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申请/专利权人:武汉众宇动力系统科技有限公司
摘要:本发明提供一燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统包括至少一燃料电池发电单元、至少一电路调节单元、至少一锂电池单元以及至少一动力系统管理模块,其中所述电路调节单元电性连接于所述燃料电池发电单元的输出端,所述锂电池单元与所述电路调节单元相互配合为一负载系统供电,所述动力系统管理模块电性连接于所述电路调节单元和所述锂电池单元的输出端,所述电路调节单元能够阻止所述负载系统和所述锂电池单元的能量反流至所述燃料电池发电单元。
主权项:1.一燃料电池混合供电系统,其特征在于,所述燃料电池混合供电系统包括至少一燃料电池发电单元、至少一电路调节单元、至少一锂电池单元以及至少一动力系统管理模块,其中所述电路调节单元电性连接于所述燃料电池发电单元的输出端,所述锂电池单元与所述电路调节单元相互配合为一负载系统供电,所述动力系统管理模块电性连接于所述电路调节单元和所述锂电池单元的输出端,且所述动力系统管理模块分别与所述燃料电池发电单元的电压电流采样点、所述锂电池单元的电压电流采样点以及所述电路调节单元通信连接,所述电路调节单元能够阻止所述负载系统和所述锂电池单元的能量反流至所述燃料电池发电单元,其中所述电路调节单元包括多组电路调节组件,其中多组所述电路调节组件电性并联于所述燃料电池发电单元的输出端,且每组所述电路调节组件分别与所述动力系统管理模块通信连接,其中每个所述电路调节组件包括至少一DCDC模块和至少一第一防反模块,其中所述DCDC模块和所述第一防反模块电性串联于所述燃料电池发电单元的输出端,从而通过所述动力系统管理模块控制每组所述电路调节组件中的所述DCDC模块的开启或关闭,从而控制所述燃料电池混合供电系统的输出功率,其中所述锂电池单元包括至少一充电模块和至少一锂电池组,其中所述充电模块电性连接于所述第一防反模块的输出端,所述锂电池组电性连接于所述充电模块的输出端,其中所述动力系统管理模块被设置能够:比较所述燃料电池发电单元的电压VFC与所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min和获取所述电路调节单元的输出值DC-DC-set1,且若所述燃料电池发电单元的发电单元电压VFC所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min,则通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元,若所述燃料电池发电单元的发电单元电压VFC所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min,则通过输出控制信号开启一组或多组所述电路调节单元;比较所述锂电池单元的电压VLi与所述锂电池单元的最高电压VLi-max和获取所述电路调节单元的输出值DC-DC-set2,且若所述锂电池单元的工作电压VLi所述锂电池单元的最高电压VLi-max,则通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元,若所述锂电池单元的工作电压VLi所述锂电池单元的最低电压VLi-min,则通过输出信号开启一组或多组所述电路调节单元;比较所述锂电池单元的充电电流ILi与所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max和获取所述电路调节单元的输出值DC-DC-set3,其中:若所述锂电池单元的充电电流ILi所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max,则通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元;和比较所述DC-DC-Set1、所述DC-DC-set2及所述DC-DC-set3的大小,确定所述电路调节单元的输出最小值。
全文数据:燃料电池混合供电系统及其控制方法技术领域本发明属于动力供应系统领域,具体而言,本发明涉及一种燃料电池混合供电系统及其控制方法。背景技术燃料电池是一种将氢气和氧气的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。与传统能源相比,燃料电池最大的特点是在反应过程中不涉及燃烧,因而能量转换效率不受卡诺循环的限制,它的电能转换效率一般都在50%以上,因此具有高效、清洁的显著特点。在燃料电池发电单元中,除了系统辅助部件的自身耗电,系统控制也需要供电,尤其在运行的的初始阶段,需要外部的电源为其供电,因此往往与蓄电池构成混合供电系统。燃料电池与锂电池混合供电的方式有很多种,目前应用最广泛的方法是燃料电池经过DCDC模块与锂电池并联,通过DCDC模块的控制,燃料电池电压转换为适合锂电池充放电的电压,然后给负载提供能量供给。该连接方式虽然可以最大限度地提高燃料电池与锂电池的电压匹配,但是无法对锂电池充放电流进行控制,很大程度上降低了锂电池的使用寿命,系统可靠性也存在一定的问题。发明内容本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统结构简单,操作方便。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统能够根据负载系统的用电情况选择为其供电的来源。