燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法与流程

燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2022年3月24日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请no.10-2022-0036902的优先权权益，其全部内容通过引用纳入本文。
技术领域
3.本发明涉及燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法，更具体地涉及用于维持燃料电池发电系统的恒定功率的燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法。


背景技术：

4.燃料电池发电系统可以包括：燃料电池堆、燃料供应系统、空气供应系统、水和热管理系统等，所述燃料电池堆中层叠了用作电源的多个燃料电池；所述燃料供应系统用于向燃料电池堆供应作为燃料的氢等；所述空气供应系统用于供应作为电化学反应的氧化剂的氧气；所述水和热管理系统用于控制燃料电池堆的温度。燃料电池发电系统可以包括多个燃料电池模块。由多个燃料电池模块产生的功率的和可以作为燃料电池发电系统的总功率。
5.具体地，即使在外部环境(季节、天气等)改变时，燃料电池发电系统也需要保持恒定的功率以满足所需的功率需求。此外，由于现有燃料电池发电系统的总功率会因单独的燃料电池模块的功率随时间的减少而减少，因此难以保持恒定的功率。因此，有必要开发一种用于解决这一问题的技术。


技术实现要素：

6.本发明致力于解决现有技术中出现的上述问题，同时完整地保留了由现有技术所实现的优点。
7.本发明的一方面提供了这样一种燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法，其用于维持燃料电池发电系统的恒定功率。
8.本发明的另一方面提供了这样一种燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法，其用于解决燃料电池发电系统的功率依据外部环境变化而降低的问题。
9.本发明的另一方面提供了这样一种燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法，其用于解决燃料电池发电系统的功率随时间降低的问题。
10.本发明的另一方面提供了这样一种燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法，其能够利用废弃的用于车辆的燃料电池模块作为补偿模块。
11.本发明的另一方面提供了这样一种燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法，其用于最终稳定燃料电池发电系统的功率以产生所需功率。
12.根据本发明的一方面，一种燃料电池发电系统控制设备可以包括：监测装置和控制器，所述监测装置与一个或更多个燃料电池模块连接，以监测一个或更多个燃料电池模块的功率，所述一个或更多个燃料电池模块包括一个或更多个第一燃料电池模块以及一个或更多个第二燃料电池模块；所述控制器基于监测到的功率，通过一个或更多个第二燃料电池模块来补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，并且执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制。
13.在一些实施方案中，控制器可以基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算不足功率与目标功率的比率，并且可以基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
14.在一些实施方案中，每当不足功率与目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值时，控制器可以顺序地控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。
15.在一些实施方案中，控制器可以基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算与目标功率相比的不足功率，可以基于与目标功率相比的不足功率确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率，并且可以基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
16.在一些实施方案中，当不足功率与目标功率的比率大于预定的第二参考值时，控制器可以确定正被驱动的燃料电池堆中功率最小的燃料电池模块，并且可以替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
17.在一些实施方案中，当确定出的功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，控制器可以通过一个或更多个第二燃料电池模块产生通过将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加得到的功率，使功率最小的燃料电池模块停止。
18.在一些实施方案中，当确定出的功率最小的燃料电池模块是第二燃料电池模块时，控制器可以通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生功率最小的燃料电池模块的功率，使功率最小的燃料电池模块停止。
19.根据本发明的另一方面，一种燃料电池发电系统可以包括：一个或更多个燃料电池模块、燃料电池发电系统控制设备；所述一个或更多个燃料电池模块包括一个或更多个第一燃料电池模块以及一个或更多个第二燃料电池模块；所述燃料电池发电系统控制设备与一个或更多个燃料电池模块连接以监测一个或更多个燃料电池模块的功率，以及基于监测到的功率通过一个或更多个第二燃料电池模块来补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，并且执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制。
