一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法组成比例

本发明专利技术提供一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，包括汽车主能量源和辅助能量源输出功率的分配步骤和辅助能量源之间输出功率的分配步骤，汽车主能量源和辅助能量源输出功率的分配策略是将汽车负载功率分配给燃料电池和辅助能量源，辅助能量源功率分配策略是将辅助能量源需求功率分配给电池和超级电容；在充放电磁滞环的条件下分为放电模式、平衡模式和充电模式；然后在不同电池模式下，结合燃料电池工作效率设定基于规则的分配方法。辅助能量源需求分配步骤以辅助能量源需求功率为采样值，辅助能量源需求功率与电池输出功率作差得到超级电容输出功率。本发明专利技术将负载功率合理分配给燃料电池、电池和超级电容，同时达到节省氢气消耗量的目的。

A power allocation method for fuel cell hybrid electric vehicle

The invention provides a power distribution method for fuel cell hybrid electric vehicle, which includes the distribution steps of the output power of the main energy source and the auxiliary energy source of the vehicle and the output power distribution steps between the auxiliary energy sources, and the distribution strategy of the output power of the main energy source and the auxiliary energy source of the vehicle is to distribute the load power of the vehicle to the fuel. In battery and auxiliary energy sources, auxiliary energy source power allocation strategy is to distribute the required power of auxiliary energy sources to the battery and super capacitor; under the condition of charging and discharging hysteresis loop, it is divided into discharge mode, balance mode and charge mode; then in different battery modes, combined with fuel cell efficiency, the rule-based division is set. Match the method. Supercapacitor output power is obtained from the difference between auxiliary energy demand power and battery output power. The invention distributes load power reasonably to fuel cells, batteries and supercapacitors, and achieves the goal of saving hydrogen consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法
本专利技术属于燃料电池混合动力汽车领域，尤其是涉及一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法。
技术介绍
由于石油危机和环境污染等环境问题频发，政府对燃油汽车排放指标越来越严苛，各国逐渐颁布了停止生产传统燃油汽车的日期，各大汽车厂商不得不发展新能源汽车。燃料电池混合动力汽车既没有长的充电时间，又不排放污染气体，是新一代新能源汽车。由于燃料电池价格昂贵，且本身特性等问题，通常将其与电池或(和)超级电容混合组成复合电源，利用各自优点，来补足它们之间的缺点。目前对于燃料电池混合动力汽车控制策略通常是两个能量源进行混合，控制策略也相对成熟。对于三个能量源的功率分配策略较少。现有的对三个能量源的控制策略没有合理分配三个能量源之间的功率分配，导致辅助能量源工作非常被动。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，通过汽车负载功率分配和辅助能量源需求分配，将负载功率合理分配给燃料电池、电池和超级电容，同时达到节省氢气消耗量的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，包括汽车负载功率分配步骤和辅助能量源需求分配步骤，其特征在于：步骤一、设定电池的充放电磁滞环，当电池放电时，电池放电荷电状态SOC处于40％<SOC<70％时为放电平衡模式，SOC>70％为放电模式，SOC<40％为充电模式；当电池进行充电时，电池充电荷电状态SOC处于50％<SOC<80％时为充电平衡模式，SOC>80％为放电模式，SOC<50％为充电模式；步骤二、汽车负载功率分配步骤根据电池SOC的大小将辅助能量源工作分为三种工作模式：放电模式、平衡模式和充电模式：a1.当电池为放电模式，此时SOC较高，有充足的电量，维持燃料电池输出功率Pfc运行在高效区，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmin和Pfceff之间，当负载功率Pload<Pfcmin时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmin；当Pload>Pfceff时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff，剩余不足功率由辅助能量源PAu来提供；a2.当电池为平衡模式，此时的电池既可充电也可放点，维持燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff和Pfcmax之间，当负载功率Pload<Pfceff时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff，当Pload>Pfcmax时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmax，剩余不足功率由辅助能量源PAu来提供；a3.当电池为充电模式，此时的电池SOC较低，电池处于充电模式，当负载功率Pload<Pfcmin时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff；当负载功率Pload运行在Pfcmin和Pfcmax-Pb-maxcharge时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pload+Pb-maxcharge，辅助能量源功率PAu为-Pb-maxcharge；当负载功率Pload运行在Pfcmax-Pb-maxcharge和Pfcmax时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmax，辅助能量源功率PAu为Pfcmax-Pload；当负载功率大于Pfcmax，燃料电池运行在Pfcmax，辅助能量源功率PAu为Pload-Pfcmax，其中，Pb-maxcharge为电池最大充电功率；步骤三、辅助能量源需求分配步骤为：b1.以辅助能量源需求功率为采样值；b2.以N个采样值为一个队列，以采样队列的形式保存辅助能量源需求功率，N个采样值分别为P1、P2……PN；b3.按照先进先出的FIFO原则，在队尾添加当前时刻需求功率PAu，舍去采样队列首位的P1，此时的N个采样值为P2……PN、PAu，求出队列数据的平均值PAva作为电池的输出功率PC；b4.辅助能量源需求功率PAu与电池输出功率PC作差得到超级电容输出功率PCap，PCap＝PAu-PC。进一步的，所述汽车负载功率分配策略是将汽车负载功率分配给燃料电池和辅助能量源，所述辅助能量源需求分配策略是将辅助能量源需求功率分配给电池和超级电容。进一步的，所述辅助能量源通过DC/DC变换器连接于电机，辅助能量源包括电池和超级电容，所述电池和所述超级电容还分别通过电池开关和电容开关连接于所述DC/DC变换器。进一步的，在辅助能量源需求功率采样的初始阶段，进入队列的数据小于等于N时，此时使用队列中现有的数据计算平均值。进一步的，PAu>0时，辅助能量源放电，PAu<0时，辅助能量源回收能量。进一步的，当回收能量时，接通电容开关对超级电容进行充电，待超级电容剩余电量达到额定值以后，再接通电池开关对电池进行充电。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术的一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，通过汽车负载功率分配和辅助能量源需求分配，将负载功率合理分配给燃料电池、电池和超级电容三种动力源，同时达到节省氢气消耗量的目的；2、本专利技术的一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，设定电池的充放电为磁滞环，可避免电池在充放电工作点处来回切换，提高电池工作效率，延长工作寿命；3、本专利技术的一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，汽车负载功率分配步骤中，燃料电池作为主能量源为汽车提供稳态能量，电池和超级电容作为辅助能量源为汽车提供峰值功率和能量回收，控制燃料电池在最佳效率区间运行；辅助能量源需求分配步骤中，电池承担平均输出功率，超级电容承担峰值功率，电池的输出电流平稳，能够减少整车能量损失的同时，提升功率分配精度。附图说明图1为电池运行模式图；图2为燃料电池功率-效率图；图3为辅助能量源需求功率采样示意图；图4为本专利技术的一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法原理图。其中，图中各标号为：1、动力源固有特性；2、燃料电池动力性分析；3、燃料电池功率与损耗；4、燃料电池功率与燃料关系；5、燃料电池输出功率-效率关系；6、电池动力性分析；7、电池荷电状态计算；8、功率与损耗；9、超级电容动力性分析；10、超级电容荷电状态；11、超级电容功率与损耗；12、上层分配策略；13、辅助能量源需求功率；14、燃料电池输出功率-效率图；15、燃料电池和辅助能量源需求功率；16、电池SOC值；17、需求功率；18、辅助能量源工作模式；19、负载功率；20、下层分配策略；21、滑动平均滤波分配策略；22、队列长度；23、队列长度N的确定；24、辅助能量源需求功率；25、超级电容需求功率；26、电池需求功率。具体实施方式为了本领域的技术人员能够更好地理解本专利技术所提供的技术方案，下面结合具体实施例进项阐述。本案将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟悉本技艺之人士可以据以完成，然本案之实施例并非可由下列而被限制其实施形态。一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，包括汽车负载功率分配步骤和辅助能量源需求分配步骤，汽车负载功率分配步骤主要是将汽车负载功率分配给燃料电池以及辅助能量源，燃料电池承担需求功率的稳态负载，辅助能量源承担峰值功率并进行能量回收。图1所示为电池运行模式图，首先根据电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，包括汽车负载功率分配步骤和辅助能量源需求分配步骤，其特征在于：步骤一、设定电池的充放电磁滞环，当电池放电时，电池放电荷电状态SOC处于40％

