本发明公开了一种基于SOFC的电动汽车家用充电系统及其运行控制方法，该系统包括燃料供应子系统、发电子系统、能量管理子系统和控制子系统，燃料供应子系统包括空气供应模块、水供应模块和天然气供应模块，发电子系统包括固体氧化物燃料电池SOFC发电模块、热能管理模块、直流升压模块和交流转换模块，能量管理子系统包括交流充电模块、电能存储模块和热能存储模块，控制子系统包括与燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统信号连接的中央控制模块。本发明能够脱离市政电网为电动汽车充电或为家庭电网供电，同时实现热电联产。
1.一种基于SOFC的电动汽车家用充电系统的运行控制方法，所述基于SOFC的电动汽车家用充电系统包括燃料供应子系统、发电子系统、能量管理子系统和控制子系统，所述燃料供应子系统包括空气供应模块、水供应模块和天然气供应模块，所述发电子系统包括固体氧化物燃料电池SOFC发电模块、热能管理模块、直流升压模块和交流转换模块，所述能量管理子系统包括交流充电模块、电能存储模块和热能存储模块，所述控制子系统包括与燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统信号连接的中央控制模块，所述空气供应模块向SOFC发电模块的阴极供应空气，所述天然气供应模块向SOFC发电模块的阳极供应天然气，所述水供应模块向SOFC发电模块的阳极供应水，并向热能管理模块供应冷却水；所述SOFC发电模块将空气、水、天然气作为燃料，将燃料的化学能转化为电能，并输出直流电；所述直流升压模块对直流电的电压进行升压，并将电能存储至电能存储模块；所述交流转换模块将升压后的直流电转换为220V交流电，并将交流电提供给家庭电网或交流充电模块，且默认状态下与家庭电网连接；所述热能管理模块将SOFC发电模块产生的余热以热水或暖气的形式存储至热能存储模块；所述交流充电模块用于为电动汽车充电，所述运行控制方法用于电动汽车家用充电系统的中央控制模块，其特征在于，所述运行控制方法包括：S01：在接收到启动指令时，控制电能存储模块为燃料供应子系统、发电子系统提供电力，并控制燃料供应子系统、发电子系统启动；
S02：控制SOFC发电模块发电，并进行停机管理步骤，控制热能管理模块进行热能管理步骤，同时进行步骤S03；
S03：实时监测交流充电模块是否接收到电动汽车的充电请求，如果接收到充电请求，则进行步骤S04，如果没有接收到充电请求，则进行步骤S05；
S04：控制交流转换模块断开与家庭电网的连接，并进行步骤S11；
S11：控制交流充电模块为电动汽车充电，以及控制电能存储模块为交流充电模块提供电力补充；
S12：检测电能存储模块存储的电能是否耗尽，如果耗尽，则进行步骤S13，如果没有耗尽，则进行步骤S14；
S14：检测电动汽车的电量是否充满，如果充满，则进行步骤S05，如果没有充满，则重复进行步骤S11-S14；
S06：检测与家庭电网连接的市政电网是否断电，如果没有断电，则进行步骤S21，如果断电，则进行步骤S31；
S21：检测电能存储模块充电和家庭电网的总功率是否超过SOFC发电模块的发电功率，如果没有超过，则进行步骤S22，如果超过，则进行步骤S23；
S22：控制直流升压模块为电能存储模块充电以及控制交流转换模块为家庭电网供电，并重复进行步骤S03；
S23：控制交流转换模块利用市政电网为家庭电网补电；
S31：向远程通信模块发送控制指令，以控制大功率电器的用电插座断电；
S32：检测市政电网是否恢复电力供应，如果恢复，则进行步骤S33；
S33：通过远程通信模块控制大功率电器的用电插座通电，并进行步骤S21。
2.根据权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述热能存储模块用于存储热水，所述控制热能管理模块进行热能管理步骤具体包括：S41：检测热能存储模块是否缺水，如果缺水，则进行步骤S42，如果不缺水，则进行步骤S43；
S42：控制热能管理模块将热水存储至热能存储模块；
