本發(fā)明屬于混合動力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著全球環(huán)境污染問題逐步加重，開發(fā)利用清潔能源已經(jīng)成為了一種解決環(huán)境問題的有效方式。在眾多清潔能源中，氫能是一種具有高效、可靠、無污染和安全等特點的能源，而且燃料電池作為氫能利用的一種典型應用實例，目前已被廣泛的研究。燃料電池能夠高效的將氫能轉(zhuǎn)換為電能為用電設備提供能量，但是燃料電池對負載功率變化的跟隨能力相對較弱，因此在許多應用中，燃料電池均與儲能設備組成混合動力系統(tǒng)為負載供電。

目前國內(nèi)外已經(jīng)將燃料電池混合動力系統(tǒng)廣泛應用于各種應用，如：機車、汽車、船舶、飛行器等。當前燃料電池機車中均使用大功率燃料電池并聯(lián)組成燃料電池系統(tǒng)，若使用大功率燃料電池到不同功率等級的機車應用時會遇到功率等級不品配等問題，造成資源浪費，因此，功率相對較小燃料電池子系統(tǒng)可靈活地組合成不同功率等級的燃料電池系統(tǒng)，有效降低燃料電池系統(tǒng)成本，此外，多個功率相對較小的燃料電池子系統(tǒng)組并聯(lián)使用可提高燃料電池系統(tǒng)的可靠性。

針對目前的燃料電池機車研究領(lǐng)域，將燃料電池陣列應用于機車的研究相對較少，因此，針對燃料電池陣列混合動力系統(tǒng)的能量管理方法相對較為簡單且數(shù)量較少。且現(xiàn)有的對于機車用的燃料電池陣列混合動力系統(tǒng)的能量管理，無法有效實現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)和蓄電池組的能量分配最優(yōu)化，存在燃料電池系統(tǒng)成本高且燃料電池的效率低，造成資源浪費量較大，蓄電池使用壽命低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制系統(tǒng)及方法，能夠保證系統(tǒng)安全可靠，同時減少系統(tǒng)能量損失；有效降低燃料電池系統(tǒng)成本，避免資源浪費；維持蓄電池soc，延長蓄電池使用壽命；同時優(yōu)化燃料電池陣列中各燃料電池子單元的輸出功率，提高燃料電池系統(tǒng)效率，實現(xiàn)燃料經(jīng)濟性。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制系統(tǒng)，包括燃料電池系統(tǒng)、蓄電池組、機車牽引系統(tǒng)、主控制器、制動能量消耗系統(tǒng)和采集電路；

所述燃料電池系統(tǒng)輸出端的直流母線分別連接至蓄電池組、機車牽引系統(tǒng)和制動能量消耗系統(tǒng)，所述主控器分別連接燃料電池系統(tǒng)、制動能量消耗系統(tǒng)和采集電路，所述采集電路設置在直流母線及直流母線的分支線路上；

所述主控制器對系統(tǒng)狀態(tài)進行檢測，通過分級控制，對系統(tǒng)進行能量管理；所述燃料電池系統(tǒng)和蓄電池組為所述機車牽引系統(tǒng)提供能量，所述制動能量消耗系統(tǒng)用于車制動能量的消耗。

進一步的是，所述燃料電池系統(tǒng)包括多個相互并聯(lián)的燃料電池子單元，所述燃料電池子單元包括多個相互串聯(lián)的燃料電池子模組，燃料電池子模組包括燃料電池電堆、輔機設備和單向dc/dc變換器，所述輔機設備和單向dc/dc變換器分別與燃料電池電堆連接，相鄰燃料電池子模組中的單向dc/dc變換器相互串聯(lián)，相鄰燃料電池子模組中的輔機設備相互并聯(lián)后并聯(lián)至燃料電池子單元的輸出線路上，所述各燃料電池子單元的輸出線路并聯(lián)連接后作為所述燃料電池系統(tǒng)輸出端連接至直流母線；所述主控制器分別連接至每個所述單向dc/dc變換器。

