双向DC/DC变换器204，以对锂离子电池单元500充电。具体而言，使双向DC/DC变换器204将电能从DC/DC变换器104的输出端传送给锂离子电池单元201，从而对锂离子电池单元201充电。在充电的过程中，通过控制双向DC/DC变换器204控制锂离子电池单元201的充电电流和充电电压，使得锂离子电池单元201处于一个正常的充电状态，例如:先恒流快速充电，再恒压进行恒压充电。
[0034]当所述第一状态信号表示燃料电池单元101处于正常状态且所述第二状态信号表示所述锂离子电池单元201处于正常状态，则锂离子电池功率控制单元500控制开关K2，以关闭锂离子电池单元201。当所述第一状态信号表示燃料电池单元101处于欠压状态且所述第二状态信号表示锂离子电池单元201处于正常状态，则锂离子电池功率控制单元500控制双向DC/DC变换器204将锂离子电池单元201的电能传送至负载301，以为负载301供电。
[0035]也就是说，当负载需求功率较大时，燃料电池单元101处于欠压状态，双向DC/DC变换器204在锂离子电池功率控制单元500的控制下将锂离子电池的输出电压转换为负载电压，使锂离子电池对外供电；当负载功率需求正常或较小时，锂离子电池功率控制单元500改变双向DC/DC变换器204工作方式，使锂离子电池处于充电状态或关闭状态。
[0036]图3所示为根据本发明的实施例的千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力能量管理方法流程图3000。
[0037]在步骤3001中，检测燃料电池单元的状态，并产生表示所述燃料电池单元状态的第一状态信号，所述燃料电池单元通过DC/DC变换器与负载相连。在一个实施例中，检测流经所述DC/DC变换器和所述燃料电池单元之间电路的第一电流信号；检测所述燃料电池单元的第一电压信号；检测所述DC/DC变换器的输出端的第三电压信号；根据所述第一电流信号、所述第一电压信号和所述第三电压信号产生所述第一状态信号。
[0038]在步骤3002中，检测锂离子电池单元的状态，并产生表示所述锂离子电池单元状态的第二状态信号，所述锂离子电池单元通过双向DC/DC变换器与所述负载相连。在一个实施例中，检测流经所述双向DC/DC变换器和所述锂离子电池单元之间电路的第二电流信号；检测所述锂离子电池单元的第二电压信号；根据所述第二电流信号和所述第二电压信号产生所述第二状态信号。
[0039]在步骤3003中，当所述第一状态信号表示所述燃料电池单元处于正常状态且所述第二状态信号表示所述锂离子电池单元处于低压状态，则控制所述双向DC/DC变换器，以对所述锂离子电池单元充电。在步骤3004中，当所述第一状态信号表示所述燃料电池单元处于正常状态且所述第二状态信号表示所述锂离子电池单元处于正常状态，则控制所述双向DC/DC变换器，以关闭所述锂离子电池单元。在步骤3005中，当所述第一状态信号表示所述燃料电池单元处于欠压状态且所述第二状态信号表示所述锂离子电池单元处于正常状态，则控制所述双向DC/DC变换器将所述锂离子电池单元的电能传送至所述负载，以为所述负载充供电。
[0040]以下将结合图1至图3对千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置的工作流程作更详细描述。
[0041]系统安装调试完成后，首先闭合开关K2，由锂离子电池组310经过弱电供电单元300给整个系统提供弱电，在弱电供电正常后，燃料电池功率控制单元400和锂离子电池功率控制单元500启动，控制单元400和500首先初始化整个系统的各个控制器和运行参数，检测系统各单元的状态参数；然后启动DC/DC变换器104、双向DC/DC变换器204 ;随后闭合开关K1，启动燃料电池单元，将燃料电池接入混合动力系统的燃料电池供电回路100，系统各个控制单元便进入全自动工作模式，对外输出电力。
[0042]燃料电池控制单元400通过燃料电池电流检测电路102和燃料电池电压检测电路103不断检测燃料电池单元的输出电压、电流，判断燃料电池是否进入低压或过流保护。当测得燃料电池输出电压低于其所允许的最低输出电压或燃料电池的输出电流达到限定值时，则燃料电池功率控制电路通过降低DC/DC变换器104的占空比，降低燃料电池的输出功率，从而提升燃料电池的输出电压或降低其输出电流；当测得燃料电池输出电压大于燃料电池最低输出电压，则燃料电池功率控制电路400通过改变DC/DC变换器104的占空比，使DC/DC变换器104输出端的电压即系统输出电压稳定在预设值。