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统包括至少一燃料电池发电单元和至少一锂电池单元,通过所述燃料电池发电单元和所述锂电池单元为负载系统进行供电,从而提高供电能力和稳定性。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统不仅能够为直流负载供电,还能为交流负载进行供电,从而提高所述燃料电池混合供电系统的应用范围。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统不仅能够主动调节所述负载系统的供电来源,还能够通过实时感应所述燃料电池发电单元和所述锂电池单元的电压电流而选择为所述负载系统供电的系统。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统能够平衡锂电池单元的单片电压。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统包括一锂电池管理系统,所述燃料电池混合供电系统通过所述锂电池管理系统平衡锂电池单元的单片电压。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统包括一动力系统管理模块,通过所述动力系统管理模块感知燃料电池发电单元和锂电池单元的输出电压电流。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统包括至少一电路调节单元,通过所述电路调节单元防止负载系统和锂电池单元的能量反流至所述燃料电池发电单元,从而避免所述燃料电池发电单元被损坏。本发明的一个目的在于提供一种燃料电池混合供电系统及其控制方法,所述燃料电池混合供电系统包括至少一DCAC模块,从而将燃料电池发电模块和锂电池单元输出的电能转换为所述交流负载所需的电能。本发明的一方面提供一燃料电池混合供电系统,所述燃料电池混合供电系统包括至少一燃料电池发电单元、至少一电路调节单元、至少一锂电池单元、至少一动力系统管理模块以及至少一负载系统,其中所述电路调节单元电性连接于所述燃料电池发电单元的输出端,所述锂电池单元与所述电路调节单元电性并联于所述负载系统的输入端,所述动力系统管理模块电性连接于所述电路调节单元和所述锂电池单元的输出端,且所述动力系统管理模块分别与所述燃料电池发电单元的电压电流采样点、所述锂电池单元的电压电流采样点以及所述电路调节单元通信连接,所述电路调节单元能够阻止所述负载系统和所述锂电池单元的能量反流至所述燃料电池发电单元。在其中一些实施例中,所述燃料电池混合供电系统还包括至少一锂电池管理系统,所述锂电池管理系统的两端分别与所述锂电池单元及所述动力系统管理模块电性连接。在其中一些实施例中,其中所述电路调节单元包括至少一DCDC模块和一第一防反模块,所述DCDC模块电性连接于所述燃料电池发电单元的输出端,所述第一防反模块电性连接于所述DCDC模块的输出端。在其中一些实施例中,其中所述锂电池单元包括至少一充电模块、至少一锂电池组和至少一第二防反模块,其中所述充电模块电性连接于所述第一防反模块的输出端,所述锂电池组电性连接于所述充电模块的输出端,所述第二防反模块的一端电性连接于所述锂电池组的输出端,另一端电性连接于所述第一防反模块与所述负载系统之间。在其中一些实施例中,其中所述锂电池单元进一步包括一开关,所述开关连接于所述锂电池组与所述第二防反模块之间,以接通或断开所述锂电池组与所述第二防反模块之间的电路通路。在其中一些实施例中,其中所述负载系统包括至少一直流负载电路和至少一交流负载电路,所述直流负载电路和所述交流负载电路并联于所述燃料电池发电单元和所述锂电池单元的输出端。在其中一些实施例中,其中所述直流负载电路包括至少一直流负载,所述交流负载电路包括至少一DCAC模块和至少一交流负载,所述交流负载电性连接于所述DCAC模块的输出端。在其中一些实施例中,其中所述燃料电池发电单元包括至少一燃料电池堆、至少一燃料供给模块、至少一燃料进气通道以及至少一空气进气通道,所述燃料电池堆的输出端与所述DCDC模块连接,所述燃料供给模块通过所述燃料进气通道与所述燃料电池堆连接,所述空气进气通道的一端与所述燃料电池堆连接,以使空气能够通过所述空气进气通道进入所述燃料电池堆,所述动力系统管理模块与所述燃料进气通道通信连接。在其中一些实施例中,其中所述燃料电池发电单元进一步包括至少一压力传感器,所述压力传感器通信设置于所述燃料进气通道并与所述动力系统管理模块通信连接,以采集所述燃料进气通道的压力至所述动力系统管理模块。在其中一些实施例中,其中所述燃料电池发电单元进一步包括至少一温度传感器和至少一燃料电池堆风扇,所述温度传感器通信设置于所述燃料电池堆并与所述动力系统管理模块通信连接,所述燃料电池堆风扇与所述动力系统管理模块电性连接且所述燃料电池堆风扇的PWM和FBI与所述动力系统管理模块通信连接。在其中一些实施例中,其中所述防反电路包括至少一MOS管组和至少一二极管控制器,所述MOS管组由一个MOS管或多个MOS管并联组成,所述防反模块的输入端与所述MOS管组的S极连接,输出端与所述MOS管组的D极连接,所述二极管控制器的输入端与所述MOS管组的S端连接,输出端与所述MOS管组的D端连接,驱动端与所述MOS管组的G端连接。在其中一些实施例中,其中所述DCDC模块为BUCK型或者BUCK-BOOST型。