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池混合动力汽车功率分配方法，包括汽车负载功率分配步骤和辅助能量源需求分配步骤，其特征在于：步骤一、设定电池的充放电磁滞环，当电池放电时，电池放电荷电状态SOC处于40％<SOC<70％时为放电平衡模式，SOC>70％为放电模式，SOC<40％为充电模式；当电池进行充电时，电池充电荷电状态SOC处于50％<SOC<80％时为充电平衡模式，SOC>80％为放电模式，SOC<50％为充电模式；步骤二、汽车负载功率分配步骤根据电池SOC的大小将辅助能量源工作分为三种工作模式：放电模式、平衡模式和充电模式：a1.当电池为放电模式，此时SOC较高，有充足的电量，维持燃料电池输出功率Pfc运行在高效区，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmin和Pfceff之间，当负载功率Pload<Pfcmin时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmin；当Pload>Pfceff时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff，剩余不足功率由辅助能量源PAu来提供；a2.当电池为平衡模式，此时的电池既可充电也可放点，维持燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff和Pfcmax之间，当负载功率Pload<Pfceff时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff，当Pload>Pfcmax时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfcmax，剩余不足功率由辅助能量源PAu来提供；a3.当电池为充电模式，此时的电池SOC较低，电池处于充电模式，当负载功率Pload<Pfcmin时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pfceff；当负载功率Pload运行在Pfcmin和Pfcmax-Pb-maxcharge时，燃料电池输出功率Pfc运行在Pload+Pb-maxcharge，辅助能量源功率PAu为-Pb-maxcharge；当负载功率Pload...

【专利技术属性】
技术研发人员：付主木，李桢辉，李勋，陶发展，孙兴龙，朱龙龙，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41