20.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算不足功率与目标功率的比率，并且可以基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
21.在一些实施方案中，每当不足功率与目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值时，燃料电池发电系统控制设备可以顺序地控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。
22.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算与目标功率相比的不足功率，可以基于与目标功率相比的不足功率确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率，并且可以基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
23.在一些实施方案中，当不足功率与目标功率的比率大于预定的第二参考值时，燃料电池发电系统控制设备可以确定正被驱动的燃料电池堆中功率最小的燃料电池模块，并且可以替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
24.在一些实施方案中，当确定出的功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，燃料电池发电系统控制设备可以通过一个或更多个第二燃料电池模块产生通过将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加得到的功率，使功率最小的燃料电池模块停止。
25.在一些实施方案中，当确定出的功率最小的燃料电池模块是第二燃料电池模块时，燃料电池发电系统控制设备可以通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生功率最小的燃料电池模块的功率，使功率最小的燃料电池模块停止。
26.根据本发明的另一方面，一种燃料电池发电系统控制方法可以包括：由监测装置监测一个或更多个燃料电池模块的功率，所述监测装置与一个或更多个燃料电池模块连接，所述一个或更多个燃料电池模块包括一个或更多个第一燃料电池模块以及一个或更多个第二燃料电池模块；以及由控制器基于监测到的功率通过一个或更多个第二燃料电池模块补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，并且由控制器执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制。
27.在一些实施方案中，由控制器执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制可以包括：由控制器基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算不足功率与目标功率的比率，以及由控制器基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
28.在一些实施方案中，由控制器基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动可以包括：每当不足功率与目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值时，由控制器顺序地控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。
29.在一些实施方案中，由控制器执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制可以包括：由控制器基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算与目标功率相比的不足功率，由控制器基于与目标功率相比的不足功率确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率，以及由控制器基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
30.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制方法可以进一步包括：当不足功率与目标功率的比率大于预定的第二参考值时，由控制器确定正被驱动的燃料电池堆中功率最小的燃料电池模块，以及由控制器替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
31.在一些实施方案中，由控制器替代确定出的功率最小的燃料电池模块可以包括：当确定出的功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，由控制器通过一个或更多个第二燃料电池模块产生通过将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加得到的功率，使功率最小的燃料电池模块停止；当确定出的功率最小的燃料电池
模块是第二燃料电池模块时，由控制器通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生功率最小的燃料电池模块的功率，使功率最小的燃料电池模块停止。
附图说明
32.通过随后结合附图所呈现的具体描述，本发明的以上和其它目的、特征以及优点将更为清楚。
33.图1是示出燃料电池发电系统控制设备的示例的框图。
34.图2是示出多模块燃料电池系统的示例的框图。
35.图3是示出燃料电池发电系统的详细配置的示例的框图。
36.图4是示出燃料电池发电系统的操作示例的示意图。
37.图5a和图5b是示出燃料电池发电系统控制设备的操作示例的流程图。
38.图6是示出燃料电池发电系统的示例的框图。
39.图7是示出燃料电池发电系统控制方法的示例的流程图。
40.图8是示出计算系统的示例的框图。
具体实施方式
41.在下文中，将参考示例性附图对本发明的一些实施方案进行详细描述。在附图中，将始终使用相同的附图标记来表示相同或等同的元件。此外，为了不模糊本发明的要旨，将排除对公知的特征或功能的详细描述。