本发明进一步提供一种燃料电池混合供电系统的控制方法,用于控制所述的燃料电池混合供电系统,包括以下步骤:1001:设定所述燃料电池发电单元的和所述锂电池单元的极限工作参数;1002:检测所述燃料电池发电单元和所述锂电池单元的工作参数;1003:通过所述动力系统管理模块控制所述DCDC模块的开启数量;1004:确定所述电路调节单元的输出最小值。在其中一些实施例中,其中所述步骤1001进一步包括以下步骤:10011:设定所述燃料电池发电单元发电单元的最低电压VFC-min;10012:设定所述锂电池单元的最低电压VLi-min;10013:设定所述锂电池单元的最高电压VLi-max;10014:设定所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max。在其中一些实施例中,其中所述步骤1002进一步包括以下步骤:10021:检测所述燃料电池发电单元的发电单元电压VFC;10022:检测燃料电池单元的电流IFC;10023:检测所述锂电池单元的电压VLi;10024:检测所述锂电池单元的充电电流ILi。在其中一些实施例中,其中步骤1003进一步包括以下步骤:10031:所述动力系统管理模块将所述燃料电池发电单元的电压VFC与所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min进行比较并根据比较结果控制所述电路调节单元的开启或关闭;10032:所述动力系统管理模块将所述锂电池单元的电压VLi与所述锂电池单元的最高电压VLi-max及所述锂电池单元的最低电压VLi-min分别进行比较,并根据比较结果控制所述电路调节单元的开启或关闭;10033:所述动力系统管理模块将所述锂电池单元的充电电流ILi与所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max进行比较并根据比较结果控制所述电路调节单元的开启或关闭。在其中一些实施例中,其中所述步骤10031进一步包括以下步骤:100311:所述动力系统管理模块将所述燃料电池发电单元的电压VFC与所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min进行比较;100312:若所述燃料电池发电单元的发电单元电压VFC所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min,则所述动力系统管理模块输出控制信号开启一组或多组所述电路调节单元;100313:所述电路调节单元的输出值为DC-DC-set1。DC-DC-set1表示在步骤10031情况下,所述DCDC在其中一些实施例中,其中所述步骤10032进一步包括以下步骤:100321:所述动力系统管理模块将所述锂电池单元的电压VLi与所述锂电池单元的最高电压VLi-max进行比较;100322:若动力系统管理模块检测出所述锂电池单元的工作电压VLi所述锂电池单元的最高电压VLi-max,则所述动力系统管理模块通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元;若所述动力系统管理模块检测出所述锂电池单元的工作电压VLi所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max,则所述动力系统管理模块通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元100333:所述电路调节单元的输出值为DC-DC-set3。在其中一些实施例中,其中所述步骤1004包括以下步骤:10041:比较所述DC-DC-Set1、所述DC-DC-set2及所述DC-DC-set3的大小;10042:确定所述电路调节单元的输出最小值。附图说明图1为本发明所述的燃料电池混合供电系统的第一实施例的框图示意图。图2为图1中所述的燃料电池混合供电系统的进一步优选实施方式的框图示意图。图3为图2中所述的燃料电池混合供电系统的进一步优选实施方式的框图示意图。图4为图3中所述的燃料电池混合供电系统的进一步优选实施方式的框图示意图。图5为本发明所述的燃料电池混合供电系统的控制方法的一实施例的步骤示意图。图6为图5中所述的燃料电池混合供电系统的控制方法的优选实施方式的步骤示意图。图7为本发明所述的防反模块的框图示意图。图8为本发明所述的DCDC模块的框图示意图。图9为本发明智能二极管控制器的结构示意图。图10为本发明DCDC模块的结构示意图。具体实施方式以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。本领域技术人员应理解的是,在本发明的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。如图1所示,本发明主要提供一种燃料电池混合供电系统,所述燃料电池混合供电系统包括至少一燃料电池发电单元10、至少一电路调节单元40、至少一锂电池单元20、至少一负载系统50以及至少一动力系统管理模块30,其中所述燃料电池发电单元10的输出端与所述电路调节单元40电性连接,所述锂电池单元20与所述电路调节单元40电性并联于所述负载系统50的输入端,所述负载系统50电性连接于所述电路调节单元40及所述锂电池单元20的输出端,所述动力系统管理模块30通信连接于所述燃料电池发电单元10的电压电流采样点、所述锂电池单元20的电压电流采样点以及所述电路调节单元40,所述动力系统管理模块30与所述电路调节单元40的输出端电性连接,所述电路调节单元40能够阻止所述负载系统50和所述锂电池单元20的能量反流至所述燃料电池发电单元10。