進一步的是，所述燃料電池系統(tǒng)包括n×m個燃料電池子單元，所述燃料電池電堆中的燃料電池單體功率大于等于30kw；n個串聯(lián)的燃料電池子模組輸出功率及系統(tǒng)狀態(tài)保持一致，m個并聯(lián)的燃料電池子單元輸出功率根據(jù)優(yōu)化結(jié)果而定。

由于通過功率相對較小的燃料電池子模組可靈活地組合成不同功率等級的燃料電池系統(tǒng)，所以通過建立燃料電池子模組和燃料電池子單元的配置，可有效降低燃料電池系統(tǒng)的成本，提高燃料電池系統(tǒng)的利用率，減少資源浪費。

進一步的是，所述機車牽引系統(tǒng)包括多個機車牽引單元，所述機車牽引單元包括相互連接的牽引逆變器和牽引電機；

所述制動能量消耗系統(tǒng)包括多組制動單元，所述制動單元包括相互連接的斬波器和制動電阻；所述主控制器分別連接至每個斬波器；通過斬波器和制動電阻的配合，增強了制動能量的消耗效率。

進一步的是，所述主控制器實現(xiàn)兩級控制包括系統(tǒng)級控制和燃料電池模組級控制。

進一步的是，所述主控制器對系統(tǒng)中的能量進行分配包括：主控制器對燃料電池系統(tǒng)和蓄電池組的能量分配；主控制器通過控制蓄電池組進行能量回收；主控制器通過控制制動能量消耗系統(tǒng)進行能量消耗。

進一步的是，所述采集電路包括均連接至主控制器的電流采集電路ⅰ、電壓采集電路、電流采集電路ⅱ和電流采集電路ⅲ；所述電流采集電路ⅰ和電壓采集電路設置在所述直流母線上，所述電流采集電路ⅱ設置在直流母線至蓄電池組的分支線路上，所述電流采集電路ⅲ設置在蓄電池組至機車牽引系統(tǒng)之間的直流母線上；檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)反送至主控制器中。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制方法，包括系統(tǒng)級控制和燃料電池模組級控制。

進一步的是，所述系統(tǒng)級控制包括步驟：

步驟1.1，系統(tǒng)初始化；

設定系統(tǒng)直流母線電壓處于制動狀態(tài)的閥值，設定燃料電池系統(tǒng)單位時間內(nèi)功率變動極限值，設定蓄電池組的目標soc值，設定蓄電池組最小充電電流值，設定燃料電池子單元的最小輸出功率，啟動燃料電池系統(tǒng)；

步驟1.2，檢測機車牽引系統(tǒng)是否處于制動狀態(tài)；

若機車處于制動狀態(tài)，則使燃料電池系統(tǒng)的輸出功率逐步逼近最小輸出功率值并且蓄電池組進行充電，根據(jù)蓄電池組的soc計算當前荷電狀態(tài)下蓄電池組的最大充電功率，其次根據(jù)制動能量大小決定是否啟動制動能量消耗系統(tǒng)進行制動能量消耗，執(zhí)行完上述步驟，回到步驟1.2；若機車不處于制動狀態(tài)，則進入步驟1.3；

步驟1.3，檢測燃料電池系統(tǒng)當前輸出功率與機車牽引系統(tǒng)需求功率的差值的絕對值是否大于設定極限值；

若大于，則根據(jù)機車牽引系統(tǒng)變動情況，燃料電池系統(tǒng)在約束條件內(nèi)跟隨機車牽引系統(tǒng)的功率變化；若燃料電池系統(tǒng)輸出功率仍小于機車牽引系統(tǒng)功率，則蓄電池組放電補償；若燃料電池系統(tǒng)輸出功率仍大于機車牽引系統(tǒng)功率，則蓄電池組充電補償；執(zhí)行完上述步驟，回到步驟1.2；若不大于，則進入步驟1.4；