S43：检测热能存储模块中的热水的温度是否低于预设阈值，如果低于预设阈值，则进行步骤进行步骤S42，如果不低于预设阈值，则进行步骤S44；
S44：检测热能存储模块是否正在供应热水，如果正在供应热水，则进行步骤S41，如果没有供应热水，则进行步骤S43。
3.根据权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述进行停机管理步骤具体包括：S07：监测燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统的状态，判断系统是否出现故障或者是否接收到紧急停机指令，如果系统出现故障或者接收到紧急停机指令，则进行步骤S51，如果系统没有出现故障或者没有接收到紧急停机指令，则进行步骤S08；
S51：执行预设的紧急停机程序，控制燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统进行停机操作；
S08：判断是否接收到正常关闭命令，如果接收到正常关闭命令，则进行步骤S61，如果没有接收到正常关闭命令，则重复进行步骤S07；
S61：执行预设的正常关闭程序，控制燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统进行停机操作。
4.根据权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述燃料供应子系统还包括燃料处理模块，所述燃料处理模块将天然气脱硫，并与水化学反应后的反应气体供应至SOFC发电模块的阳极。
5.根据权利要求4所述的运行控制方法，其特征在于，所述热能管理模块还利用SOFC发电模块产生的余热预热反应气体。
6.根据权利要求4所述的运行控制方法，其特征在于，所述天然气供应模块还对天然气进行流量和压力调节，以及对天然气进行泄漏检测，并在检测到泄漏后根据安全保护策略进行处理；所述水供应模块对水进行净化处理，以及对水进行流量和压力调节；所述空气供应模块对空气进行净化处理，并对空气进行流量和压力调节。
7.根据权利要求1、4或5所述的运行控制方法，其特征在于，所述控制子系统还包括移动应用程序组件，所述移动应用程序组件用于从中央控制模块获取并显示电动汽车家用充电系统的状态信息，以及向中央控制模块发送远程控制指令。
8.根据权利要求7所述的运行控制方法，其特征在于，所述控制子系统还包括远程通信模块，所述远程通信模块安装于家庭电网中的用电插座上，与移动应用程序组件和中央控制模块信号连接，用于接收中央控制模块或移动应用程序组件发送的控制指令，并根据控制指令控制用电插座通电或断电。
9.根据权利要求1所述的运行控制方法，其特征在于，所述电能存储模块包括铅酸电池、磷酸铁锂电池和超级电容，所述电能存储模块还用于在电动汽车充电时提供电力补充以及在系统启动时提供电力，使充电系统可脱离市政电网启动。
基于SOFC的电动汽车家用充电系统及其运行控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及燃料电池技术领域，特别是涉及一种基于SOFC的电动汽车家用充电系统及其运行控制方法。
背景技术
[0002] 固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell，简称SOFC)系统，其燃料通常为天然气，氧化剂为空气，主要产物为水和CO2。相比传统发电系统，其主要优点是：①发电效率高：SOFC发电系统发电时直接将化学能转换成电能，不受卡诺循环限制，因此直流发电效率可达70％，交流发电效率可达65％；②余热品质高：SOFC发电系统发电过程中产生的余热温度高且温度稳定，经回收后可转换为热水或暖气供日常使用；③不影响环境：无机械转动部件，发电时不产生振动，因此工作时噪音极低，可安装在生活区域和工作区域，同时发电前会将天然气脱硫，主要产物为水和CO2，不含CO、SO2和NOx等污染空气的产物；④燃料适应性广：不仅可以使用天然气，还可以使用煤制气、合成气、生物质气、甲醇、沼气等作为燃料，因此可以在很多应用场景使用，若使用天然气作为燃料，可直接接入现有成熟的市政天燃气管网获取天然气，燃料容易获取，特别适用于家庭使用。