详细而言,所述电路调节单元40包括至少一组电路调节组件40’,所述电路调节组件40’包括至少一DCDC模块41和至少一防反模块42,其中所述DCDC模块41和所述防反模块42电性串联于所述燃料电池发电单元10的输出端。由于所述燃料电池发电单元10通过电路调节单元40与所述锂电池单元20分别并联于所述负载系统50的输入端,因此所述燃料电池发电单元10和所述锂电池单元20都能够为所述负载系统50发电。由于所述防反模块42的设置,所述电路调节单元40能够防止所述负载系统50和所述锂电池单元20的能量反流至所述燃料电池发电单元10,从而避免所述燃料电池发电单元10被损坏。所述动力系统管理模块30与所述燃料电池发电单元10的电压电流采样点通信连接,因此所述动力系统管理模块30能够采集所述燃料电池发电单元10输出的电压与电流;所述动力系统管理模块30与所述锂电池单元20的电压电流采样点通信连接,因此所述动力系统管理模块30能够采集所述锂电池单元20输出的电压、所述锂电池单元20的放电电流以及所述锂电池单元20的充电电流;所述动力系统管理模块30与所述DCDC模块41通信连接,因此所述动力系统管理模块30能够控制所述DCDC模块41为所述负载系统50输出功率。所述动力系统管理模块30与所述电路调节单元40中的所述防反模块42的输出端电性连接,从而通过所述电路调节单元40为所述动力系统管理30模块供电。作为本发明的进一步改进,所述燃料电池混合供电系统进一步包括一锂电池管理系统70,所述锂电池管理系统70分别电性连接于所述动力系统管理模块30和所述锂电池单元20,因此能够平衡所述锂电池单元20的单片电压,从而避免所述锂电池单元20因过充或过放被损坏。作为本发明的进一步改进,如图2所示,所述电路调节单元40包括多组所述电路调节组件40’,多组所述电路调节组件40’电性并联于所述燃料电池发电单元10的输出端且每组所述电路调节组件40’分别与所述动力系统管理模块30通信连接,从而通过所述动力系统管理模块30控制每组所述电路调节组件40’中的所述DCDC模块41的开启或关闭,从而控制所述燃料电池混合供电系统的输出功率。所述电路调节组件40’的数量由所述燃料电池发电单元10的功率、所述负载系统50的功率以及所述DCDC模块41的功率共同决定,即所述燃料电池发电单元10的输出的功率越大,需要连接的所述电路调节组件40’数量就越多;所述负载系统50的功率越小,所述锂电池单元20的充电电流就越小,需要连接的所述电路调节组件40’的数量就越少。由于所述动力系统管理模块30与所述电路调节单元40通信连接,因此所述动力系统管理模块30能够控制所述电路调节单元40的接通和断开,从而控制所述燃料电池混合供电系统的输出功率。因此,在本发明所述的燃料电池混合供电系统中,通过所述动力系统管理模块30对所述锂电池单元20的电压和电流进行实时监控,并且通过所述电路调节单元40来控制所述锂电池单元20的输入电压和电流以及充电电流,从而提高所述锂电池单元20的使用寿命;通过所述动力系统管理模块30对所述燃料电池发电单元10的电压和电流进行实时监控,并且通过所述电路调节单元40来控制其输出电压和电流,从而防止所述燃料电池发电单元10由于性能衰减等原因而造成输出电压急剧下降。如图3所示,所述燃料电池混合供电系统进一步包括至少一控制系统调节单元60,所述控制系统调节单元60的一端电性连接于所述电路调节单元40的输出端与所述锂电池单元20之间,另一端与所述动力系统管理模块30电性连接,所述控制系统调节单元60能够阻止所述动力系统管理模块30的能量反流至所述燃料电池发电单元10,从而保护所述燃料电池发电单元10不被损坏,并且确保所述动力系统管理模块工作性能的稳定性。所述控制系统调节单元60包括至少一控制系统防反模块62和至少一控制系统DCDC模块61,其中所述控制系统DCDC模块61电性连接于所述电路调节单元40的输出端和所述锂电池单元20的输出端之间,所述控制系统防反模块62电性连接于所述动力系统管理模块30和所述控制系统DCDC模块62之间,从而使在所述控制系统调节单元60为所述动力系统管理模块30提供动力的同时,所述控制系统防反模块62能够避免所述动力系统管理模块30中的能量反流,从而提高所述动力系统管理模块30的工作稳定性。更进一步地,如图4所示,所述燃料电池混合供电系统中的所述锂电池单元20进一步包括至少一充电模块、至少一锂电池组21和至少一第二防反模块23,其中所述充电模块22电性连接于所述电路调节单元40的输出端,所述锂电池组21电性连接于所述充电模块22的输出端,所述第二防反模块23的一端电性连接于所述锂电池组21的输出端,另一端电性连接于所述电路调节单元40与所述负载系统50之间。所述充电模块22的设置能够控制所述燃料电池发电单元10为所述锂电池组21进行充电,当所述燃料电池发电单元10的电压大于所述锂电池组21的电压一定值时,所述锂电池组21开始充电,当所述锂电池组21充至预设电压范围内之后停止充电。。所述锂电池组21通过所述第二防反模块23为所述负载系统50充电,并且由于所述第二防反模块23的作用,所述燃料电池发电单元10只能通过所述充电模块22为所述锂电池组21充电。所述锂电池单元20进一步包括一开关24,所述开关24连接于所述第二防反模块23与所述锂电池组21之间,以接通或断开所述锂电池单元20与所述第二防反模块23之间的电路通路。