步驟1.4，檢測蓄電池組的soc是否大于目標值；

若蓄電池組的soc大于目標值，則調(diào)整燃料電池系統(tǒng)輸出功率小于負載功率，對蓄電池進行淺放電；

若蓄電池組的soc小于目標值，則調(diào)整燃料電池系統(tǒng)輸出功率大于負載功率，對蓄電池進行淺充電；

執(zhí)行完上述步驟，回到步驟1.2。

進一步的是，由所述系統(tǒng)級控制得到燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率，所述目標輸出功率為每一個燃料電池子單元輸出功率的總和；由所述燃料電池模組級控制對m個燃料電池子單元輸出功率進行優(yōu)化；

所述燃料電池模組級控制包括步驟：

步驟2.1：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率是否小于最小輸出功率；若是，則使m個燃料電池子單元以最小輸出功率輸出；若否而進入步驟2.2；

步驟2.2：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第1個優(yōu)化功率點；若是，則使第2至第m個燃料電池子單元以最小輸出功率輸出，第2至第m個燃料電池子單元輸出功率總和為(m-1)倍的最小輸出功率，而第1個燃料電池子單元輸出功率值為目標輸出功率(m-1)倍的最小輸出功率之差；若否，則轉(zhuǎn)入步驟2.3；

步驟2.3：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第2個優(yōu)化功率點；若是，則使第3至第m個燃料電池子單元以最小輸出功率輸出，而第1和第2個燃料電池子單元輸出功率通過基于燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法得到，所述瞬時優(yōu)化方法的目標為使燃料電池系統(tǒng)效率最高；若否則，進入步驟2.4；

步驟2.4：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第3個優(yōu)化功率點；

若是，則使第4至第m個燃料電池子單元以最小輸出功率輸出，而第1至第3個燃料電池子單元輸出功率需要通過基于燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法得到，所述瞬時優(yōu)化方法的目標為使燃料電池系統(tǒng)效率最高；若否，則進入步驟2.5；

步驟2.5:按照步驟2.3和步驟2.4，依次類推直至步驟2.m；

步驟2.m+1：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第m個優(yōu)化功率點；若是，第1至第m個燃料電池子單元輸出功率需要通過基于燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法得到，所述瞬時優(yōu)化方法的目標為使燃料電池系統(tǒng)效率最高；若否，則第1至第m個燃料電池子單元輸出功率為目標輸出功率除以m。

采用本技術(shù)方案的有益效果：

本發(fā)明所提出的系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)相對簡單，燃料電池系統(tǒng)和蓄電池系統(tǒng)并聯(lián)為機車牽引系統(tǒng)提供能量，而制動能量消耗系統(tǒng)可配合蓄電池組進行制動能量的安全回收，保證系統(tǒng)安全可靠，同時減少系統(tǒng)能量的損失；

此外，本發(fā)明所提出的控制方法在滿足負載動態(tài)需求的前提下，能夠維持蓄電池soc，延長蓄電池使用壽命；并且通過燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法對燃料電池子單元的輸出功率進行優(yōu)化，提高燃料電池系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)燃料經(jīng)濟性；

本發(fā)明專利提出了一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力系統(tǒng)的控制方法，在進行能量管理時分為兩級控制：(1)系統(tǒng)級控制主要控制燃料電池系統(tǒng)和蓄電池組的能量分配滿足負載功率需求，同時進行制動能量的回收以及蓄電池soc的維持；(2)燃料電池系統(tǒng)級控制主要控制燃料電池系統(tǒng)中燃料電池子單元的能量分配，目的在于提高燃料電池系統(tǒng)的效率，實現(xiàn)燃料經(jīng)濟性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中系統(tǒng)級控制的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中燃料電池模組級的流程示意圖；

其中，010是燃料電池子模組，011是燃料電池電堆，012是輔機設備，013是單向dc/dc變換器，020是電流采集電路ⅰ，021是電壓采集電路，022是電流采集電路ⅱ，023是電流采集電路ⅲ，001是主控制器，030是蓄電池組，040是機車牽引系統(tǒng)，041是機車牽引單元，042是牽引逆變器，050是制動能量消耗系統(tǒng)，051是斬波器，052制動電阻，060是燃料電池子單元，070是燃料電池系統(tǒng)。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步闡述。