[0043]锂离子电池功率控制单元500能够通过锂离子电池电流检测电路203和锂离子电池电压检测电路202实时监测锂离子电池单元201的电压和电流，预测锂离子电池的S0C值，当测得S0C值低于设定的最小值时，锂离子电池功率控制单元500改变双向DC/DC变换器204的工作方式，使锂离子电池处于充电状态，并对锂离子电池进行充电管理。锂离子电池的充电管理包括两个阶段，即先进行恒流充电，当锂离子电池的电压达到充电截止电压时，再对锂离子电池进行恒压充电；当锂离子电池充电至S0C值较高时，锂离子电池功率控制单元500改变双向DC/DC变换器204的工作方式，使锂离子电池处于对外放电状态。锂离子电池处于对外放电状态时，锂离子电池功率控制单元500根据系统输出电压通过改变双向DC/DC变换器204的占空比，使双向DC/DC变换器204输出电压稳定在预设值，并实时检测锂离子电池的输出电压电流，以保证锂离子电池的安全运行。
[0044]当负载功率较小时，燃料电池功率控制单元400测得的燃料电池输出电压过高或者燃料电池的输出电流过小，而燃料电池不应该工作在高压或低电流状态，这会对燃料电池造成一定的损害，此时燃料电池功率控制单元400与锂离子电池功率控制单元500之间通进行通信，改变双向DC/DC变换器204的工作方式，使锂离子电池单元201处于充电状态；当负载功率需求较大时，燃料电池功率控制单元400与锂离子电池功率控制单元500之间通信，使锂离子电池单元201处于对外放电状态，弥补燃料电池单元的功率缺额。
[0045]当燃料电池单元101供气不足时，会导致燃料电池的输出电压持续低于其放电截止电压，则燃料电池进入低压保护状态，即燃料电池功率控制单元400通过电子开关K1断开燃料电池单元101与能量管理系统的连接。此时，整个系统锂离子电池单元500单独对外供电。如果锂离子电池功率控制单元500测得锂离子电池的S0C值较低且供气仍然不足时，锂离子电池功率控制单元500通过电子开关K2断开锂离子电池与能量管理系统的连接，则整个系统不对外供电。当燃料电池重新供气充足时，燃料电池功率控制单元400检测出燃料电池的输出端电压大于其启动电压，并控制电子开关K1闭合，燃料电池单元重新对外供电。此时，燃料电池功率控制单元400与锂离子电池功率控制单元500之间通信，使开关K2闭合，锂离子电池单元201和燃料电池单元101共同对外供电或使燃料电池单元101对负载301供电的同时也对锂离子电池单元201充电。
[0046]与现有技术相比，本发明的千瓦级燃料电池/锂离子电池混合动力装置及其能量管理方法具有以下有益效果:
1.本发明利用燃料电池电压检测电路103和燃料电池电流检测电路102实时监测燃料电池的输出电压电流，通过燃料电池功率控制单元400实现对燃料电池的运行保护，防止燃料电池运行在低压或过流状态，以免对燃料电池造成不可逆转的损害或降低其工作性能。例如:当燃料电池单元101处于欠压或过流状态时，燃料电池功率控制单元400断开开关K1，从而关闭燃料电池功率控制单元400的导电通路，以避免因为电池过流或欠压而对燃料电池单元101造成损坏。
[0047]2.本发明中的锂离子电池功率控制单元500能够实时监测锂离子电池的运行参数，预测锂离子电池的S0C值，不仅能实现锂离子电池放电时的过流和低压保护，而且可以实现离子电池组自动充电管理，以维持锂离子电池组S0C动态平衡于一定的小范围内，延长锂离子电池的使用寿命。例如:当锂离子电池单元201处于欠压或过流状态时，锂离子电池功率控制单元400断开开关K2，从而关闭锂离子电池功率控制单元200的导电通路，以避免因为电池过流或欠压而对锂离子电池单元201造成损坏。
[0048]3.本发明具有高效率的DC/DC变换器，能够将燃料电池输出的不稳定电压变换成稳定的负载需求的直流电压，在能量管理策略的作用下，使锂离子电池组作为辅助供电和功率补偿，燃料电池供电成为主要供电方式，有利于保护离子电池组，延长离子电池组的使用寿命。
[0049]4.本发明作为一个综