因此,所述燃料电池发电单元10通过所述电路调节单元40和所述充电模块22对所述锂电池组21进行充电,当所述开关24接通后,所述锂电池组21能够参与对所述负载系统50进行供电,当所述开关24断开之后,所述负载系统50的供电只能由所述燃料电池发电单元10完成。通过硬件逻辑实现所述锂电池组21的充放电,不仅响应速度更快,而且采用系统自备电源,无需停机充电。当所述开关24接通后,所述锂电池组21为所述动力系统管理模块30供电,所述动力系统管理模块30默认启动所述燃料电池系发电单元10的进程,所述燃料电池发电单元10完全启动后经过后级的所述电路调节单元40转换为相应电压,从而完成所述燃料电池发电单元10的一键启动功能。更进一步地,如图5所示,所述负载系统50包括至少一直流负载电路51和至少一交流负载电路52,所述直流负载电路51和所述交流负载电路2并联于所述燃料电池发电单元10和所述锂电池单元20的输出端,其中所述直流负载电路51包括至少一直流负载511,所述交流负载电路52包括至少一DCAC模块521和至少一交流负载522,所述DCAC模块521用于将所述燃料电池发电单元10和或所述锂电池单元20提供的电能进行转化并提供给所述交流负载522。因此,本发明所述的燃料电池混合供电系统不仅能够为直流负载供电,还能为交流负载供电,从而提高本发明所述的燃料电池混合供电系统的应用范围。更进一步地,如图6所示,在本发明的第一实施例中,所述燃料电池发电单元10包括至少一燃料电池堆11,所述燃料电池堆11用于产生电能,从而为所述负载系统50和或所述锂电池单元20提供动力,所述燃料电池发电单元10进一步包括至少一燃料供给模块12、至少一燃料进气通道13以及至少一空气进气通道14,所述燃料电池堆11的输出端与所述DCDC模块41连接,所述燃料进气通道13的输入端与所述燃料供给模块12连接,所述燃料进气通道13的输出端与所述燃料电池堆11连接,且所述燃料进气通道13与所述动力系统管理模块30通信连接,所述燃料供给模块12通过所述燃料进气通道13进入所述燃料电池堆11,所述空气进气通道的一端与所述燃料电池堆连接,另一端对外连接,空气通过所述空气进气通道14进入所述燃料电池堆11,所述动力系统管理模块30与所述燃料进气通道13通信连接,所述动力系统管理模块30通过所述燃料进气通道13控制所述燃料供给模12块向所述燃料电池堆11输入燃料,所述燃料与所述空气在所述燃料电池堆11内部产生反应后生成能量从而为所述负载系统50和或所述锂电池单元20供电。如图所示,作为本发明的进一步优选,所述燃料电池混合供电系统进一步包括一压力传感器15,所述压力传感器15通信设置于所述燃料进气通道13且与所述动力系统管理模块30通信连接,因此,所述压力传感器15能够采集所述燃料进气通道13的压力并传送至所述动力系统管理模块30。所述燃料电池混合供电系统进一步包括一排气通道16,所述排气通道16的控制端与所述动力系统管理模块30通信连接,所述排气通道16的输入端与所述燃料电池堆11连接,所述排气通道16的输出端对外连接,通过该连接,所述动力系统管理模块30能够控制所述燃料电池堆11的排气。更进一步地,作为本发明更进一步地优选,如图所示,所述燃料电池发电单元10进一步包括一燃料电池堆风扇18和一温度传感器17,所述温度传感器17通信设置于所述燃料电池堆11且所述温度传感器17与所述动力系统管理模块30通信连接,所述燃料电池堆风扇18与所述动力系统管理模块30通信连接,所述燃料电池堆风扇18的PWM和FBI与所述动力系统管理模块30通信连接,所述燃料电池堆风扇18与所述动力系统管理模块30电性连接,以通过所述动力系统管理模块30为所述燃料电池堆风扇18提供电力。在本发明所述的燃料供给模块中,所述燃料包括但不限于:硼氢化钠和水、硅酸钠和水、氢化锂和水、氢化镁和水、硼氢化锂和水、氢化锂铝和水、氢化铝、氨硼烷络合物、烃、氢化锂铝、硼氢化镁、硼氢化镁-胺络合物、压缩氢气或液态氢。接下来,对本发明所述的燃料电池混合供电系统的工作原理进行简单的说明。所述燃料电池发电单元10通过所述电路调节单元40和或所述锂电池单元20为所述负载系统50供电,所述锂电池单元20也能够回收所述负载系统50产生的能量。在所述燃料电池混合供电系统的工作过程中,所述动力系统管理模块30通过监控所述燃料电池发电单元10和所述锂电池单元20的电压电流而选择所述负载系统50的供电来源,当所述燃料电池发电单元10输出的功率很高时,所述燃料电池发电单元10不仅能够为所述负载系统50供电,而且还能够为所述锂电池单元20充电;当检测到所述燃料电池发电单元10的输出功率不能满足所述负载系统50时,所述锂电池单元20参与为所述负载系统50供电。由于所述电路调节单元40中的所述防反模块42的设置,能够确保所述锂电池单元20和所述负载系统50的能量不会反向流至所述燃料电池发电单元10,从而避免所述燃料电池发电单元10被损毁。此外,所述锂电池管理系统的设置,能够平衡所述锂电池组21的单片压力,从而提升所述锂电池组21的性能。如图7所示,本发明进一步提供一燃料电池混合供电系统的控制方法,用于控制所述燃料电池混合供电系统,所述燃料电池混合供电系统的控制方法包括以下步骤:1001:设定所述燃料电池发电单元10的和所述锂电池单元20的极限工作参数;1002:检测所述燃料电池发电单元10和所述锂电池单元20的工作参数;1003:通过所述动力系统管理模块30控制所述DCDC模块41的开启数量;1004:确定所述电路调节单元40的输出最小值。需要注意的是,所述步骤1001和所述步骤1002并无先后顺序之分。