[0003] 目前，预计到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达到200万辆、累计产销量超过500万辆。然而，中国电动汽车充电基础设施促进联盟内成员单位总计上报公共类充电桩27.9万个(其中交流充电桩12.3万个、直流充电桩9.3万个、交直流一体充电桩6.3万个)。通过联盟内成员整车企业建设安装私人类充电桩36.5万个。可以看出，到2020年还难以满足全国500万辆电动汽车充电需求。
[0004] 据调查，充电桩尤其是私人充电桩发展缓慢的原因之一是电网公司在既有居民小区预留的电力容量不足，在居民区大规模增建充电桩会影响电网安全。假定平均每小区有1000户家庭，若每个家庭安装一台3.5kW充电桩，则一个小区就需增容3500kW的电力，这将对小区电网甚至城市电网造成巨大的压力。而如果在小区建设公共充电桩，则会遇到产权不清晰，充电不方便、安全责任不明确等诸多问题。
[0005] 传统家用燃气热水器燃烧时会产生CO、SO2和NOx等污染空气的产物，不利于“终端能源清洁化”的发展要求。同时，若使用不当，燃烧产物排入室内，还可能危害人身安全。传统电热水器在使用时只有一直通电才能达到即开即热的效果，日均耗电量达3～5kWh。同时，若电热水器漏电，还可能危害人身安全。受气象条件限制，部分地区并不适用使用太阳能热水器，而适用地区也会出现供热不稳定的情况。同时，受安装空间限制，大多数家庭并不适合安装分布式太阳能热水器；而由于管道过长，集中式太阳能供热至每户家庭的过程中，会出现大量的热散失。
发明内容
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供一种基于SOFC的电动汽车家用充电系统及其运行控制方法，能够脱离市政电网为电动汽车充电或为家庭电网供电，同时实现热电联产。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于SOFC的电动汽车家用充电系统及其运行控制方法，包括燃料供应子系统、发电子系统、能量管理子系统和控制子系统，所述燃料供应子系统包括空气供应模块、水供应模块和天然气供应模块，所述发电子系统包括固体氧化物燃料电池SOFC发电模块、热能管理模块、直流升压模块和交流转换模块，所述能量管理子系统包括交流充电模块、电能存储模块和热能存储模块，所述控制子系统包括与燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统信号连接的中央控制模块；所述空气供应模块向SOFC发电模块的阴极供应空气，所述天然气供应模块向SOFC发电模块的阳极供应天然气，所述水供应模块向SOFC发电模块的阳极供应水，并向热能管理模块供应冷却水；所述SOFC发电模块将空气、水、天然气作为燃料，将燃料的化学能转化为电能，并输出直流电；所述直流升压模块对直流电的电压进行升压，并将电能存储至电能存储模块；所述交流转换模块将升压后的直流电转换为220V交流电，并将交流电提供给家庭电网或交流充电模块，且默认状态下与家庭电网连接；所述热能管理模块将SOFC发电模块产生的余热以热水或暖气的形式存储至热能存储模块；所述交流充电模块用于为电动汽车充电。
[0008] 优选的，所述燃料供应子系统还包括燃料处理模块，所述燃料处理模块将天然气脱硫，并与水化学反应后的反应气体供应至SOFC发电模块的阳极。
[0009] 优选的，所述热能管理模块还利用SOFC发电模块产生的余热预热反应气体。
[0010] 优选的，所述天然气供应模块还对天然气进行流量和压力调节，以及对天然气进行泄漏检测，并在检测到泄漏后根据安全保护策略进行处理；所述水供应模块对水进行净化处理，以及对水进行流量和压力调节；所述空气供应模块对空气进行净化处理，并对空气进行流量和压力调节。
[0011] 优选的，所述控制子系统还包括移动应用程序组件，所述移动应用程序组件用于从中央控制模块获取并显示电动汽车家用充电系统的状态信息，以及向中央控制模块发送远程控制指令。