42.下文将参考图1至图8对本发明的实施方案进行详细描述。
43.图1是示出燃料电池发电系统控制设备的示例的框图。
44.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备100可以实现在多模块燃料电池系统的内部或外部。在该情况下，燃料电池发电系统控制设备100可以与多模块燃料电池系统中的控制单元整体地配置，或者可以实现为单独的硬件装置，以通过单独的连接装置与多模块燃料电池系统的控制单元连接。
45.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备100可以与多模块燃料电池系统整体地配置，或者可以以安装/附接到多模块燃料电池系统的形式实现为独立于多模块燃料电池系统的配置。或者，燃料电池发电系统控制设备100的一部分可以与多模块燃料电池系统整体地配置，或者其他部分可以以安装/附接到多模块燃料电池系统的形式实现为独立于多模块燃料电池系统的配置。
46.在一些实施方案中，多模块燃料电池系统可以设置在车辆中，以向车辆的电机、系统、负载和/或其他辅助器械供应功率。
47.多模块燃料电池系统可以指燃料电池系统，所述燃料电池系统包括并联连接的多个燃料电池模块(例如，功率模块完成(power module complete，pmc))，以产生高功率。
48.参考图1，燃料电池发电系统控制设备100可以包括监测装置110和控制器120。
49.监测装置110和控制器120可以包括处理器，其执行与下面描述的操作相关的数据处理和/或计算。此外，监测装置110和控制器120可以包括存储器，其存储在执行数据处理和/或计算的过程中所需的数据或算法。
50.可以包括在监测装置110和控制器120中的处理器可以是执行软件的指令的电路。
例如，包括在监测装置110和控制器120中的处理器可以是燃料电池控制单元(fuel-cell control unit，fcu)、电子控制单元(ecu)、微控制器单元(mcu)或另一子控制器。
51.可以包括在监测装置110和控制器120中的存储器可以包括至少一个类型的存储介质，诸如闪存型存储器、硬盘型存储器、微型存储器、卡型存储器(例如，安全数字(sd)卡或极限数字(xd)卡)、随机存取存储器(ram)、静态ram(sram)、只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可擦除prom(eeprom)、磁性ram(mram)、磁盘或光盘。
52.监测装置110可以与一个或更多个燃料电池模块(包括一个或更多个第一燃料电池模块和一个或更多个第二燃料电池模块)连接，以监测一个或更多个燃料电池模块的功率。
53.在本文中，第一燃料电池模块可以指在正常恒定的当前驱动过程中驱动的正常燃料电池模块，第二燃料电池模块可以指在补偿驱动过程中驱动的补偿燃料电池模块。
54.在一些实施方案中，在一个或更多个燃料电池模块被驱动时，监测装置110可以同时实时地监测由一个或更多个燃料电池模块产生的总功率和由单独的燃料电池模块产生的单独功率。
55.在一些实施方案中，监测装置110可以与分别设置在一个或更多个燃料电池模块中的燃料电池dc-dc转换器(fuel-cell dc-dc converter，fdc)连接，以通过fdc监测一个或更多个燃料电池模块中的每个的功率以及一个或更多个燃料电池模块的总功率。
56.在一些实施方案中，监测装置110可以通过无线或有线通信与控制器120连接，以实时地向控制器120传递关于一个或更多个燃料电池模块的功率的信息。
57.控制器120可以基于监测到的功率，通过一个或更多个第二燃料电池模块来补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，并且可以执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制。
58.在一些实施方案中，控制器120可以基于监测到的功率通过目标功率减去监测到的燃料电池系统的总功率来计算不足功率，可以通过一个或更多个第二燃料电池模块产生不足功率，并且可以恒定地控制一个或更多个燃料电池模块的总功率。
59.在该过程中，控制器120可以从上级控制器接收关于燃料电池发电系统所需的功率(即，目标功率)的信息。
60.在一些实施方案中，控制器120可以基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算与目标功率相比的不足功率，可以基于与目标功率相比的不足功率来确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率，以及基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
61.具体地，控制器120可以确定通过将与目标功率相比的不足功率除以被驱动的一个或更多个第二燃料电池模块的数量而获得的值作为一个或更多个第二燃料电池模块的功率。
62.在一些实施方案中，控制器120可以通过在一个或更多个燃料电池模块中的每个中设置的fdc来控制每个燃料电池模块的功率。
63.在一些实施方案中，控制器120可以基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算不足功率与目标输出的比率，可以基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动或驱动。
64.在一些实施方案中，每当不足功率与目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值时，控制器120都可以顺序地控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。
65.在一些实施方案中，可以通过一个或更多个第二燃料电池模块的数量来预设一个或更多个第一参考值。
66.由于不足功率与目标功率的比率越高，需要的补偿功率越多，因此控制器120可以随着不足功率与目标功率的比率增加而控制大量的第二燃料电池模块的启动。
67.在该过程中，控制器120可以依据一个或更多个第一参考值分阶段地控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。