在所述步骤1003中,所述DCDC模块41的开启数量由所述步骤1001中的设定值与所述步骤1002中的检测值进行比较后得到。换句话说,在所述步骤1003中,所述动力系统管理模块30是通过将所述步骤101中的所述燃料电池发电单元10和所述锂电池单元20的极限工作参数与所述步骤1002中所述燃料电池发电单元10和所述锂电池单元20的工作参数进行分别比对后决定所述DCDC模块41的开启数量。如图8所示,作为本发明的一种优选,所述步骤1001进一步包括以下步骤:10011:设定所述燃料电池发电单元10发电单元的最低电压VFC-min;10012:设定所述锂电池单元20的最低电压VLi-min;10013:设定所述锂电池单元20的最高电压VLi-max;10014:设定所述锂电池单元20的充电最高电流ILi-max。相应地,所述步骤1002进一步包括以下步骤:10021:检测所述燃料电池发电单元10的发电单元电压VFC;10022:检测燃料电池发电单元10发电单元电流IFC;10023:检测所述锂电池单元20的电压VLi;10024:检测所述锂电池单元20的充电电流ILi。需要强调的是,所述步骤10011至所述步骤10014并无先后顺序之分,所述步骤10021至所述步骤10024也没有先后顺序之分。在所述步骤10011至所述步骤10014中,所述燃料电池发电单元10发电单元的最低电压VFC-min由所述燃料电池发电单元10的具体组成决定,所述锂电池单元20的最低电压VLi-min、所述锂电池单元20的最高电压VLi-max及锂电池单元20的充电最高电流ILi-max也是由所述锂电池单元20的具体组成决定。换句话说,不同的燃料电池发电单元10的发电单元的最低电压VFC-min是不同的,不同的锂电池单元20的最低电压VLi-min、最高电压VLi-max及充电最高电流ILi-max也是不一样的。详细而言,如图所示,所述步骤1003进一步包括以下步骤:10031:所述动力系统管理模块30将所述燃料电池发电单元10的发电单元电压VFC与所述燃料电池发电单元10发电单元的最低电压VFC-min进行比较并根据比较结果控制所述电路调节单元40的开启或关闭;10032:所述动力系统管理模块30将所述锂电池单元20的电压VLi与所述锂电池单元20的最高电压VLi-max及所述锂电池单元20的最低电压VLi-min分别进行比较,并根据比较结果控制所述电路调节单元40的开启或关闭;10033:所述动力系统管理模块30将所述锂电池单元20的充电电流ILi与所述锂电池单元20的充电最高电流ILi-max进行比较并根据比较结果控制所述电路调节单元40的开启或关闭。需要强调的是,所述步骤10031至所述步骤10033并无先后顺序之分。作为本发明的一种优选,如图所示,其中所述步骤10031进一步包括以下步骤:100311:所述动力系统管理模块30将所述燃料电池发电单元10的发电单元电压VFC与所述燃料电池发电单元10发电单元的最低电压VFC-min进行比较;100312:若所述燃料电池发电单元10的发电单元电压VFC所述燃料电池发电单元10发电单元的最低电压VFC-min,则所述动力系统管理模块30输出控制信号开启一组或多组所述电路调节单元40;100313:所述电路调节单元40的输出值为DC-DC-set1。DC-DC-set1表示在步骤10031情况下,所述电路调节组件40’的开启路数,或者说所述所述DCDC模块41开启的路数。如图所示,所述步骤10032进一步包括以下步骤:100321:所述动力系统管理模块30将所述锂电池单元20的电压VLi与所述锂电池单元20的最高电压VLi-max进行比较;100322:若动力系统管理模块30检测出所述锂电池单元20的工作电压VLi所述锂电池单元20的最高电压VLi-max,则所述动力系统管理模块30通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元40;若所述动力系统管理模块30检测出所述锂电池单元20的工作电压VLi所述锂电池单元20的充电最高电流ILi-max,则所述动力系统管理模块30通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元40;100333:所述电路调节单元40的输出值为DC-DC-set3。所述DC-DC-set3表示在步骤10033情况下,所述电路调节组件40’的开启路数,或者说所述所述DCDC模块41开启的路数。更进一步地,所述步骤1004进一步包括以下步骤:10041:比较所述DC-DC-Set1、所述DC-DC-set2及所述DC-DC-set3的大小;10042:确定所述电路调节单元40的输出最小值。在所述燃料电池混合供电系统的控制方法中,可以通过所述动力系统管理模块30对所述燃料电池混合供电系统的输出电流和电压进行动态调整,也可以通过检测所述燃料电池混合供电系统输出电流电压的变化,从而防止过载时所述燃料电池发电单元被损坏。此外,通过本发明所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,还可以对所述燃料电池混合供电系统的能量通过计算进行管理,从而对所述燃料电池混合供电系统的能量使用做出进一步的控制。如图9所示,为本发明所述的防反模块,所述防反模块42包括了一个或者多个MOS管并联的MOS管组421以及一个智能二极管控制器422。