[0012] 优选的，所述控制子系统还包括远程通信模块，所述远程通信模块安装于家庭电网中的用电插座上，与移动应用程序组件和中央控制模块信号连接，用于接收中央控制模块或移动应用程序组件发送的控制指令，并根据控制指令控制用电插座通电或断电。
[0013] 优选的，所述电能存储模块包括铅酸电池、磷酸铁锂电池和超级电容，所述电池储能模块还用于在电动汽车充电时提供电力补充以及在系统启动时提供电力，使充电系统可脱离市政电网启动。
[0014] 为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种运行控制方法，所述运行控制方法用于前述任一种的电动汽车家用充电系统的中央控制模块，所述运行控制方法包括：S01：在接收到启动指令时，控制电能存储模块为燃料供应子系统、发电子系统提供电力，并控制燃料供应子系统、发电子系统启动；S02：控制SOFC发电模块发电，并进行停机管理步骤，控制热能管理模块进行热能管理步骤，同时进行步骤S03；S03：实时监测交流充电模块是否接收到电动汽车的充电请求，如果接收到充电请求，则进行步骤S04，如果没有接收到充电请求，则进行步骤S05；S04：控制交流转换模块断开与家庭电网的连接，并进行步骤S11；S11：控制交流充电模块为电动汽车充电，以及控制电能存储模块为交流充电模块提供电力补充；S12：检测电能存储模块存储的电能是否耗尽，如果耗尽，则进行步骤S13，如果没有耗尽，则进行步骤S14；S13：控制电能存储模块停止提供电力补充；S14：检测电动汽车的电量是否充满，如果充满，则进行步骤S05，如果没有充满，则重复进行步骤S11-S14；S05：控制交流转换模块与家庭电网连接；S06：检测与家庭电网连接的市政电网是否断电，如果没有断电，则进行步骤S21，如果断电，则进行步骤S31；S21：检测电能存储模块充电和家庭电网的总功率是否超过SOFC发电模块的发电功率，如果没有超过，则进行步骤S22，如果超过，则进行步骤S23；S22：控制直流升压模块为电能存储模块充电以及控制交流转换模块为家庭电网供电，并重复进行步骤S03；S23：控制交流转换模块利用市政电网为家庭电网补电；S31：向远程通信模块发送控制指令，以控制大功率电器的用电插座断电；S32：检测市政电网是否恢复电力供应，如果恢复，则进行步骤S33；S33：通过远程通信模块控制大功率电器的用电插座通电，并进行步骤S21。
[0015] 优选的，所述热能存储模块用于存储热水，所述控制热能管理模块进行热能管理步骤具体包括：S41：检测热能存储模块是否缺水，如果缺水，则进行步骤S42，如果不缺水，则进行步骤S43；S42：控制热能管理模块将热水存储至热能存储模块；S43：检测热能存储模块中的热水的温度是否低于预设阈值，如果低于预设阈值，则进行步骤进行步骤S42，如果不低于预设阈值，则进行步骤S44；S44：检测热能存储模块是否正在供应热水，如果正在供应热水，则进行步骤S41，如果没有供应热水，则进行步骤S43。
[0016] 优选的，所述进行停机管理步骤具体包括：S07：监测燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统的状态，判断系统是否出现故障或者是否接收到紧急停机指令，如果系统出现故障或者接收到紧急停机指令，则进行步骤S51，如果系统没有出现故障或者没有接收到紧急停机指令，则进行步骤S08；S51：执行预设的紧急停机程序，控制燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统进行停机操作；S08：判断是否接收到正常关闭命令，如果接收到正常关闭命令，则进行步骤S61，如果没有接收到正常关闭命令，则重复进行步骤S07；S61：执行预设的正常关闭程序，控制燃料供应子系统、发电子系统和能量管理子系统进行停机操作。
[0017] 区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：
[0018] 1.本发明不仅能应用于电动汽车日常充电，还能应用于家用日常供电、应急供电和家用日常供热水；