68.在一些实施方案中，当不足功率与目标功率的比率大于预定的第二参考值时，控制器120可以确定出正被驱动的燃料电池模块中功率最小的燃料电池模块，并且可以替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
69.第二参考值可以确定为一个或更多个第一参考值中的最大值或更大的值。因此，当不足功率与目标功率的比率大于第二参考值时，由于其大于所有的一个或更多个第一参考值，因此可以驱动所有的一个或更多个第二燃料电池模块。
70.在一些实施方案中，控制器120可以基于由监测装置110监测到的单独燃料电池模块的功率来确定正被驱动的燃料电池堆中功率最小的燃料电池模块。
71.在一些实施方案中，控制器120可以利用新的燃料电池模块替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
72.在本文中，新的燃料电池模块可以指通常不被驱动的额外的燃料电池模块。
73.在一些实施方案中，在利用新的燃料电池模块替代功率最小的燃料电池模块的过程中，当功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，控制器120可以由另一燃料电池模块额外地产生由于功率最小的第一燃料电池模块停止而减少的功率。
74.在一些实施方案中，控制器120可以通过被驱动的一个或更多个第二燃料电池模块额外地产生由于功率最小的第一燃料电池模块停止而减少的功率。
75.换句话说，当功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，控制器120可以通过一个或更多个第二燃料电池模块来产生通过将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加得到的功率，并且可以使功率最小的第一燃料电池模块停止。
76.此时，控制器120可以将被驱动的第二燃料电池模块的单独功率控制为通过以下方式获得的值：将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加获得的功率除以被驱动的第二燃料电池模块的数量。
77.在一些实施方案中，在利用新的燃料电池模块替代功率最小的燃料电池模块的过程中，当功率最小的燃料电池模块是第二燃料电池模块时，控制器120可以通过另一燃料电池模块额外地产生由于功率最小的第二燃料电池模块停止而减少的功率。
78.在一些实施方案中，控制器120可以通过被驱动的一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生由于功率最小的第二燃料电池模块停止而减少的功率。
79.换句话说，当功率最小的燃料电池模块是第二燃料电池模块时，控制器120可以通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生功率最小的燃料电池模块的功率，并且可以使功率最小的第二燃料电池模块停止。
80.图2是示出多模块燃料电池系统的示例的框图。
81.参考图2，一个或更多个燃料电池模块200可以包括一个或更多个第一燃料电池模块201以及一个或更多个第二燃料电池模块202。
82.在一些实施方案中，一个或更多个燃料电池模块200可以包括n个第一燃料电池模块201和两个第二燃料电池模块202。
83.第一燃料电池模块201可以指在正常恒定功率驱动过程中被驱动的正常燃料电池模块。
84.第二燃料电池模块202可以指在补偿驱动过程中被驱动的补偿燃料电池模块。
85.在正常的恒定功率驱动过程中，第一燃料电池模块210可以产生全部所需总功率。
86.在一些实施方案中，在正常恒定功率驱动过程中，每个第一燃料电池模块201可以产生通过将所需总功率除以第一燃料电池模块201的数量(n)而获得的值的功率。
87.当一个或更多个第一燃料电池模块201的功率随着时间或根据外部环境而减小时，在与所需总功率相比的不足功率大于参考值时，可以通过第二燃料电池模块202补偿不足功率。
88.在该情况下，第二燃料电池模块202可以产生不足功率。
89.在一些实施方案中，在补偿控制过程中，每个第二燃料电池模块202可以产生通过将不足功率除以被驱动的第二燃料电池模块202的数量而获得的值的功率。
90.图3是示出燃料电池发电系统的详细配置的示例的框图。
91.参考图3，多模块燃料电池系统可以包括一个或更多个燃料电池堆301、一个或更多个fdc 302以及控制器303。
92.此外，在一些实施方案中，多模块燃料电池系统可以与其他辅助器械304、负载305和高压电池306连接。
93.一个或更多个燃料电池堆301可以产生供应给其他辅助器械304和负载305的功率。
94.燃料电池堆301可以分别与fdc 302连接。
95.每个fdc 302可以提升或降低由每个燃料电池堆301产生的功率的电压。
96.每个fdc 302可以将提升后的功率输送到负载305或其他辅助器械304，或者可以利用提升后的功率对高压电池306充电。
97.此外，每个fdc 302可以控制每个燃料电池堆301的电流和电压，以控制单独的燃料电池堆301的发电量。
98.控制器303可以是与一个或更多个fdc 302连接的一个控制器，可以包括执行数据处理和指令的一个或更多个处理器。
99.控制器303可以包括fcu。
100.控制器303可以通过一个或更多个fdc 302监测一个或更多个燃料电池堆301的单独功率和总功率。
101.此外，控制器303可以依据监测到的一个或更多个燃料电池堆301的单独功率和总功率来控制一个或更多个燃料电池堆301的功率。
102.控制器303可以控制由一个或更多个燃料电池堆301产生的总发电量，并且可以控制由一个或更多个燃料电池堆301产生的功率的分配。
103.多模块燃料电池系统所需的功率可以包括负载305和其他辅助器械304所需的功
率。
104.其他辅助器械304可以包括车辆的燃料电池系统和空气压缩机、加湿器、阴极氧耗尽(cathode oxygen depletion，cod)加热器、冷却液泵等。
105.可以通过由燃料电池堆301和高压电池306产生的功率向负载305和其他辅助器械304供应功率。
106.因此，由燃料电池堆301和高压电池306产生的功率可以大于或等于负载305和其他辅助器械304所需的功率。为此，控制器303可以控制功率的产生和分配。
107.图4是示出燃料电池发电系统的操作示例的示意图。
108.正常模块401的电量可以随时间或根据外部环境而减少。
