CN209690473U - 一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，包括燃料电池测试单元、储能电池、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器、能量管理单元；所述能量管理单元分别与燃料电池测试单元、储能电池、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器通讯连接，所述储能电池分别与燃料电池测试单元、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器电连接。本实用新型避免了常规电阻型负载将燃料电池系统产生的电能通过热能消耗掉的能量浪费，同时还节省了为给电阻型负载降温设备的额外电能消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池测试技术领域，具体涉及一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统。
背景技术
燃料电池电堆、燃料电池系统以及燃料电池发动机的大规模研究、验证及测试是燃料电池应用前必不可少的步骤。由于燃料电池自身是一个持续消耗氢的发电装置，在传统的性能测试过程中第一种方案是使用电阻型负载将燃料电池系统产生的电能通过热能消耗掉，造成了资源的浪费和成本的增加。另外，通常所使用的电子负载在释放热能的过程中还需要诸如冷水塔、大型风机甚至空调等对其进行散热以保障电子负载的正常工作，因而还需要额外的电能。而对于新能源汽车用燃料电池动力系统，其功率超过30kW甚至高达100kW，则采用电子负载的测试方式将会产生极大的电能浪费，测试成本攀升。
第二种方案是采用馈网型电子负载将燃料电池测试过程中输出的电能回馈给电网。虽然该种方案可以有效避免燃料电池在测试放电过程中的热消耗，但是由于测试流程的复杂多样性(如频繁启停加载、加速以及测试极化曲线等)加之多堆并行测试等，在此情况下向电网馈电时，将会造成对电网的高频谐波干扰严重，处理起来也比较困难，严重影响着电网的电能质量，甚至会对电网造成冲击。
第三种方案是将燃料电池测试过程中输出的电能通过电解水制氢的方式获得氢气通入燃料电池进行循环利用。但是，在燃料电池运行过程中氢气转换为电的效率一般为50％(基于氢气的低热值LHV)，而产生的电再次通过电解水制氢的理论电解效率虽然很高(表观转换效率甚至可达100％～122％)，但在工业上为提升产氢速率需要加热升温以及产生的极化过电位等因素电能转换效率仅为50～70％。则完成氢气→燃料电池→电解槽→氢气的一个完整循环效率仅为30％，能量损失超过70％，能量利用率极低，而且电解水制氢系统成本(特别是以贵金属铂或铱作为催化剂的固体电解质膜电解水制氢系统)较高，寿命较短。因此该种方案并不经济，且存在着系统复杂、维护繁复的问题。
实用新型内容
针对现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型实施例提供一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其包括燃料电池测试单元、储能电池、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器、能量管理单元；所述能量管理单元分别与燃料电池测试单元、储能电池、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器通讯连接，所述储能电池分别与燃料电池测试单元、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器电连接。
上述方案中，燃料电池测试单元包括至少一组燃料电池测试平台和单向DC/DC，所述燃料电池测试平台中的待测燃料电池的直流输出端与其相对应的所述单向DC/DC的输入端电连接，所述单向DC/DC的输出端与所述储能电池的一个输入端电连接。
上述方案中，所述储能电池包括储能电池组和电池管理单元，所述储能电池组与电池管理单元BMS通过低压信号线连接。
上述方案中，所述储能电池组采用铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、钛酸锂电池、全钒液流中的一种或多种。
上述方案中，所述锂离子电池化成分容单元包括至少一组锂离子电池电芯化成分容柜和双向DC/DC，所述锂离子电池电芯化成分容柜与其相对应的所述双向DC/DC的一端电连接，所述双向DC/DC的另一端与所述储能电池的一个输入端电连接。