在本實施例中，參見圖1所示，本發(fā)明提出了一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制系統(tǒng)，包括燃料電池系統(tǒng)070、蓄電池組030、機車牽引系統(tǒng)040、主控制器001、制動能量消耗系統(tǒng)050和采集電路；

所述燃料電池系統(tǒng)070輸出端的直流母線分別連接至蓄電池組030、機車牽引系統(tǒng)040和制動能量消耗系統(tǒng)050，所述主控器分別連接燃料電池系統(tǒng)070、制動能量消耗系統(tǒng)050和采集電路，所述采集電路設置在直流母線及直流母線的分支線路上；

所述主控制器001對系統(tǒng)狀態(tài)進行檢測，通過分級控制，對系統(tǒng)進行能量管理；所述燃料電池系統(tǒng)070和蓄電池組030為所述機車牽引系統(tǒng)040提供能量，所述制動能量消耗系統(tǒng)050用于車制動能量的消耗。

作為上述實施例的優(yōu)化方案，所述燃料電池系統(tǒng)070包括多個相互并聯(lián)的燃料電池子單元060，所述燃料電池子單元060包括多個相互串聯(lián)的燃料電池子模組010，燃料電池子模組010包括燃料電池電堆011、輔機設備012和單向dc/dc變換器013，所述輔機設備012和單向dc/dc變換器013分別與燃料電池電堆011連接，相鄰燃料電池子模組010中的單向dc/dc變換器013相互串聯(lián)，相鄰燃料電池子模組010中的輔機設備012相互并聯(lián)后并聯(lián)至燃料電池子單元060的輸出線路上，所述各燃料電池子單元060的輸出線路并聯(lián)連接后作為所述燃料電池系統(tǒng)070輸出端連接至直流母線；所述主控制器001分別連接至每個所述單向dc/dc變換器013。

所述燃料電池系統(tǒng)070包括n*m個燃料電池子單元060，所述燃料電池電堆011中的燃料電池單體功率大于等于30kw；n個串聯(lián)的燃料電池子模組010輸出功率及系統(tǒng)狀態(tài)保持一致，m個并聯(lián)的燃料電池子單元060輸出功率根據(jù)優(yōu)化結(jié)果而定。

由于通過功率相對較小的燃料電池子模組010可靈活地組合成不同功率等級的燃料電池系統(tǒng)070，所以通過建立燃料電池子模組010和燃料電池子單元060的配置，可有效降低燃料電池系統(tǒng)070的成本，提高燃料電池系統(tǒng)070的利用率，減少資源浪費。

作為上述實施例的優(yōu)化方案，所述機車牽引系統(tǒng)040包括多個機車牽引單元041，所述機車牽引單元041包括相互連接的牽引逆變器042和牽引電機；

所述制動能量消耗系統(tǒng)050包括多組制動單元，所述制動單元包括相互連接的斬波器051和制動電阻052；所述主控制器001分別連接至每個斬波器051；通過斬波器051和制動電阻052的配合，增強了制動能量的消耗效率。

作為上述實施例的優(yōu)化方案，所述主控制器001實現(xiàn)兩級控制包括系統(tǒng)級控制和燃料電池模組級控制。

所述主控制器001對系統(tǒng)中的能量進行分配包括：主控制器001對燃料電池系統(tǒng)070和蓄電池組030的能量分配；主控制器001通過控制蓄電池組030進行能量回收；主控制器001通過控制制動能量消耗系統(tǒng)050進行能量消耗。

作為上述實施例的優(yōu)化方案，所述采集電路包括均連接至主控制器001的電流采集電路ⅰ020、電壓采集電路021、電流采集電路ⅱ022和電流采集電路ⅲ023；所述電流采集電路ⅰ020和電壓采集電路021設置在所述直流母線上，所述電流采集電路ⅱ022設置在直流母線至蓄電池組030的分支線路上，所述電流采集電路ⅲ023設置在蓄電池組030至機車牽引系統(tǒng)040之間的直流母線上；檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)，并將數(shù)據(jù)反送至主控制器001中。