109.在一些实施方案中，随着驱动时间增加，由于电池堆的劣化等，单独的燃料电池模块的功率可能会降低。
110.作为另一示例，单独的燃料电池模块的功率可能会根据温度、天气、季节等而降低。
111.控制器402可以识别正常模块401随时间的功率降低率。
112.在本文中，功率降低率可以指根据功率降低的不足功率与所需功率的比率。
113.在一些实施方案中，控制器402可以实时监测燃料电池模块的总功率，并且可以基于监测到的功率来计算不足功率与所需功率的比率。
114.控制器402可以基于不足功率与所需功率的比率来确定要驱动的补偿模块403的数量。
115.控制器402可以控制补偿模块403的功率，使得由正常模块401和补偿模块403产生的总功率为所需功率。
116.图5a和图5b是示出燃料电池发电系统控制设备的操作示例的流程图。
117.参考图5a，在步骤s501中，燃料电池发电系统控制设备可以驱动n个正常模块。
118.在步骤s502中，燃料电池发电系统控制设备可以识别目标功率a。
119.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以从上级控制器接收关于目标功率a的信息。
120.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以通过n个正常模块产生目标功率a。
121.在步骤s503中，燃料电池发电系统控制设备可以识别当前功率b。
122.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以通过包括在n个正常模块中的fdc来识别燃料电池发电系统的当前总功率b。
123.在步骤s504中，燃料电池发电系统控制设备可以计算不足功率c。
124.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以通过目标功率a减去当前功率b来计算不足功率c。
125.在步骤s505中，燃料电池发电系统控制设备可以计算不足功率c与目标功率a的比率d。
126.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以利用公式c/a
×
100％＝d(％)来计算不足功率与目标功率a的比率d。
127.在步骤s506中，燃料电池发电系统控制设备可以识别不足功率c与目标功率a的比
率d是否大于2％。
128.在本文中，2％的参考值可以是用于给出示例的值，实际上可以确定为另一值。
129.当不足功率c与目标功率a的比率d不大于2％时，燃料电池发电系统控制设备返回到步骤s503以识别当前功率b。
130.当不足功率c与目标功率a的比率d大于2％时，在步骤s507中，燃料电池发电系统控制设备可以启动补偿模块1。
131.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以通过n个正常模块和启动的补偿模块1来产生目标功率a。
132.在步骤s508中，燃料电池发电系统控制设备可以重新计算不足功率c以及不足功率c与目标功率a的比率d。
133.在步骤s509中，燃料电池发电系统控制设备可以识别不足功率c与目标功率a的比率d是否大于10％。
134.在本文中，10％的参考值可以是用于给出示例的值，并且可以确定为大于作为步骤s506中的标准的参考值的另一值。
135.当不足功率c与目标功率a的比率d不大于10％时，燃料电池发电系统控制设备返回到步骤s503以识别当前功率b。
136.当不足功率c与目标功率a的比率d大于10％时，燃料电池发电系统控制设备可以启动补偿模块2。
137.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以通过n个正常模块和启动的补偿模块1和2来产生目标功率a。
138.在步骤s511中，燃料电池发电系统控制设备可以重新计算不足功率c以及不足功率c与目标功率a的比率d。
139.在步骤s512中，燃料电池发电系统控制设备可以识别不足功率c与目标功率a的比率d是否大于20％。
140.在本文中，20％的参考值可以是用于给出示例的值，并且可以确定为大于作为步骤s509中的标准的参考值的另一值。
141.当不足功率c与目标功率a的比率d不大于20％时，燃料电池发电系统控制设备返回到步骤s503以识别当前功率b。
142.当不足功率c与目标功率a的比率d大于20％时，燃料电池发电系统控制设备可以执行步骤s513。
143.步骤s513之后的操作的描述将参考图5b给出。
144.参考图5b，在步骤s514中，燃料电池发电系统控制设备可以识别正被驱动的燃料电池模块中当前功率最小的模块e。
145.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备可以通过包括在n个正常模块以及补偿模块1和2中的fdc来识别正被驱动的燃料电池模块中当前功率最小的模块e。
146.在步骤s515中，燃料电池发电系统控制设备可以识别当前功率最小的模块e是否为补偿模块。
147.在当前功率最小的模块e不是补偿模块时，在步骤s516中，燃料电池发电系统控制设备可以识别功率最小的正常模块e的功率f。
148.在步骤s517中，燃料电池发电系统控制设备可以控制补偿模块的功率，使得补偿模块1和2产生c+f的功率。
149.在当前功率最小的模块e是补偿模块时，在步骤s518中，燃料电池发电系统控制设备可以识别功率最小的补偿模块e的功率f
′
。
150.在步骤s519中，燃料电池发电系统控制设备可以控制n个正常模块的功率，使得n个正常模块额外地产生功率f
′
。
151.在步骤s520中，燃料电池发电系统控制设备可以使功率最小的模块e停止。
152.在步骤s521中，燃料电池发电系统控制设备可以利用新的模块g替代功率最小的模块e。
153.图6是示出燃料电池发电系统的示例的框图。
154.参考图6，燃料电池发电系统600可以包括一个或更多个燃料电池模块610以及燃料电池发电系统控制设备620。
155.一个或更多个燃料电池模块610可以包括一个或更多个第一燃料电池模块以及一个或更多个第二燃料电池模块。
156.在一些实施方案中，一个或更多个第一燃料电池模块和一个或更多个第二燃料电池模块可以相互并联连接，以通过包括在每个模块中的燃料电池堆发电。
157.在可以不需要补偿控制的正常驱动情况下，只能驱动一个或更多个第一燃料电池模块，而不能驱动一个或更多个第二燃料电池模块。