上述方案中，所述能量管理单元分别通过CAN线与所述燃料电池测试单元中的燃料电池测试平台和单向DC/DC、储能电池中的电池管理单元、锂离子电池化成分容单元中的锂离子电池电芯化成分容柜和双向DC/DC以及储能双向逆变器连接，用于接收所述燃料电池测试单元、储能电池和锂离子电池化成分容单元的实时参数信息并按照预设的命令向所述燃料电池测试平台、单向DC/DC、电池管理单元BMS、锂离子电池电芯化成分容柜、双向DC/DC以及储能双向逆变器PCS的控制元件下发操作指令。
与现有技术相比，本实用新型将燃料电池电化学测试过程中产生的电能用于锂离子电池的化成分容，一方面避免了常规电阻型负载将燃料电池系统产生的电能通过热能消耗掉的能量浪费，同时还节省了为给电阻型负载降温设备的额外电能消耗；另一方面，储能电池组的采用则实现了电能在储能电池组和在测锂离子电池之间的闭式循环，从而避免了锂离子电池在化成分容过程中频繁从电网取电进行充电再以电阻热能的形式放电的电能浪费，而且充放电次数越多，电能浪费越大。因此本实用新型提供的一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统实现了燃料电池测试和锂离子电池化成分容过程的电能高效利用，因此也大幅节省了用电成本。
附图说明
图1为根据本实用新型的实施例的一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的结构示意图。
图2为根据本实用新型的实施例的一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的控制流程图。
具体实施方式
下面参考附图进一步描述本实用新型的实施方式，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施方式仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。
另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本实用新型同样可以实施。在另外一些实施例中，对于大家熟知的方法、流程、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。
本实用新型实施例提供一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，如图1所示，其包括燃料电池测试单元1、储能电池2、锂离子电池化成分容单元3、储能双向逆变器(PCS)4、能量管理单元(EMS)5；所述能量管理单元5分别与燃料电池测试单元1、储能电池2、锂离子电池化成分容单元3、储能双向逆变器4通讯连接，所述储能电池2分别与燃料电池测试单元1、锂离子电池化成分容单元3、储能双向逆变器4电连接；
具体的，所述燃料电池测试单元1包括燃料电池测试平台11和单向DC/DC12，所述燃料电池测试平台11中的待测燃料电池的直流输出端与其相对应的所述单向DC/DC12的输入端电连接，所述单向DC/DC12的输出端与所述储能电池2的一个输入端电连接。
所述燃料电池测试单元1中所述燃料电池测试平台11用于对燃料电池进行极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)以及各种模拟工况条件下的电化学性能测试与评估，而所述单向DC/DC12则将燃料电池在测试过程中所产生的电能经过电压的变换后输出给所述的储能电池2。
进一步地，所述燃料电池测试单元1中的所述燃料电池测试平台11可以是单台，也可以是多台从而形成燃料电池测试平台阵列，而且，燃料电池测试平台阵列中的各个所述燃料电池测试平台之间独立工作，互不干扰；并且，所述单向DC/DC12的个数与所述燃料电池测试平台11的个数保持一致并形成一一对应关系；
可选的，所述燃料电池测试平台11包括但不限于氢气流量测试单元、空气流量测试单元、水管理单元、热管理单元及控制单元，所测试的燃料电池包括但不限于燃料电池单电池、燃料电池电堆、燃料电池系统、燃料电池发动机等；而且，不同的燃料电池，其所对应的燃料电池测试平台的配置也不尽相同，只要所测试的燃料电池类型及测试参数与燃料电池测试平台相匹配即可。同样，与燃料电池测试平台所对应的单向DC/DC12也会因待测燃料电池的电压、电流的不同其配置参数也不同，只要其能转换的电压、电流区间同燃料电池输出的电压、电流相匹配即可。换言之，在上述燃料电池测试平台阵列中所述燃料电池测试平台11可以是同类型的，也可以是不同类型；相应的，所述单向DC/DC12也可以是同类型的，也可以是不同类型的，但是每个单向DC/DC的输入端配置参数必须与其所连接的燃料电池测试平台的电输出参数相匹配，而且其输出端配置参数还要与所述储能电池2的充电参数相匹配。