為配合本發(fā)明方法的實現(xiàn)，基于相同的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種基于燃料電池陣列的機車用混合動力控制方法，包括系統(tǒng)級控制和燃料電池模組級控制。

如圖2所示，所述系統(tǒng)級控制包括步驟1.1-1.4。

步驟1.1，系統(tǒng)初始化；

設定系統(tǒng)直流母線電壓處于制動狀態(tài)的閥值uset和uset_min，設定燃料電池系統(tǒng)單位時間內(nèi)功率變動極限值δpfcs_set，設定蓄電池組的目標soc值socobj，設定蓄電池組最小充電電流值iset，設定燃料電池子單元的最小輸出功率pfcs_min，啟動燃料電池系統(tǒng)。

步驟1.2，檢測機車牽引系統(tǒng)是否處于制動狀態(tài)；

若機車處于制動狀態(tài)，則使燃料電池系統(tǒng)的輸出功率逐步逼近最小輸出功率pfcs_min并且蓄電池組進行充電；

根據(jù)蓄電池組的soc計算當前荷電狀態(tài)下蓄電池組的最大充電功率，其次根據(jù)制動能量大小決定是否啟動制動能量消耗系統(tǒng)進行制動能量消耗；

具體為，根據(jù)當前蓄電池組荷電狀態(tài)計算蓄電池組的最大充電功率，根據(jù)直流母線對蓄電池組進行充電；若蓄電池組充電過程中充電功率已經(jīng)達到最大充電功率，則啟動制動能量消耗系統(tǒng)；若機車退出蓄電池組充電狀態(tài)則需滿足3個條件：⑴制動能量消耗系統(tǒng)已經(jīng)退出能量消耗過程；⑵母線電壓值小于設定閥值電壓；⑶蓄電池組充電電流小于設定值，執(zhí)行完上述步驟，若機車退出蓄電池充電狀態(tài)則回到步驟1.2，否則繼續(xù)給蓄電池組充電，直至機車退出蓄電池充電狀態(tài)才回到步驟1.2；

執(zhí)行完上述步驟，回到步驟1.2；

若機車不處于制動狀態(tài)，則進入步驟1.3。

步驟1.3，檢測燃料電池系統(tǒng)當前輸出功率與機車牽引系統(tǒng)需求功率的差值的絕對值是否大于設定極限值；

若大于，則根據(jù)機車牽引系統(tǒng)變動情況，燃料電池系統(tǒng)在約束條件內(nèi)跟隨機車牽引系統(tǒng)的功率變化；若燃料電池系統(tǒng)輸出功率仍小于機車牽引系統(tǒng)功率，則蓄電池組放電補償；若燃料電池系統(tǒng)輸出功率仍大于機車牽引系統(tǒng)功率，則蓄電池組充電補償；

具體分為兩種情況：⑴燃料電池系統(tǒng)當前輸出功率與負載需求功率的差值大于設定極限值，燃料電池系統(tǒng)在約束條件內(nèi)盡量跟隨負載功率，蓄電池組對燃料電池系統(tǒng)輸出功率的缺額進行放電補償；⑵燃料電池系統(tǒng)當前輸出功率與負載需求功率的差值不大于設定極限值，燃料電池系統(tǒng)在約束條件內(nèi)盡量跟隨負載功率，蓄電池組對燃料電池系統(tǒng)輸出功率的多余部分進行充電補償；

執(zhí)行完上述步驟，回到步驟1.2；

若不大于，則進入步驟1.4。

步驟1.4，檢測蓄電池組的soc是否大于目標值；

若蓄電池組的soc大于目標值，則調(diào)整燃料電池系統(tǒng)輸出功率小于負載功率，對蓄電池進行淺放電補償功率缺額；

若蓄電池組的soc小于目標值，則調(diào)整燃料電池系統(tǒng)輸出功率大于負載功率，對蓄電池進行淺充電；

執(zhí)行完上述步驟，回到步驟1.2。

由所述系統(tǒng)級控制得到燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率pfcs_all，所述目標輸出功率pfcs_all為每一個燃料電池子單元輸出功率的總和；由所述燃料電池模組級控制對m個燃料電池子單元輸出功率p1到pm進行優(yōu)化。