158.燃料电池发电系统控制设备620可以与一个或更多个燃料电池模块610连接以监测一个或更多个燃料电池模块610的功率、基于监测到的功率通过一个或更多个第二燃料电池模块来补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，并且执行一个或更多个燃料电池模块610的恒定功率控制。
159.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备620可以基于一个或更多个燃料电池模块610的功率来计算不足功率与目标功率的比率，并且可以基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
160.在一些实施方案中，每当不足功率与目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值时，燃料电池发电系统控制设备620都可以顺序地控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。
161.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制设备620可以基于一个或更多个燃料电池模块610的功率来计算与目标功率相比的不足功率，可以基于与目标功率相比的不足功率来确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率，并且可以基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
162.在一些实施方案中，当不足功率与目标功率的比率大于预定的第二参考值时，燃料电池发电系统控制设备620可以确定正被驱动的燃料电池堆中功率最小的燃料电池模块，并且可以利用新的燃料电池模块替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
163.在一些实施方案中，当确定出的功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，燃料电池发电系统控制设备620可以通过一个或更多个第二燃料电池模块来产生通过将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加得到的功率，并且可以使功率最小的燃料电池模块停止。
164.在一些实施方案中，当确定出的功率最小的燃料电池模块是第二燃料电池模块时，燃料电池发电系统控制设备620可以通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生功率最小的燃料电池模块的功率，并且可以使功率最小的燃料电池模块停止。
165.图7是示出燃料电池发电系统控制方法的示例的流程图。
166.参考图7，燃料电池发电系统控制方法可以包括监测一个或更多个燃料电池模块的功率(步骤s710)，以及通过一个或更多个第二燃料电池模块补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率(步骤s720)，并且执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制(步骤s720)。
167.监测一个或更多个燃料电池模块的功率(步骤s710)可以通过与一个或更多个燃料电池模块(包括一个或更多个第一燃料电池模块以及一个或更多个第二燃料电池模块)连接的监测装置来执行。
168.可以由控制器来执行：通过一个或更多个第二燃料电池模块补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率(步骤s720)，以及执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制(步骤s720)。
169.在一些实施方案中，控制一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制(步骤s720)可以包括：由控制器基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算不足功率与目标功率的比率，以及由控制器基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
170.在一些实施方案中，由控制器控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动可以包括：每当不足功率与目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值时，由控制器顺序地控制一个或更多个第二燃料电池模块。
171.在一些实施方案中，执行一个或更多个燃料电池模块的恒定功率控制(步骤s720)可以包括：由控制器基于一个或更多个燃料电池模块的功率来计算与目标功率相比的不足功率，由控制器基于与目标功率相比的不足功率来确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率，以及由控制器基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。
172.在一些实施方案中，燃料电池发电系统控制方法可以进一步包括：当不足功率与目标功率的比率大于预定的第二参考值时，由控制器确定正被驱动的燃料电池堆中功率最小的燃料电池模块，以及由控制器替代确定出的功率最小的燃料电池模块。
173.在一些实施方案中，由控制器替代确定出的功率最小的燃料电池模块可以包括：当确定出的功率最小的燃料电池模块是第一燃料电池模块时，由控制器通过一个或更多个第二燃料电池模块来产生通过将与目标功率相比的不足功率与功率最小的燃料电池模块的功率相加得到的功率，使功率最小的燃料电池模块停止；当确定出的功率最小的燃料电池模块是第二燃料电池模块时，由控制器通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生功率最小的燃料电池模块的功率，使功率最小的燃料电池模块停止。
174.图8是示出计算系统的示例的框图。
175.参考图8，计算系统1000可以包括经由总线1200彼此连接的至少一个处理器1100、存储器1300、用户接口输入装置1400、用户接口输出装置1500、存储装置1600和网络接口1700。