具体的，所述储能电池2包括储能电池组21和电池管理单元BMS22，所述储能电池组21与电池管理单元BMS22通过低压信号线连接。
所述储能电池组21，用于接收所述燃料电池测试单元1中单向DC/DC12传递过来的燃料电池在测试过程中产生的直流电能，并分别与所述锂离子电池化成分容单元3及电网之间进行电能的双向传递；
可选的，所述储能电池组21采用铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池中的一种或多种；优选的，所述储能电池组21优先采用钛酸锂电池或全钒液流电池。
所述电池管理单元BMS22，用于监测所述储能电池组21的电压、电流和温度，准确估测所述储能电池组21的荷电状态SOC并将实时采集到的数据信息通过CAN线传输给所述能量管理单元5，同时对所述储能电池组21的单体电池间进行能量均衡。
具体的，所述锂离子电池化成分容单元3包括锂离子电池电芯化成分容柜31和双向DC/DC32，所述锂离子电池电芯化成分容柜31与其相对应的所述双向DC/DC32的一端电连接，所述双向DC/DC32的另一端与所述储能电池2的一个输入端电连接。
所述锂离子电池化成分容单元3中所述锂离子电池电芯化成分容柜31用于通过与所述储能电池2的双向能量传递对进入到化成分容工序的锂离子电池电芯进行充放电；所述双向DC/DC32，用于通过直流电压的变换实现所述储能电池2与所述锂离子电池电芯化成分容柜31之间的双向能量传递，并且所述双向DC/DC32的个数与所述锂离子电池电芯化成分容柜31的个数保持一致并形成一一对应关系。
进一步地，所述锂离子电池电芯化成分容柜31可以是单台，也可以是多台从而形成锂离子电池电芯化成分容柜阵列；而且，锂离子电池电芯化成分容柜阵列中的各个所述锂离子电池电芯化成分容柜31之间独立工作，互不干扰。
可选的，在上述锂离子电池电芯化成分容柜阵列中根据进入到化成分容工序的锂离子电池电芯的类型及容量(安时数)的不同，其所对应的所述锂离子电池电芯化成分容柜31的具体参数配置也不尽相同，只要其配置与需要化成分容的锂离子电池电芯的工步参数相匹配即可；同样，与所述锂离子电池电芯化成分容柜31相对应的所述双向DC/DC32也会因需要化成分容的锂离子电池电芯的电压、电流的不同其配置参数也不尽相同，只要其能转换的电压、电流区间同锂离子电池电芯充放电的电压、电流相匹配即可。换言之，在上述锂离子电池电芯化成分容柜阵列中所述锂离子电池电芯化成分容柜31可以是同类型的，也可以是不同类型；相应的，所述双向DC/DC32也可以是同类型的，也可以是不同类型的，但是每个双向DC/DC32两端的配置参数必须分别与其所连接的锂离子电池电芯化成分容柜的输入输出参数和所述储能电池2的充放电参数相匹配。
具体的，所述储能双向逆变器4的直流端与所述储能电池2电连接，其交流端与电网电连接，用于在特定情况下通过交直流的变换实现储能电池组与交流电网之间的双向能量传递。
具体的，所述能量管理单元5，分别通过CAN线与所述燃料电池测试单元1中的燃料电池测试平台11和单向DC/DC12、所述储能电池2中的电池管理单元BMS22、所述锂离子电池化成分容单元3中的锂离子电池电芯化成分容柜31和双向DC/DC32以及所述储能双向逆变器4连接，用于接收所述燃料电池测试单元1、储能电池2和锂离子电池化成分容单元3的实时参数信息并按照预设的命令向所述燃料电池测试平台11、单向DC/DC12、电池管理单元BMS22、锂离子电池电芯化成分容柜31、双向DC/DC32以及储能双向逆变器4的控制元件下发操作指令，对整个燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的能量进行管理调度以维系整个系统的正常运转。
所述能量管理单元5工作在稳态离网工作模式和暂态并网工作模式：
