1.本发明属于燃料电池领域，尤其涉及一种多堆燃料电池能量管理方法。
背景技术：2.燃料电池由于其清洁、高效和可靠的特点，预计将在发电领域发挥重要作用，并且得到广泛推广，可能的应用领域涉及便携式电源、固定(住宅和分布式)电源和运输领域。在现有的各种类型的燃料电池中，质子交换膜燃料电池是目前最有前途的燃料电池技术，专门用于运输应用中的推进。当前燃料电池汽车通常具有两个动力源，动力系统的能量管理和控制是燃料电池汽车的核心技术之一。能量管理和控制的主要作用是根据燃料电池和动力电池的参数特点，实时控制能量输出，优化能量分配，同时减少燃料电池系统的动态负荷，保护燃料电池构成的动力系统；并且，通过优化燃料电池的工作区域，使动力系统的运行效率最优。但是现有的多堆燃料电池系统会频繁使用某一个电堆，造成该电堆寿命的快速衰退，影响整个多堆燃料电池系统稳定性和耐久性，因此使用合适的控制策略优化pemfc系统的能量管理，对于提高pemfc系统的成本效益和效率起着关键作用。
技术实现要素：3.本发明针对现有的多堆燃料电池能量管理方法不合理，燃料电池系统稳定性和耐久性不足的技术问题，提出一种能够有效提高电池系统使用寿命的多堆燃料电池能量管理方法。
4.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种多堆燃料电池能量管理方法，包括获取动力电池荷电状态soc和需求功率p
req
，基于动力电池荷电状态soc和需求功率p
req
确定1～n个电堆的功率分配方式，其中n为大于等于2的整数；
6.当soc＞a％时，由电池单独满足功率需求；
7.当电池a％≥soc＞b％时，若p
req
小于1个电堆的最大输出功率值，即p
stack_max
＞p
req
，由电池单独满足功率需求；若n*p
stack_max
≥p
req
＞(n-1)*p
stack_max
，则启动n-1个电堆，此n-1个电堆均输出最大功率，剩余功率需求由电池满足；
8.当电池b％≥soc时，若p
stack_max
＞p
req
，则启动1个电堆，该电堆输出最大功率，多余能量给电池充电直至soc》a％，关闭电堆；若n*p
stack_max
≥p
req
＞(n-1)*p
stack_max
，则启动n个电堆，此n个电堆均输出最大功率，多余能量给电池充电直至电池soc》a％，关闭电堆。
9.电堆的启动顺序由下述方法确定：
10.根据台架试验获得每个电堆出厂时标定的额定功率下的电压值ve，并在系统运行的过程中测量额定工况下电堆的实际输出电压值v’e
，获得电堆电压的衰退百分比为d＝(v
e-v’e
)/ve；比较各个电堆的d值并排序，电堆衰退百分比小的电堆优先工作；
11.若d值相同，则进一步优选工作时长t小的电堆工作。
12.作为优选，a为75-85，b为15-25。
13.作为优选，a为80，b为20。
14.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
15.该多堆燃料电池汽车能量管理方法可以实现多个电堆的交替使用，保持多堆燃料电池动力系统中每一个电堆寿命的一致性，进而提升系统的使用寿命。当多堆燃料电池系统中某一个电堆出现故障时，系统依然可以继续供电，系统的稳定性高。
附图说明
16.图1为本发明多堆燃料电池的动力系统结构示意图；
17.图2为本发明多堆燃料电池能量管理方法的实施例的逻辑判断图；
具体实施方式
18.为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例做具体说明。
19.实施例：
20.多堆燃料电池动力系统通常包括电堆，电池，dc/dc，电压传感器，电机控制器及电机，电池与电堆并联接入母线给电机控制器供电，电压传感器测量每个电堆的电压，电机控制器根据整车行驶需求控制电机的转速和和转矩。
21.本实施例提出一种多堆燃料电池汽车能量管理方法，可以实现电堆的交替使用，以三个电堆的多堆燃料电池动力系统(其结构如图1所示)为例，具体方法如下：
22.首先获取动力电池荷电状态soc和需求功率p
req
，根据需求功率计算出需要工作的电堆个数。电堆1～3选型时满足系统需求功率最大值p
req_max
小于三个电堆的最大输出功率p
stack_max
之和，即3*p
stack_max
》p
req_max
。
23.如图2所示：
24.当电池soc＞80％时，由电池单独满足系统功率需求，电池输出功率p
bat
＝p
req
。
25.当电池80％≥soc＞20％时，根据需求功率p
req
计算电池和电堆1～3的功率分配方式，若p
req
小于1个电堆的最大输出功率值，即p
stack_max
＞p
req
，此时仅电池工作，由电池单独满足功率需求；若p
req
大于等于1个电堆的最大输出功率并小于2个电堆的最大输出功率值之和，即2*p
