燃料电池系统控制装置和控制方法与流程

本公开涉及一种控制燃料电池系统的操作的燃料电池系统控制装置和控制方法。

背景技术：

1、在诸如发电、船舶和航空的领域中，需要兆瓦(mw)级以上的大容量发电系统。为了利用燃料电池系统实现大容量发电系统，可以将多个燃料电池系统相互串联和/或并联连接以构成大容量发电系统。然而，在将多个燃料电池系统相互串联和/或并联连接以构成大容量发电系统时，电池堆的绝缘电阻特性劣化。

2、本公开的该背景技术部分中所包括的信息仅用于增强对本公开的总体背景的理解，不能被视为对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的暗示。

技术实现思路

1、本公开的各方面旨在提供一种在燃料电池系统启动和停止时控制燃料电池辅助系统(balance of plant，bop)的驱动所需的电力供应的燃料电池系统控制装置和控制方法。

2、本公开要解决的技术问题不限于上述问题，本公开所属领域的技术人员通过以下描述将清楚地理解本文未提及的任何其他技术问题。

3、根据本公开的方面，一种燃料电池系统控制装置可以包括：燃料电池系统，包括燃料电池堆、操作燃料电池堆的辅助系统(bop)和被配置为控制bop的燃料电池控制器；第一功率转换器，位于燃料电池堆和第一电压电池之间并包括双向低压dc/dc转换器；第二功率转换器，位于燃料电池堆和第二电压电池之间并包括单个双向dc/dc转换器模块；以及控制器，当燃料电池系统启动或停止时，操作第一功率转换器或第二功率转换器的单个双向dc/dc转换器模块，并且控制第一功率转换器或第二功率转换器的单个双向dc/dc转换器模块以利用第一电压电池或第二电压电池的电能向bop供应驱动电力，其中第二电压电池的输出电压高于第一电压电池的输出电压。

4、当燃料电池系统初始启动时，控制器可以使第一功率转换器在升压模式下操作。

5、第一功率转换器可以将储存在第一电压电池中的电能升压并供应到bop。

6、当燃料电池系统的启动完成时，控制器可以将第一功率转换器的操作模式从升压模式切换到降压模式。

7、第一功率转换器可以将由燃料电池堆产生的电能降压并供应到负载。

8、第二功率转换器可以进一步包括至少一个单向dc/dc转换器模块和变压器。控制器可以被配置为当燃料电池系统停止时，确定当前情况是否是低温情况，当确定为当前情况是低温情况时，控制器可以停止单个双向dc/dc转换器模块和至少一个单向dc/dc转换器模块的升压操作，可以使第二电压电池在放电模式下操作，并且可以利用单个双向dc/dc转换器模块将储存在第二电压电池中的电能降压并供应到bop。

9、当当前情况不是低温情况时或在低温情况下，燃料电池控制器可以去除燃料电池堆中剩余的材料，并且可以控制bop以阻断供应到燃料电池堆的空气和氢。

10、根据本公开的另一方面，提供一种燃料电池系统控制方法，燃料电池系统包括燃料电池堆、辅助系统(bop)和燃料电池控制器，该方法可以包括：由控制器开始燃料电池系统的启动程序或停止程序；由控制器基于启动启动程序或停止程序来操作包括双向低压dc/dc转换器的第一功率转换器或第二功率转换器的单个双向dc/dc转换器模块；以及由第一功率转换器或第二功率转换器的单个双向dc/dc转换器模块利用第一电压电池或第二电压电池的电能向bop供应驱动电力。

11、操作第一功率转换器或第二功率转换器可以包括：当开始启动程序时，由控制器使第一功率转换器在升压模式下操作。

12、向bop供应驱动电力可以包括：由第一功率转换器将储存在第一电压电池中的电能升压并供应到bop。

13、该方法可以进一步包括：当燃料电池系统的启动完成时，由控制器将第一功率转换器的操作模式从升压模式切换到降压模式；以及由第一功率转换器将由燃料电池堆产生的电能降压并供应到负载。

14、该方法可以进一步包括：由控制器使第二功率转换器中的单个双向dc/dc转换器模块和至少一个单向dc/dc转换器模块在升压模式下操作；以及由单个双向dc/dc转换器模块和至少一个单向dc/dc转换器模块将由燃料电池堆产生的电能升压并输出。

15、操作第一功率转换器或第二功率转换器可以包括：当开始停止程序时，由控制器确定当前情况是否是低温情况；当确定为当前情况是低温情况时，由控制器停止第二功率转换器中的单个双向dc/dc转换器模块和至少一个单向dc/dc转换器模块的升压操作；由控制器使第二电压电池在放电模式下操作；由控制器启动单个双向dc/dc转换器模块的降压操作；由单个双向dc/dc转换器模块将储存在第二电压电池中的电能降压并供应到bop；以及在燃料电池控制器的控制下由bop去除燃料电池堆中剩余的材料。

16、该方法可以进一步包括：当当前情况不是低温情况时或在低温情况下，在去除燃料电池堆中剩余的材料之后，由燃料电池控制器控制bop以阻断供应到燃料电池堆的空气和氢。

17、本公开的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将在一起用于解释本公开的某些原理的并入本文的附图以及以下具体实施方式中显而易见或被更加详细地阐述。

技术特征：

1.一种燃料电池系统控制装置，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其中，

3.根据权利要求2所述的装置，其中，

4.根据权利要求2所述的装置，其中，

5.根据权利要求4所述的装置，其中，

6.根据权利要求1所述的装置，其中，

7.根据权利要求6所述的装置，其中，

8.一种燃料电池系统控制方法，所述燃料电池系统包括燃料电池堆、辅助系统即bop和燃料电池控制器，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，

10.根据权利要求9所述的方法，其中，

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

13.根据权利要求8所述的方法，其中，

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

技术总结
本公开涉及一种燃料电池系统控制装置和控制方法，该装置包括：燃料电池系统，包括燃料电池堆、操作燃料电池堆的辅助系统(BOP)和被配置为控制BOP的燃料电池控制器；第一功率转换器，位于燃料电池堆和第一电压电池之间并包括双向低压DC/DC转换器；第二功率转换器，位于燃料电池堆和第二电压电池之间并包括单个双向DC/DC转换器模块；以及控制器，被配置为当燃料电池系统启动或停止时，操作第一功率转换器或第二功率转换器的单个双向DC/DC转换器模块，并且控制第一功率转换器或第二功率转换器以利用第一电压电池或第二电压电池的电能向BOP供应驱动电力。

技术研发人员：金志泰
受保护的技术使用者：现代自动车株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12