在稳态离网工作模式下，所述能量管理单元5给燃料电池测试单元1中的燃料电池测试平台11发送启动信号，按照预设参数和工步对待测燃料电池进行电化学性能测试，同时给燃料电池测试平台11所对应的单向DC/DC12发送接通指令将燃料电池测试平台11上在线测试的燃料电池所产生的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池2中的储能电池组21；并根据需求所述能量管理单元5给锂离子电池化成分容单元3中的锂离子电池电芯化成分容柜31发送启动信号，按照预设的工步参数和循环参数对进入到化成分容工序的锂离子电池电芯进行充放电，同时给锂离子电池电芯化成分容柜31所对应的双向DC/DC32发送接通指令以实现锂离子电池电芯在充电工步中将储能电池组21中的电能经过DC/DC电压变换后输出给锂离子电池电芯化成分容柜31为锂离子电池电芯充电和锂离子电池电芯在放电工步中将锂离子电池电芯储存的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池组21。在燃料电池测试和锂离子电池电芯化成分容的全过程中，燃料电池所产生的电能只在燃料电池测试单元1、储能电池2和锂离子电池化成分容单元3之间进行传递，所述储能双向逆变器4的并网隔离开关始终处于断开状态。
在暂态并网工作模式下，所述能量管理单元5给燃料电池测试单元1中的燃料电池测试平台11发送启动信号，按照预设参数和工步对待测燃料电池进行电化学性能测试，同时给燃料电池测试平台11所对应的单向DC/DC12发送接通指令将燃料电池测试平台11上在线测试的燃料电池所产生的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池2中的储能电池组21；并根据需求所述能量管理单元5给锂离子电池化成分容单元3中的锂离子电池电芯化成分容柜31发送启动信号，按照预设的工步参数和循环参数对进入到化成分容工序的锂离子电池电芯进行充放电，同时给锂离子电池电芯化成分容柜31所对应的双向DC/DC32发送接通指令以实现锂离子电池电芯在充电工步中将储能电池组21中的电能经过DC/DC电压变换后输出给锂离子电池电芯化成分容柜31为锂离子电池电芯充电和锂离子电池电芯在放电工步中将锂离子电池电芯储存的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池组21。
其间，所述能量管理单元5实时监测储能电池组21的荷电状态SOC，优先采用对燃料电池测试平台11的一组或几组燃料电池的测试和/或锂离子电池电芯化成分容柜31的一组或几组锂离子电池电芯的充放电进行延时操作等调度优化策略来实现整个燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的正常电能传递。当采取上述调度优化策略仍无法保障整个耦合系统的正常电能传递并监测到储能电池组21的荷电状态SOC超过设定的SOC上限或低于设定的SOC下限时则向储能双向逆变器4发送并网指令，储能双向逆变器4开始跟踪电网侧相位，当完成相位跟踪后，立即开出并网合闸命令，由相应的执行开关合闸完成并网；在储能电池组21的荷电状态SOC超过设定的SOC上限时将储能电池组21所存储的电能通过储能双向逆变器4经DC/AC逆变调整为与电网电压相匹配的电压幅值、频率和相位后稳定输出给电网从而腾出库容以持续接纳在测燃料电池所产生的电能或/和锂离子电池电芯放电回馈给储能电池组21的电能，在储能电池组21的荷电状态SOC低于设定的SOC下限时将电网的电能通过储能双向逆变器4经AC/DC逆变调整为与储能电池组21充电电压相匹配的直流电压后稳定输出给储能电池组21补充库容以持续为锂离子电池电芯充电，从而确保燃料电池测试和锂离子电池电芯化成分容工序的有序平稳运行。
本实用新型将燃料电池电化学测试过程中产生的电能用于锂离子电池的化成分容，一方面避免了常规电阻型负载将燃料电池系统产生的电能通过热能消耗掉的能量浪费，同时还节省了为给电阻型负载降温设备的额外电能消耗；另一方面，储能电池组的采用则实现了电能在储能电池组和在测锂离子电池之间的闭式循环，从而避免了锂离子电池在化成分容过程中频繁从电网取电进行充电再以电阻热能的形式放电的电能浪费，而且充放电次数越多，电能浪费越大。因此本实用新型提供的一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统实现了燃料电池测试和锂离子电池化成分容过程的电能高效利用，因此也大幅节省了用电成本。
此外，在极端情况下需要向电网送电时本实用新型所提供的耦合系统由于采用了储能电池组则可避免通常馈网型电子负载对电网的高频谐波的严重干扰，保障了电网的电能质量；另一方面又可实现对电网的削峰填谷、谐波治理及无功补偿，改善电网的电能质量；同时采用储能电池组还可通过谷电峰用、调峰调频等电力辅助服务为企业带来额外收益。