176.处理器1100可以是用于处理存储在存储器1300和/或存储装置1600中的指令的中央处理单元(cpu)或半导体器件。存储器1300和存储装置1600可以包括各种类型的易失性或非易失性存储介质。例如，存储器1300可以包括rom(只读存储器)1310和ram(随机存取存储器)1320。
177.因此，结合本文所公开的实施方案描述的方法或算法的操作可以在由处理器1100执行的硬件或软件模块中直接实现，或者在其组合中实现。软件模块可以驻留在存储介质上(即存储器1300和/或存储装置1600)，例如ram、闪存、rom、eprom、eeprom、寄存器、硬盘、可移动硬盘以及cd-rom。
178.示例性的存储介质可以联接至处理器1100。处理器1100可以从存储介质读出信息，并且可以在存储介质中写入信息。或者，存储介质可以与处理器1100集成。处理器和存储介质可以存在于专用集成电路(asic)中。asic可以存在于用户终端内。在另一情况下，处理器和存储介质可以作为单独的组件驻留在用户终端内。
179.将根据本发明的实施方案给出燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法的效果描述。
180.根据本发明的至少一个实施方案，可以提供燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法以保持燃料电池发电系统的恒定功率。
181.此外，根据本发明的至少一个实施方案，可以提供燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法以解决燃料电池发电系统的功率依据外部环境的变化而降低的问题。
182.此外，根据本发明的至少一个实施方案，可以提供燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法以解决燃料电池发电系统的功率随时间降低的问题。
183.此外，根据本发明的至少一个实施方案，可以提供燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法以使用废弃的用于车辆的燃料电池模块作为补偿模块。
184.此外，根据本发明的至少一个实施方案，可以提供燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法以最终稳定燃料电池发电系统的功率，从而产生所需功率。
185.此外，可以提供通过本发明直接或间接确定的各种效果。
186.在上文中，尽管已经参考示例性实施方案和附图描述了本发明，但是本发明并不限于此，本发明所属领域的技术人员可以进行各种改变和修改，而不会脱离由所附权利要求所要求保护的本发明的精神和范围。
187.因此，本发明的实施方案并不是为了限制本发明的技术精神，而是为了说明目的而提供。本发明的范围应该基于所附权利要求进行解释，与权利要求等同的范围内的所有技术构思应当包括在本发明的范围内。

技术特征：
1.一种燃料电池发电系统控制设备，包括：监测装置，其连接到一个或更多个燃料电池模块，并且配置为监测一个或更多个燃料电池模块的功率，所述一个或更多个燃料电池模块包括i)一个或更多个第一燃料电池模块和ii)一个或更多个第二燃料电池模块；以及控制器，其配置为：基于监测装置监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，通过一个或更多个第二燃料电池模块补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，执行一个或更多个燃料电池模块的功率控制。2.根据权利要求1所述的燃料电池发电系统控制设备，其中，所述控制器进一步配置为：基于监测装置监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，确定一个或更多个燃料电池模块的不足功率相对于目标功率的比率；基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。3.根据权利要求2所述的燃料电池发电系统控制设备，其中，所述控制器进一步配置为：基于不足功率相对于目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值，控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。4.根据权利要求1所述的燃料电池发电系统控制设备，其中，所述控制器进一步配置为：基于监测装置监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，确定相对于目标功率的一个或更多个燃料电池模块的不足功率；基于相对于目标功率的不足功率来确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率；基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。5.根据权利要求2所述的燃料电池发电系统控制设备，其中，所述控制器进一步配置为：基于不足功率相对于目标功率的比率大于预定参考值，确定被驱动的一个或更多个燃料电池模块中功率最小的燃料电池模块；利用一个或更多个燃料电池模块中的另一燃料电池模块替代确定出的燃料电池模块。6.根据权利要求5所述的燃料电池发电系统控制设备，其中，所述控制器进一步配置为：基于确定出的燃料电池模块是一个或更多个第一燃料电池模块中的第一燃料电池模块，通过一个或更多个第二燃料电池模块产生与相对于目标功率的不足功率和确定出的燃料电池模块的最小功率之和相对应的功率；使所述第一燃料电池模块停止。7.根据权利要求5所述的燃料电池发电系统控制设备，其中，所述控制器进一步配置为：基于确定出的燃料电池模块是一个或更多个第二燃料电池模块中的第二燃料电池模块，通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生与确定出的燃料电池模块的最小功率