stack_max
≥p
req
＞p
stack_max
，则启动1个电堆，该电堆输出最大功率，剩余功率需求由电池满足；若p
req
大于2个电堆的最大输出功率并小于3个电堆的最大输出功率值之和，即3*p
stack_max
≥p
req
＞2*p
stack_max
，则启动2个电堆，这2个电堆均输出最大功率，剩余功率需求由电池满足。
26.当电池20％≥soc时，根据需求功率p
req
计算电池和电堆1～3的功率分配方式。若p
req
小于1个电堆的最大输出功率值，即p
stack_max
＞p
req
，则启动1个电堆，该电堆输出最大功率一部分满足系统功率需求，多余能量给电池充电直至电池soc》80％，此后关闭电堆；若p
req
大于等于1个电堆的最大输出功率并小于2个电堆的最大输出功率值之和，即2*p
stack_max
≥p
req
＞p
stack_max
，则启动2个电堆，2个电堆均输出最大功率，两个电堆输出的功率一部分满足系统功率需求，多余能量给电池充电直至电池soc》80％，此后关闭电堆；若p
req
大于2个电堆的最大输出功率并小于3个电堆的最大输出功率值之和，即3*p
stack_max
≥p
req
＞2*p
stack_max
，则启动3个电堆，这3个电堆均输出最大功率，3个电堆输出的功率一部分满足系统功率需求，多余能量给电池充电直至电池soc》80％，此后关闭电堆。
27.三个电堆的启动顺序由下述方法确定：
28.根据台架试验获得电堆1～3出厂时标定的额定功率下的电压值v
e1
，v
e2
，v
e3
，并在系统运行的过程中测量额定工况下电堆1～3的实际输出电压值v’e1
，v’e2
，v’e3
，获得电堆1～3电压的衰退百分比为d1＝(v
e1-v’e1
)/v
e1
，d2＝(v
e2-v’e2
)/v
e2
，d3＝(v
e3-v’e3
)/v
e3
。比较d1，d2，d3大小并排序，电堆衰退百分比越小的电堆优先工作。例如d3》d1》d2，若需要两个电堆工作则启动电堆1和电堆2，若仅需要一个电堆工作则启动电堆2。
29.若d1＝d2＝d3，则根据电堆历史工作时长决定电堆开启。保存电堆历史工作时长为t1，t2，t3，工作时长越短的电堆优先工作，例如t3》t1》t2，若需要两个电堆工作则启动电堆1和2，若仅需要1个电堆工作则启动电堆2。若遇到另个电堆d值和t值均相同，则两个电堆随机择一运行。
30.该多堆燃料电池汽车能量管理方法可以实现多个电堆的交替使用，保持多堆燃料电池动力系统中每一个电堆寿命的一致性，进而提升系统的使用寿命。当多堆燃料电池系统中某一个电堆出现故障时，系统依然可以继续供电，系统的稳定性高。
31.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
技术特征：1.一种多堆燃料电池能量管理方法，其特征在于：包括获取动力电池荷电状态soc和需求功率p
req
，基于动力电池荷电状态soc和需求功率p
req
确定1～n个电堆的功率分配方式，其中n为大于等于2的整数；当soc＞a％时，由电池单独满足功率需求；当电池a％≥soc＞b％时，若p
req
小于1个电堆的最大输出功率值，即p
stack_max
＞p
req
，由电池单独满足功率需求；若n*p
stack_max
≥p
req
＞(n-1)*p
stack_max
，则启动n-1个电堆，此n-1个电堆均输出最大功率，剩余功率需求由电池满足；当电池b％≥soc时，若p
stack_max
＞p
req
，则启动1个电堆，该电堆输出最大功率，多余能量给电池充电直至soc>a％，关闭电堆；若n*p
stack_max
≥p
req
＞(n-1)*p
stack_max
，则启动n个电堆，此n个电堆均输出最大功率，多余能量给电池充电直至电池soc>a％，关闭电堆；上述电堆的启动顺序由下述方法确定：根据台架试验获得每个电堆出厂时标定的额定功率下的电压值v
e
，并在系统运行的过程中测量额定工况下电堆的实际输出电压值v’e
，获得电堆电压的衰退百分比为d＝(v
e-v’e
)/v
e
；比较各个电堆的d值并排序，电堆衰退百分比小的电堆优先工作；若d值相同，则进一步优选工作时长t小的电堆工作。2.根据权利要求1所述的多堆燃料电池能量管理方法，其特征在于：a为75-85，b为15-25。3.根据权利要求1所述的多堆燃料电池能量管理方法，其特征在于：a为80，b为20。
技术总结本发明提出一种多堆燃料电池能量管理方法，包括获取动力电池荷电状态SOC和需求功率P
技术研发人员：谢佳平 朱维 匡金俊 孙合宾
受保护的技术使用者：上海卓微氢科技有限公司
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