本实用新型的控制流程，如图2所示，通过如下步骤实现：
在步骤200中，所述能量管理单元5启动自检，并确认所述储能双向逆变器4的并网隔离开关处于断开状态，使燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统进入初始离网控制模式。然后进入步骤201。
在步骤201中，所述能量管理单元5获取所述燃料电池测试单元1中待测燃料电池的个数及测试参数从而计算出燃料电池在整个测试过程中所产生的总电量Q1，通过所述储能电池2中电池管理单元BMS22获取储能电池组21的SOC从而计算出储能电池组21的初始荷电量Q2和由当前SOC充电至设定的SOC上限时所需电量Q′2，获取锂离子电池化成分容单元3中锂离子电池电芯的容量型号(即安时数)及个数从而计算出锂离子电池电芯在化成和/或分容过程中需要充电的总容量Q3；然后比较Q1、Q2、Q′2和Q3之间的大小并进入步骤202。
在步骤202中，当所述能量管理单元5检测到Q1≤Q′2且Q3≤Q1+Q2时，则进入步骤210，即进入稳态离网工作模式；当检测到Q1＞Q′2或Q3＞Q1+Q2时，则进入步骤220，即进入暂态并网工作模式。
在步骤210中，所述能量管理单元5给燃料电池测试单元1中的燃料电池测试平台11发送启动信号，按照预设参数和工步对待测燃料电池进行电化学性能测试，同时给燃料电池测试平台11所对应的单向DC/DC12发送接通指令将燃料电池测试平台11上在线测试的燃料电池所产生的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池2中的储能电池组21；并根据需求所述能量管理单元5给锂离子电池化成分容单元3中的锂离子电池电芯化成分容柜31发送启动信号，按照预设的工步参数和循环参数对进入到化成分容工序的锂离子电池电芯进行充放电，同时给锂离子电池电芯化成分容柜31所对应的双向DC/DC32发送接通指令以实现锂离子电池电芯在充电工步中将储能电池组21中的电能经过DC/DC电压变换后输出给锂离子电池电芯化成分容柜31为锂离子电池电芯充电和锂离子电池电芯在放电工步中将锂离子电池电芯储存的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池组21。在燃料电池测试和锂离子电池电芯化成分容的全过程中，燃料电池所产生的电能只在燃料电池测试单元1、储能电池2和锂离子电池化成分容单元3之间进行传递，所述储能双向逆变器4的并网隔离开关始终处于断开状态。
同时，所述能量管理单元5比较Q3与Q2之间的大小并进入步骤211。
在步骤211中，所述能量管理单元5开始检测Q3是否小于Q2：如果是则进入步骤212，如果不是则进入步骤213。
在步骤212中，燃料电池的测试与锂离子电池电芯的化成分容处于解耦状态，既可同步进行，也可分时进行，互不干扰。
在步骤213中，所述能量管理单元5开始检测是否存在Q2≤Q3≤Q1+Q2的情况：如果存在则进入步骤214，如果不存在则返回步骤211。
在步骤214中，所述能量管理单元5则实时监测所述储能电池组21的荷电状态SOC。如果监测到SOC接近预设的SOC下限时则采取对所述锂离子电池化成分容柜的一组或几组锂离子电池电芯的充电工步进行适当的延时操作的调度优化策略以实现整个燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的正常电能传递。
在步骤220中，所述能量管理单元5给燃料电池测试单元1中的燃料电池测试平台11发送启动信号，按照预设参数和工步对待测燃料电池进行电化学性能测试，同时给燃料电池测试平台11所对应的单向DC/DC12发送接通指令将燃料电池测试平台11上在线测试的燃料电池所产生的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池2中的储能电池组21；并根据需求所述能量管理单元5给锂离子电池化成分容单元3中的锂离子电池电芯化成分容柜31发送启动信号，按照预设的工步参数和循环参数对进入到化成分容工序的锂离子电池电芯进行充放电，同时给锂离子电池电芯化成分容柜31所对应的双向DC/DC32发送接通指令以实现锂离子电池电芯在充电工步中将储能电池组21中的电能经过DC/DC电压变换后输出给锂离子电池电芯化成分容柜31为锂离子电池电芯充电和锂离子电池电芯在放电工步中将锂离子电池电芯储存的电能经过DC/DC电压变换后输出给储能电池组21。