[0019] 2.相比于传统发电机，本发明具有安全高效、环保安静等优点，特别适合建设在居民区中；
[0020] 3.相比于传统热水器，本发明在发电同时产生热水供家庭日常使用，实现家庭热电联产，具有清洁、安全等优点；
[0021] 4.本发明能够通过移动终端安装移动应用程序组件进行远程控制，可以对外发布充电信息，进行“共享充电”，为其他车主提供有偿充电，增加业主收入；
[0022] 5.本发明在系统启动时无需外界提供电力，可延伸用作野外油气井田、海上钻井平台、旅游景区等场景的日常电源或应急电源；
[0023] 6.既不会对市政电网造成巨大压力，又能大规模推广，为电动汽车的深度普及提供足够的基础设施；
[0024] 7.将电动汽车充电与家庭电网供电相结合，将极大地提高能源利用效率。
附图说明
[0025] 图1是本发明的基于SOFC的电动汽车家用充电系统的原理框图；
[0026] 图2是本发明的运行控制方法的一部分流程示意图；
[0027] 图3是本发明的运行控制方法的另一部分流程示意图；
[0028] 图4是本发明的运行控制方法的热能管理步骤的流程示意图；
[0029] 图5是本发明的运行控制方法的停机管理步骤的流程示意图。
具体实施方式
[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0031] 参见图1，是本发明的基于SOFC的电动汽车家用充电系统的原理框图。本实施例的电动汽车家用充电系统包括燃料供应子系统10、发电子系统20、能量管理子系统30和控制子系统40。
[0032] 燃料供应子系统10包括空气供应模块11、水供应模块12和天然气供应模块13。发电子系统20包括SOFC发电模块21、热能管理模块22、直流升压模块23和交流转换模块24。能量管理子系统30包括交流充电模块31、电能存储模块32和热能存储模块33。控制子系统40包括与燃料供应子系统10、发电子系统20和能量管理子系统30信号连接的中央控制模块41。中央控制模块41的控制核心包括但不限于MCU和PLC，中央控制模块41与燃料供应子系统10、发电子系统20和能量管理子系统30可以通过控制总线信号连接，控制总线包括但不限于CAN、HART和RS485。
[0033] 空气供应模块11向SOFC发电模块21的阴极供应空气，天然气供应模块13向SOFC发电模块21的阳极供应天然气，水供应模块12向SOFC发电模块21的阳极供应水，并向热能管理模块22供应冷却水。空气供应模块11可以从周围环境取得空气，可以对空气进行净化处理，并对空气进行流量和压力调节。天然气供应模块13可以从市政天燃气管网、气体钢瓶和储气罐获取天然气源，只要天然气成分符合或经过处理后符合要求即可，天然气供应模块13还可以对天然气进行流量和压力调节，以及对天然气进行泄漏检测，并在检测到泄漏后根据安全保护策略进行处理。例如，检测到天然气泄漏且维持一定时间后，自动切断天然气源。水供应模块12可以从市政自来水管网或自然水源获取水源，自然水源例如是江河湖海、地下水，水供应模块12还可以对水进行净化处理，以及对水进行流量和压力调节。
[0034] SOFC发电模块21将空气、水、天然气作为燃料，将燃料的化学能转化为电能，并输出直流电。SOFC发电模块21由SOFC电堆或电堆模组及其他辅助部件组成，发电功率可以根据实际需要设置，例如为3kW。
[0035] 直流升压模块23对直流电的电压进行升压，并将电能存储至电能存储模块32。直流升压模块23可以选用DC/DC模块，可以升压并稳定电压。在本实施例中，电能存储模块32包括但不限于铅酸电池、磷酸铁锂电池和超级电容，电池储能模块21可以用于在电动汽车充电时提供电力补充以及在系统启动时提供电力，使充电系统可脱离市政电网启动。
[0036] 交流转换模块24将升压后的直流电转换为220V交流电，并将交流电提供给家庭电网或交流充电模块31，且默认状态下与家庭电网连接。交流转换模块24可以选用DC/AC模块，可以实现SOFC发电模块21与市政电网的电气隔离。