如图所示的电路,MOS管组421由一个MOS管或者由多个MOS管并联组成,每个MOS管内部集成了二极管,防反模块42的输入端4221与MOS管组421的S极连接,防反模块41的输出端4222与MOS管组421的D极连接;智能二级管控制器422的输入端4221与MOS管组421的S端连接,智能二级管控制器422的输出端4222与MOS管组421的D端连接,智能二极管控制器422的驱动端4223与MOS管组421的G端连接,智能二极管控制器422为一款集成芯片,当输入电压高于输出电压一定值时,该芯片能够通过采样无人机电机电流来控制MOS管组421驱动电压的大小,使MOS管组421两端电压小于等于芯片设定开通阀值,保证MOS管组421的导通压降足够小,以减小损耗。当输出端电压高于输入端电压时,该芯片可以在极短的时间内关闭MOS管组421,防止输出端电能流入输入端。所述MOS管优选为N沟道MOS管。如图10所示,在本发明中,所述DCDC模块41为BUCK型电路的结构框图。所述BUCK电路为降压斩波器,也称降压式变换器,其输出电压小于输入电压。如图所示,开关管为所述MOS管组421,其驱动电压为充电芯片中的PWMPuslewidthmodulation信号,信号周期为Ts,则信号频率为f=1Ts,导通时间为Ton,关断时间为Toff,则周期为Ts=Ton+Toff,占空比Dy=TonTs即半导体场效应晶体管的导通时间,其输出电压Vo=Vi*Dy,因此其输出电压Vo小于输入电压Vi。除此以外,所述DCDC模块41也可以为同步BUCK型或者BUCK-BOOST型等,只要在本发明的基础上采用了与本发明相同或近似的技术方案,解决了与本发明相同或近似的技术问题,并且达到了与本发明相同或近似的技术效果,都属于本发明的保护范围之内,本发明的具体实施方式并不以此为限。需要强调的是,在本发明所述的燃料电池混合供电系统中,所述控制系统防反模块62与所述防反模块42的结构一致,所述控制系统DCDC模块61与所述DCDC模块41的结构一致,本领域技术人员还可以在本发明上述揭露的基础上采用其他类型的防反模块和DCDC模块,只要采用了与本发明相同或近似的技术方案,解决了与本发明相同或近似的技术问题,并且达到了与本发明相同或近似的技术效果,都属于本发明的保护范围之内,本发明的具体实施方式并不以此为限。本发明所述的燃料电池混合供电系统不仅能够连接直流负载511,还能连接交流负载522,从而可以适应非常多的场合,因此提高了所述燃料电池混合供电系统的通用性。此外,本发明所述的燃料电池混合供电系统是通过硬件电路实现供电和充电等功能,因此提高了电路的反应速度,并且可以通过所述动力系统管理模块30调整所述燃料电池混合供电系统的输出电流和电压,也可以通过所述动力系统管理模块30感知所述燃料电池发电单元10的输出电流和电压的变化,从而动态调整所述DCDC模块41的输出功率,防止所述燃料电池发电单元10因过载而被损坏。本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
权利要求:1.一燃料电池混合供电系统,其特征在于,所述燃料电池混合供电系统包括至少一燃料电池发电单元、至少一电路调节单元、至少一锂电池单元以及至少一动力系统管理模块,其中所述电路调节单元电性连接于所述燃料电池发电单元的输出端,所述锂电池单元与所述电路调节单元相互配合为一负载系统供电,所述动力系统管理模块电性连接于所述电路调节单元和所述锂电池单元的输出端,且所述动力系统管理模块分别与所述燃料电池发电单元的电压电流采样点、所述锂电池单元的电压电流采样点以及所述电路调节单元通信连接,所述电路调节单元能够阻止所述负载系统和所述锂电池单元的能量反流至所述燃料电池发电单元。2.根据权利要求1所述的燃料电池混合供电系统,所述燃料电池混合供电系统还包括至少一锂电池管理系统,所述锂电池管理系统的两端分别与所述锂电池系统及所述动力系统管理模块电性连接。3.根据权利要求2所述的燃料电池混合供电系统,其中所述电路调节单元包括至少一DCDC模块和一第一防反模块,所述DCDC模块电性连接于所述燃料电池发电单元的输出端,所述第一防反模块电性连接于所述DCDC模块的输出端。4.根据权利要求3所述的燃料电池混合供电系统,其中所述锂电池系统包括至少一充电模块、至少一锂电池组和至少一第二防反模块,其中所述充电模块电性连接于所述第一防反模块的输出端,所述锂电池组电性连接于所述充电模块的输出端,所述第二防反模块的一端电性连接于所述锂电池组的输出端,另一端电性连接于所述第一防反模块与所述负载系统之间。5.根据权利要求4所述的便携式燃料电池供电系统,其中所述锂电池系统进一步包括一开关,所述开关连接于所述锂电池组与所述第二防反模块之间,以接通或断开所述锂电池组与所述第二防反模块之间的电路通路。6.根据权利要求5所述的燃料电池混合供电系统,其中所述负载系统包括至少一直流负载电路和至少一交流负载电路,所述直流负载电路和所述交流负载电流并联于所述燃料电池发电单元和所述锂电池单元的输出端。7.根据权利要求6所述的燃料电池混合供电系统,其中所述直流负载电路包括至少一直流负载,所述交流负载电路包括至少一DCAC模块和至少一交流负载,所述交流负载电性连接于所述DCAC模块的输出端。8.根据权利要求9所述的燃料电池混合供电系统,其中所述燃料电池发电单元包括至少一燃料电池堆、至少一燃料供给模块、至少一燃料进气通道以及至少一空气进气通道,所述燃料电池堆的输出端与所述DCDC模块连接,所述燃料供给模块通过所述燃料进气通道与所述燃料电池堆连接,所述空气进气通道的一端与所述燃料电池堆连接,以使空气能够通过所述空气进气通道进入所述燃料电池堆,所述动力系统管理模块与所述燃料进气通道通信连接。9.