同时，所述能量管理单元5开始检索在Q1＞Q′2或Q3＞Q1+Q2前提下Q1与Q′2之间和Q3与Q1+Q2之间存在的组合形式，并进入步骤221。
在步骤221中，所述能量管理单元5开始检测是否存在Q1＞Q′2且Q3≤Q1+Q2的情况：如果存在则进入步骤222，如果不存在则进入步骤223。
在步骤222中，所述能量管理单元5实时监测储能电池组21的荷电状态SOC，优先采用对燃料电池测试平台11的一组或几组燃料电池的测试进行延时操作的调度优化策略来实现整个燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的正常电能传递。当采取上述调度优化策略仍无法保障整个耦合系统的正常电能传递并监测到储能电池组21的荷电状态SOC超过设定的SOC上限时则向储能双向逆变器4发送并网指令，储能双向逆变器4开始跟踪电网侧相位，当完成相位跟踪后，立即开出并网合闸命令，由相应的执行开关合闸完成并网，将储能电池组21所存储的电能通过储能双向逆变器4经DC/AC逆变调整为与电网电压相匹配的电压幅值、频率和相位后稳定输出给电网从而腾出库容以持续接纳在测燃料电池所产生的电能或/和锂离子电池电芯放电回馈给储能电池组21的电能，从而确保燃料电池测试和锂离子电池电芯化成分容工序的有序平稳运行。
在步骤223中，所述能量管理单元5开始检测是否存在Q1≤Q′2且Q3＞Q1+Q2的情况：如果存在则进入步骤224，如果不存在则进入步骤225。
在步骤224中，所述能量管理单元5实时监测储能电池组21的荷电状态SOC，优先采用对锂离子电池电芯化成分容柜31的一组或几组锂离子电池电芯的充电工步进行延时操作的调度优化策略来实现整个燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的正常电能传递。当采取上述调度优化策略仍无法保障整个耦合系统的正常电能传递并监测到储能电池组21的荷电状态SOC低于设定的SOC下限时则向储能双向逆变器4发送并网指令，储能双向逆变器4开始跟踪电网侧相位，当完成相位跟踪后，立即开出并网合闸命令，由相应的执行开关合闸完成并网，将电网的电能通过储能双向逆变器4经AC/DC逆变调整为与储能电池组21充电电压相匹配的直流电压后稳定输出给储能电池组21补充库容以持续为锂离子电池电芯充电，从而确保燃料电池测试和锂离子电池电芯化成分容工序的有序平稳运行。
在步骤225中，所述能量管理单元5开始检测是否存在Q1＞Q′2且Q3＞Q1+Q2的情况：如果存在则进入步骤226，如果不存在则返回步骤221。
在步骤226中，所述能量管理单元5实时监测储能电池组21的荷电状态SOC，优先采用对燃料电池测试平台11的一组或几组燃料电池的测试和/或锂离子电池电芯化成分容柜31的一组或几组锂离子电池电芯的充放电进行延时操作等调度优化策略来实现整个燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统的正常电能传递。当采取上述调度优化策略仍无法保障整个耦合系统的正常电能传递并监测到储能电池组21的荷电状态SOC超过设定的SOC上限或低于设定的SOC下限时则向储能双向逆变器4发送并网指令，储能双向逆变器4开始跟踪电网侧相位，当完成相位跟踪后，立即开出并网合闸命令，由相应的执行开关合闸完成并网；在储能电池组21的荷电状态SOC超过设定的SOC上限时将储能电池组21所存储的电能通过储能双向逆变器4经DC/AC逆变调整为与电网电压相匹配的电压幅值、频率和相位后稳定输出给电网从而腾出库容以持续接纳在测燃料电池所产生的电能或/和锂离子电池电芯放电回馈给储能电池组21的电能，在储能电池组21的荷电状态SOC低于设定的SOC下限时将电网的电能通过储能双向逆变器4经AC/DC逆变调整为与储能电池组21充电电压相匹配的直流电压后稳定输出给储能电池组21补充库容以持续为锂离子电池电芯充电，从而确保燃料电池测试和锂离子电池电芯化成分容工序的有序平稳运行。