[0037] 热能管理模块22将SOFC发电模块21产生的余热以热水或暖气的形式存储至热能存储模块33。由于SOFC发电模块21在发电时会产生余热，热能管理模块22能够利用水供应模块12提供的冷却水吸收余热变成热水或暖气。如果热能存储模块33用于存储热水，热能存储模块33可以是保温性能良好的储水罐或储水箱。
[0038] 交流充电模块31用于为电动汽车充电。
[0039] 在本实施例中，燃料供应子系统10还包括燃料处理模块14，燃料处理模块14可以将天然气脱硫，并与水化学反应后的反应气体供应至SOFC发电模块21的阳极。进一步地，热能管理模块22还利用SOFC发电模块21产生的余热预热反应气体，可以提高系统的综合效率。
[0040] 为了更加丰富系统的功能，在本实施例中，控制子系统40还包括移动应用程序组件42，移动应用程序组件42用于从中央控制模块41获取并显示电动汽车家用充电系统的状态信息，以及向中央控制模块41发送远程控制指令。移动应用程序组件42可安装在用户手机、平板电脑、智能电视和车载终端等智能终端上，供用户随时随地查看电动汽车家用充电系统的状态信息，并远程控制中央控制模块41进行相应操作。在此基础上，可以扩展更多的应用，例如，用户可以通过移动应用程序组件42对外发布充电信息进行“共享充电”，充电信息可以包括地点、费用等，为其他车主提供有偿充电，增加业主收入。
[0041] 由于该系统可以为家庭电网供电，为了控制电网的功率，在本实施例中，控制子系统40还包括远程通信模块43，远程通信模块43安装于家庭电网中的用电插座上，与移动应用程序组件42和中央控制模块41信号连接，用于接收中央控制模块41或移动应用程序组件42发送的控制指令，并根据控制指令控制用电插座通电或断电。这样，在该系统的发电功率不足时，可以控制家庭电网内一些大功率电器的用电插座断电，以保证基本供电。中央控制模块41、移动应用程序组件42和远程通信模块43之间的远程通信方式包括但不限于短信息、WLAN、蓝牙或者3G、4G和5G移动通信网络。
[0042] 参见图2和图3，本发明实施例的运行控制方法用于前述实施例的电动汽车家用充电系统的中央控制模块41，中央控制模块41可以加载并运行存储在指定存储器中的程序，以实现该运行控制方法。该运行控制方法包括：
[0043] S01：在接收到启动指令时，控制电能存储模块32为燃料供应子系统10、发电子系统20提供电力，并控制燃料供应子系统10、发电子系统20启动。
[0044] S02：控制SOFC发电模块21发电，并进行停机管理步骤，控制热能管理模块22进行热能管理步骤，同时进行步骤S03。
[0045] S03：实时监测交流充电模块31是否接收到电动汽车的充电请求，如果接收到充电请求，则进行步骤S04，如果没有接收到充电请求，则进行步骤S05。
[0046] S04：控制交流转换模块24断开与家庭电网的连接，并进行步骤S11。
[0047] S11：控制交流充电模块31为电动汽车充电，以及控制电能存储模块32为交流充电模块31提供电力补充。
[0048] S12：检测电能存储模块32存储的电能是否耗尽，如果耗尽，则进行步骤S13，如果没有耗尽，则进行步骤S14。
[0049] S13：控制电能存储模块32停止提供电力补充。
[0050] S14：检测电动汽车的电量是否充满，如果充满，则进行步骤S05，如果没有充满，则重复进行步骤S11-S14、
[0051] S05：控制交流转换模块24与家庭电网连接。
[0052] S06：检测与家庭电网连接的市政电网是否断电，如果没有断电，则进行步骤S21，如果断电，则进行步骤S31。
[0053] S21：检测电能存储模块42充电和家庭电网的总功率是否超过SOFC发电模块21的发电功率，如果没有超过，则进行步骤S22，如果超过，则进行步骤S23。
[0054] S22：控制直流升压模块23为电能存储模块32充电以及控制交流转换模块24为家庭电网供电，并重复进行步骤S03。
[0055] S23：控制交流转换模块24利用市政电网为家庭电网补电。
[0056] S31：向远程通信模块43发送控制指令，以控制大功率电器的用电插座断电。