根据权利要求8所述的燃料电池混合供电系统,其中所述燃料电池发电单元进一步包括至少一压力传感器,所述压力传感器通信设置于所述燃料进气通道并与所述动力系统管理模块通信连接,以采集所述燃料进气通道的压力至所述动力系统管理模块。10.根据要求9所述的燃料电池混合供电系统,其中所述燃料电池发电单元进一步包括至少一温度传感器和至少一燃料电池堆风扇,所述温度传感器通信设置于所述燃料电池堆并与所述动力系统管理模块通信连接,所述燃料电池堆风扇与所述动力系统管理模块电性连接且所述燃料电池堆风扇的PWM和FBI与所述动力系统管理模块通信连接。11.根据权利要求10所述的燃料电池混合供电系统,其中所述防反电路包括至少一MOS管组和至少一二极管控制器,所述MOS管组由一个MOS管或多个MOS管并联组成,所述防反模块的输入端与所述MOS管组的S极连接,输出端与所述MOS管组的D极连接,所述二极管控制器的输入端与所述MOS管组的S端连接,输出端与所述MOS管组的D端连接,驱动端与所述MOS管组的G端连接。12.根据权利要求11所述的燃料电池混合供电系统,其中所述DCDC模块为BUCK型或者BUCK-BOOST型。13.一种燃料电池混合供电系统的控制方法,用于控制权利要求1-12中所述的燃料电池混合供电系统,其特征在于,包括以下步骤:1001:设定所述燃料电池发电单元的和所述锂电池单元的极限工作参数;1002:检测所述燃料电池发电单元和所述锂电池单元的工作参数;1003:通过所述动力系统管理模块控制所述DCDC模块的开启数量;1004:确定所述电路调节单元的输出最小值。14.根据权利要求13所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,其中所述步骤1001进一步包括以下步骤:10011:设定所述燃料电池发电单元发电单元的最低电压VFC-min;10012:设定所述锂电池单元的最低电压VLi-min;10013:设定所述锂电池单元的最高电压VLi-max;10014:设定所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max。15.根据权利要求14所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,其中所述步骤1002进一步包括以下步骤:10021:检测所述燃料电池发电单元的发电单元电压VFC;10022:检测燃料电池单元的电流IFC;10023:检测所述锂电池单元的电压VLi;10024:检测所述锂电池单元的充电电流ILi。16.根据权利要求15所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,其中步骤1003进一步包括以下步骤:10031:所述动力系统管理模块将所述燃料电池发电单元的电压VFC与所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min进行比较并根据比较结果控制所述电路调节单元的开启或关闭;10032:所述动力系统管理模块将所述锂电池单元的电压VLi与所述锂电池单元的最高电压VLi-max及所述锂电池单元的最低电压VLi-min分别进行比较,并根据比较结果控制所述电路调节单元的开启或关闭;10033:所述动力系统管理模块将所述锂电池单元的充电电流ILi与所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max进行比较并根据比较结果控制所述电路调节单元的开启或关闭。17.根据权利要求16所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,其中所述步骤10031进一步包括以下步骤:100311:所述动力系统管理模块将所述燃料电池发电单元的电压VFC与所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min进行比较;100312:若所述燃料电池发电单元的发电单元电压VFC所述燃料电池发电单元的最低电压VFC-min,则所述动力系统管理模块输出控制信号开启一组或多组所述电路调节单元;100313:所述电路调节单元的输出值为DC-DC-set1。18.根据权利要求17所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,其中所述步骤10032进一步包括以下步骤:100321:所述动力系统管理模块将所述锂电池单元的电压VLi与所述锂电池单元的最高电压VLi-max进行比较;100322:若动力系统管理模块检测出所述锂电池单元的工作电压VLi所述锂电池单元的最高电压VLi-max,则所述动力系统管理模块通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元;若所述动力系统管理模块检测出所述锂电池单元的工作电压VLi所述锂电池单元的充电最高电流ILi-max,则所述动力系统管理模块通过输出控制信号关闭一组或多组所述电路调节单元100333:所述电路调节单元的输出值为DC-DC-set3。20.根据权利要求19所述的燃料电池混合供电系统的控制方法,其中所述步骤1004包括以下步骤:10041:比较所述DC-DC-Set1、所述DC-DC-set2及所述DC-DC-set3的大小;10042:确定所述电路调节单元的输出最小值。
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