，使得电流检测Isen上产生可以提供的输出电流，则相应的燃料电池分组也会有相应的成正比例的输出电流，从而实现了功率限制。
图15是根据本发明优选实施例的燃料电池堆功率调整系统的控制策略流程图二，如图15所示的控制策略包括如下步骤：
步骤S1502，燃料电池堆实时状态监测；
步骤S1504，在发现某分组内有电压异常时，根据电压异常情况决定该分组的功率限制，从而发出控制器指令到该分组的PWM控制器，通过功率变换单元输出电流的限制，进行功率限制，在该分组无异常后，再工作到额定输出功率。
综上所述，上述实施例中的燃料电池堆性能优化方法，先对运行的燃料电池堆内的单节电池进行分组，分组可以为单节电池或者小于整个电池堆的数目，且不限于数量上的等分，实时监测燃料电池堆每组或者组内每节电池运行状态，对需要异常运行的燃料电池分组的输出能量进行实时管理。
例如上述优选实施例一中阐述的：能量实时管理可以通过能量调度的方式补偿电池到需要进行功率限制的分组，减小相对于整个电池堆的输出电流，起到功率限制的作用，不限于为每个分组配备能量调度单元，也可通过开关阵列切换能量调度单元到每个分组，开关阵列可以为触点式继电器或者固态继电器。其中的能量调度单元，接收来自燃料电池堆运行状态的监测模块的控制器指令，设定需要的补偿电流值，其主电路不限为隔离型或者非隔离型开关电路，如反激、正激、半桥、全桥等电路。
又例如上述优选实施例二中阐述的：能量实时管理也可以通过限制为每组配备的功率变换单元的功率输出而进行功率限制，每组配备的功率电源可以并联或者串联给负载进行供电。其中的功率变换单元接收来自燃料电池堆运行状态的监测模块的控制器指令，设定需要的补偿电流值，其主电路不限为隔离型或者非隔离型开关电路，如反激、正激、半桥、全桥等电路。
还需要说明的是，上述实施例和优选实施例中具有燃料电池堆运行状态的监测模块，用于根据能量实时管理进行燃料电池的优化，当该分组运行状态良好后，可关闭相应的能量调度单元与功率变换单元的功率限制，燃料电池堆在最佳状态下正常运行。
通过上述实施例、优选实施例和实施方式中的燃料电池堆性能调整或优化方法，通过对燃料电池堆运行状态的监测，对燃料电池的输出能量进行实时管理，动态的优化燃料电池堆的性能，解决了传统的电源管理方案不利于燃料电池堆的最大性能的发挥，存在燃料的浪费，考虑功率裕度后的设计功率比额定功率大很多，成本过高，寿命短的问题；采用本发明实施例和优选实施例中的方案在发挥燃料电池堆的最佳性能的同时还能够：动态优化燃料电池性能，提高了燃料的利用率；降低燃料电池堆功率设计裕量，提高系统性价比；避免木桶效应，延长燃料电池堆的使用寿命。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种燃料电池堆功率调整方法，其特征在于包括：
确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，所述电池组包括至少一节电池；
调整所述电压异常的电池组的输出功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：
根据所述电压异常的电池组的异常程度确定该电池组的功率调整值，其中，所述异常程度是比较所述电压异常的电池组的当前电压与正常电压得到的或者是根据历史数据得到的；
按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述电池组对应至少一个能量调度子单元，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：
所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，设置数目少于所述燃料电池堆中电池组数目的能量调度子单元，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：
通过开关阵列控制所述电压异常的电池组与所述能量调度子单元相对应，其中，所述开关阵列包括：触点式继电器或固态继电器；
所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元根据所述功率调整值产生补偿电流，其中，所述补偿电流是所述电压异常的电池组输出时减少的电流。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果不存在所述电压异常的电池组或在调整所述电压异常的电池组的输出功率且所述电压异常的电池组的电压正常之后，所述方法还包括：关闭所述电压异常的电池组对应的能量调度子单元，所述电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述电池组对应一个功率变换子单元，所述燃料电池堆对应的全部所述功率变换子单元的串联输出或并联输出用于给负载供电，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：
按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组对应的功率变换子单元的输出功率，其中，所述功率变换子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，调整所述电压异常的电池组的输出功率包括：
所述电压异常的电池组对应的功率变换子单元根据所述功率调整值产生对应于所述功率调整值的输出电流；
所述电压异常的电池组输出与对应于所述功率调整值的输出电流成正比例的电流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果不存在所述电压异常的电池组或在调整所述电压异常的电池组的输出功率且所述电压异常的电池组的电压正常之后，所述方法还包括：所述电压异常的电池组按照额定输出功率工作。
10.一种燃料电池堆功率调整装置，其特征在于包括：
确定模块，用于确定燃料电池堆的多个电池组中电压异常的电池组，其中，所述电池组包括至少一节电池；
功率调整模块，用于调整所述电压异常的电池组的输出功率。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述功率调整模块包括：
确定单元，用于根据所述电压异常的电池组的异常程度确定该电池组的功率调整值，其中，所述异常程度是比较所述电压异常的电池组的当前电压与正常电压得到的或者是根据历史数据得到的；
功率调整单元，用于按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组的输出功率。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述功率调整单元包括：
第一能量调度子单元，每个所述电池组对应至少一个所述第一能量调度子单元，用于将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到与其对应的所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述第一能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述功率调整单元包括：
第二能量调度子单元，所述第二能量调度子单元的数目少于所述燃料电池堆中电池组的数目，用于将来自所述燃料电池堆的输出功率反馈部分功率到与其对应的所述电压异常的电池组，其中，所述部分功率的大小等于所述功率调整值，所述第二能量调度子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路；
开关阵列，用于控制所述电压异常的电池组与所述第二能量调度子单元相对应，其中，所述开关阵列包括：触点式继电器或固态继电器。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述功率调整单元包括：
功率变换子单元，所述功率变换子单元与所述电池组一一对应，所述燃料电池堆对应的全部所述功率变换子单元的串联输出或并联输出用于给负载供电，其中，按照所述功率调整值调整所述电压异常的电池组对应的功率变换子单元的输出功率，所述功率变换子单元包括以下电路之一：反激电路、正激电路、半桥电路、全桥电路。
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