[0057] S32：检测市政电网是否恢复电力供应，如果恢复，则进行步骤S33。
[0058] S33：通过远程通信模块43控制大功率电器的用电插座通电，并进行步骤S21。
[0059] 如图4所示，在本实施例中，热能存储模块33用于存储热水，控制热能管理模块22进行热能管理步骤具体包括：
[0060] S41：检测热能存储模块33是否缺水，如果缺水，则进行步骤S42，如果不缺水，则进行步骤S43。
[0061] S42：控制热能管理模块22将热水存储至热能存储模块33。
[0062] S43：检测热能存储模块33中的热水的温度是否低于预设阈值，如果低于预设阈值，则进行步骤进行步骤S42，如果不低于预设阈值，则进行步骤S44。
[0063] S44：检测热能存储模块33是否正在供应热水，如果正在供应热水，则进行步骤S41，如果没有供应热水，则进行步骤S43。
[0064] 如图5所示，在本实施例中，进行停机管理步骤具体包括：
[0065] S07：监测燃料供应子系统10、发电子系统20和能量管理子系统30的状态，判断系统是否出现故障或者是否接收到紧急停机指令，如果系统出现故障或者接收到紧急停机指令，则进行步骤S51，如果系统没有出现故障或者没有接收到紧急停机指令，则进行步骤S08。
[0066] S51：执行预设的紧急停机程序，控制燃料供应子系统10、发电子系统20和能量管理子系统30进行停机操作。
[0067] S08：判断是否接收到正常关闭命令，如果接收到正常关闭命令，则进行步骤S61，如果没有接收到正常关闭命令，则重复进行步骤S07。
[0068] S61：执行预设的正常关闭程序，控制燃料供应子系统10、发电子系统20和能量管理子系统30进行停机操作。
[0069] 本实施例的运行控制方法可以实现电动汽车充电、家庭日常供电、家庭应急供电和家庭日常供热水应用场景。
[0070] 在电动汽车充电应用场景下：
[0071] 根据测算，电动汽车百公里耗电量约为17kWh，据统计，在城市中，电动汽车的日均行驶约为60km，则可以测算出电动汽车日均需充电10.2kWh。假设，本发明实施例提供的交流充电模块31的额定功率为3.5kW，因此，充满电动汽车日均消耗的10.2kWh电量约需3小时。在交流充电模块31提供的额定3.5kW输出功率中，其中3kW输出功率由SOFC发电模块21提供，0.5kW输出功率由电能存储模块32提供。
[0072] 在家庭日常供电应用场景下：
[0073] 一般情况下，家庭日常照明、电脑、电视、冰箱、洗衣机、厨卫电器、生活电器等家用电器一起使用时，家庭电网的总功率不会超过3kW。只有当使用柜式空调、中央空调、电热水器等大功率用电器时，家庭用电总功率才会超过3kW。对于一般情况的家庭用电，本发明实施例由SOFC发电模块21提供电力，对于含有大功率电器时的家庭用电，本发明实施例由SOFC发电模块21和市政电网共同供电。
[0074] 如果电能存储模块42充电和家庭电网的总功率没有超过SOFC发电模块21的发电功率，则由SOFC发电模块21为电能存储模块32充电和为家庭电网供电。如果电能存储模块42充电和家庭电网的总功率超过SOFC发电模块21的发电功率，则通过市政电网补充SOFC发电模块21放电的不足。
[0075] 在家庭应急供电应用场景下：
[0076] 步骤S31表示为应急状态下，系统断开与大功率用电器的电连接，为家庭电网中必要的小功率电器供电，例如照明供电、生活电器用电等，直至市政电网恢复供电。
[0077] 在家庭日常供热水应用场景下：
[0078] 该系统正常运行时，每天会产生约300L热水。在环境温度的影响下，无论是保温性能多么优良的储水罐，其中的热水都会逐渐冷却，所以当热水温度低于一定阈值后，系统将自动补水。因此，本发明实施例能随时提供热水供家庭日常使用。
[0079] 通过上述方式，本发明的基于SOFC的电动汽车家用充电系统及其运行控制方法适应性强、安全高效、环保安静，适合不具备电网改造条件的既有居民小区建设电动汽车家用充电系统。
[0080] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