本实用新型的实施例内容揭露如上，然而本实施例并非用以限定本实用新型实施的范围，依据本实用新型的权利要求书及说明内容所作的简单的等效变化与修饰，仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其特征在于，其包括燃料电池测试单元、储能电池、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器、能量管理单元；所述能量管理单元分别与燃料电池测试单元、储能电池、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器通讯连接，所述储能电池分别与燃料电池测试单元、锂离子电池化成分容单元、储能双向逆变器电连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其特征在于，燃料电池测试单元包括至少一组燃料电池测试平台和单向DC/DC，所述燃料电池测试平台中的待测燃料电池的直流输出端与其相对应的所述单向DC/DC的输入端电连接，所述单向DC/DC的输出端与所述储能电池的一个输入端电连接。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其特征在于，所述储能电池包括储能电池组和电池管理单元，所述储能电池组与电池管理单元BMS通过低压信号线连接。
4.根据权利要求3所述的燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其特征在于，所述储能电池组采用铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、钛酸锂电池、全钒液流中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其特征在于，所述锂离子电池化成分容单元包括至少一组锂离子电池电芯化成分容柜和双向DC/DC，所述锂离子电池电芯化成分容柜与其相对应的所述双向DC/DC的一端电连接，所述双向DC/DC的另一端与所述储能电池的一个输入端电连接。
6.根据权利要求5所述的燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统，其特征在于，所述能量管理单元分别通过CAN线与所述燃料电池测试单元中的燃料电池测试平台和单向DC/DC、储能电池中的电池管理单元、锂离子电池化成分容单元中的锂离子电池电芯化成分容柜和双向DC/DC以及储能双向逆变器连接，用于接收所述燃料电池测试单元、储能电池和锂离子电池化成分容单元的实时参数信息并按照预设的命令向所述燃料电池测试平台、单向DC/DC、电池管理单元BMS、锂离子电池电芯化成分容柜、双向DC/DC以及储能双向逆变器PCS的控制元件下发操作指令。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822239642.3U CN209690473U (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822239642.3U CN209690473U (zh) | 2018-12-28 | 2018-12-28 | 一种燃料电池测试与锂离子电池化成分容耦合系统 |
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| CN209690473U true CN209690473U (zh) | 2019-11-26 |
Family
ID=68597414
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Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110988698A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 广东爱德曼氢能源装备有限公司 | 一种新型的燃料电池测试系统 |
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2018
- 2018-12-28 CN CN201822239642.3U patent/CN209690473U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110988698A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-10 | 广东爱德曼氢能源装备有限公司 | 一种新型的燃料电池测试系统 |
| CN110988698B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-05-27 | 广东爱德曼氢能源装备有限公司 | 一种新型的燃料电池测试系统 |
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