相对应的功率；使所述第二燃料电池模块停止。8.一种燃料电池发电系统，包括：一个或更多个燃料电池模块，其包括i)一个或更多个第一燃料电池模块和ii)一个或更多个第二燃料电池模块；和燃料电池发电系统控制设备，其连接到所述一个或更多个燃料电池模块，并且配置为：监测一个或更多个燃料电池模块的功率，基于监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，通过一个或更多个第二燃料电池模块补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，执行一个或更多个燃料电池模块的功率控制。9.根据权利要求8所述的燃料电池发电系统，其中，所述燃料电池发电系统控制设备进一步配置为：基于监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，确定一个或更多个燃料电池模块的不足功率相对于目标功率的比率；基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。10.根据权利要求9所述的燃料电池发电系统，其中，所述燃料电池发电系统控制设备进一步配置为：基于不足功率相对于目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值，控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。11.根据权利要求8所述的燃料电池发电系统，其中，所述燃料电池发电系统控制设备进一步配置为：基于监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，确定相对于目标功率的一个或更多个燃料电池模块的不足功率；基于相对于目标功率的不足功率来确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率；基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。12.根据权利要求9所述的燃料电池发电系统，其中，所述燃料电池发电系统控制设备进一步配置为：基于不足功率相对于目标功率的比率大于预定参考值，确定被驱动的一个或更多个燃料电池模块中功率最小的燃料电池模块；利用一个或更多个燃料电池模块中的另一燃料电池模块替代确定出的燃料电池模块。13.根据权利要求12所述的燃料电池发电系统，其中，所述燃料电池发电系统控制设备进一步配置为：基于确定出的燃料电池模块是一个或更多个第一燃料电池模块中的第一燃料电池模块，通过一个或更多个第二燃料电池模块产生与相对于目标功率的不足功率和确定出的燃料电池模块的最小功率之和相对应的功率；使所述第一燃料电池模块停止。14.根据权利要求12所述的燃料电池发电系统，其中，所述燃料电池发电系统控制设备进一步配置为：
基于确定出的燃料电池模块是一个或更多个第二燃料电池模块中的第二燃料电池模块，通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生与确定出的燃料电池模块的最小功率相对应的功率；使所述第二燃料电池模块停止。15.一种用于控制燃料电池发电系统的方法，所述方法包括：由连接到一个或更多个燃料电池模块的监测装置监测一个或更多个燃料电池模块的功率，所述一个或更多个燃料电池模块包括i)一个或更多个第一燃料电池模块和ii)一个或更多个第二燃料电池模块；基于监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，由控制器通过一个或更多个第二燃料电池模块补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率；由控制器执行一个或更多个燃料电池模块的功率控制。16.根据权利要求15所述的方法，其中，执行功率控制包括：基于监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，由控制器确定一个或更多个燃料电池模块的不足功率相对于目标功率的比率；由控制器基于不足功率与目标功率的比率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。17.根据权利要求16所述的方法，其中，控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动包括：由控制器基于不足功率相对于目标功率的比率大于预定的一个或更多个第一参考值，控制一个或更多个第二燃料电池模块的启动。18.根据权利要求15所述的方法，其中，执行功率控制包括：基于监测到的一个或更多个燃料电池模块的功率，由控制器确定相对于目标功率的一个或更多个燃料电池模块的不足功率；由控制器基于相对于目标功率的不足功率来确定一个或更多个第二燃料电池模块的功率；由控制器基于确定出的一个或更多个第二燃料电池模块的功率来控制一个或更多个第二燃料电池模块的驱动。19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括：基于不足功率相对于目标功率的比率大于预定参考值，由控制器确定被驱动的一个或更多个燃料电池模块中功率最小的燃料电池模块；由控制器利用一个或更多个燃料电池模块中的另一燃料电池模块替代确定出的燃料电池模块。20.根据权利要求19所述的方法，其中，替代确定出的燃料电池模块包括：基于确定出的燃料电池模块是一个或更多个第一燃料电池模块中的第一燃料电池模块，由控制器通过一个或更多个第二燃料电池模块产生与相对于目标功率的不足功率和确定出的燃料电池模块的最小功率之和相对应的功率；使所述第一燃料电池模块停止；基于确定出的燃料电池模块是一个或更多个第二燃料电池模块中的第二燃料电池模块，由控制器通过一个或更多个第一燃料电池模块额外地产生与确定出的燃料电池模块的
最小功率相对应的功率；使所述第二燃料电池模块停止。

技术总结
本发明涉及燃料电池发电系统控制设备、包括该设备的系统及燃料电池发电系统控制方法。燃料电池发电系统控制设备执行用于控制燃料电池控制系统的功率的方法。监测装置监测一个或更多个燃料电池模块的功率。控制器基于监测到的功率通过一个或更多个第二燃料电池模块来补偿一个或更多个第一燃料电池模块的功率，并且执行一个或更多个燃料电池模块的功率控制。燃料电池发电系统控制设备解决了在多模块燃料电池系统的功率控制时，燃料电池发电系统的功率由于外部环境的变化或驱动时间的增加而降低的问题。而降低的问题。而降低的问题。


技术研发人员：郑燽海 金涌珉 董贤培 赵仙熙
受保护的技术使用者：起亚株式会社
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/9/25