如圖3所示，所述燃料電池模組級控制，包括以下m+1個步驟。

步驟2.1：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率是否小于最小輸出功率；若是，則使m個燃料電池子單元以最小輸出功率輸出pfcs_min，即p1到pm均等于pfcs_min；

而每個燃料電池子模組的輸出功率由公式(1)得到：

若否而進入步驟2.2。

步驟2.2：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第1個優(yōu)化功率點；

若pfcs_all<mpfcs_min+δpeff，則使第2至第m個燃料電池子單元以最小輸出功率pfcs_min輸出，第2至第m個燃料電池子單元輸出功率總和為(m-1)倍的最小輸出功率，即(m-1)pfcs_min；而第1個燃料電池子單元輸出功率值為目標輸出功率(m-1)倍的最小輸出功率之差，即pfcs_all-(m-1)pfcs_min；每個燃料電池子模組的功率由(1)式得到；

若否，則轉(zhuǎn)入步驟2.3。

步驟2.3：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第2個優(yōu)化功率點；

若pfcs_all<mpfcs_min+2δpeff，則使第3至第m個燃料電池子單元以最小輸出功率pfcs_min輸出，而第1和第2個燃料電池子單元輸出功率通過基于燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法得到，所述瞬時優(yōu)化方法的目標為使燃料電池系統(tǒng)效率最高；每個燃料電池子模組的功率由(1)式得到；

若否則，進入步驟2.4；

其中，基于燃料電池陣列效率的瞬時優(yōu)化方法具體為：

公式(2)中η函數(shù)為燃料電池子單元的效率函數(shù)，j為優(yōu)化目標函數(shù)，pfcs_max為燃料電池子單元最大輸出功率。

步驟2.4：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第3個優(yōu)化功率點；

若是，則使第4至第m個燃料電池子單元以最小輸出功率輸出，而第1至第3個燃料電池子單元輸出功率需要通過基于燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法得到，所述瞬時優(yōu)化方法的目標為使燃料電池系統(tǒng)效率最高；若否，則進入步驟2.5。

步驟2.5:按照步驟2.3和步驟2.4，依次類推直至步驟2.m。

步驟2.4至步驟2.m的優(yōu)化過程類似，取其中步驟2.k+1說明優(yōu)化方法，k+1值大于等于4且小于等于m；

步驟2.k+1：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率是否小于第k個優(yōu)化功率點；

若pfcs_all<mpfcs_min+kδpeff，則使第k+1至第m個個燃料電池子單元輸出最小功率pfcs_min，第1至第k個燃料電池子單元輸出功率由以下基于燃料電池陣列效率的瞬時優(yōu)化方法得到：

公式(3)中ηk-1函數(shù)為k-1個燃料電池子單元并聯(lián)后的效率函數(shù)，pc(k-1)為k-1個燃料電池子單元輸出功率之和；

根據(jù)公式(3)得到pc(k-1)和pk的值，則p1到pk-1由公式(4)得到

每個燃料電池子模組的功率由(1)式得到；若否而進入步驟k+2。

步驟2.m+1：判定燃料電池系統(tǒng)的目標輸出功率值是否小于預設的第m個優(yōu)化功率點；

若pfcs_all<mpfcs_min+mδpeff，第1至第m個燃料電池子單元輸出功率需要通過基于燃料電池系統(tǒng)效率的瞬時優(yōu)化方法得到，所述瞬時優(yōu)化方法的目標為使燃料電池系統(tǒng)效率最高；其優(yōu)化過程與步驟2.k+1類似；

若否，則第1至第m個燃料電池子單元輸出功率為目標輸出功率除以m。由公式(5)得到：

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。