一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统，包括整车控制器VCU、电驱动系统EDU、电池管理系统BMS、超级电容+双向DC系统SCMS和氢燃料电池系统FCU；EDU包括电机控制器MCU和电机，各ECU之间通过CAN通讯进行信息的传递和控制；其中，VCU在计算出电机的目标扭矩后，计算得到EDU的需求功率；SCMS和BMS由超级电容、动力电池的电量、单节电容和电池信息以及电容、电池衰减系数，确定超级电容和动力电池可充放电功率；最终，通过VCU将EDU的需求功率、超级电容和动力电池的可充放电功率作为FCU的放电功率依据，结合燃料电池的性能及响应特性，计算FCU的最终输出功率，控制FCU按照设定的最终输出功率输出。

A fuel cell energy management system for hydrogen vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统
本专利技术涉及新能源汽车能量管理与控制领域，更具体地说，涉及一种高压架构下的氢燃料电池汽车的能量管理系统。
技术介绍
氢燃料电池新能源汽车作为新能源汽车领域的一个分支，随着制氢技术和氢燃料电池技术的进步和普及，氢燃料电池汽车将作为国家的一个重要支柱型产业发展。在目前现有技术状态下，氢燃料电池汽车的能量管理技术及其方案不成熟，针对不同的高压架构其变化性较大，本专利技术是提供一种特定高压架构下的氢燃料电池汽车的能量管理方法，此方法能更高效的使氢燃料电池工作在高效工作区间，并兼顾辅助能源的产品使用特性，使得在保证高效能量利用率的同时兼顾汽车的动力性及驾驶感受。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的针对不同高压架构下，能量管理技术及其方案无法保证高效能量利用率的缺陷，提供一种特定高压架构下的氢燃料电池汽车的能量管理方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统，包括：整车控制器VCU、电驱动系统EDU、能量供应模块和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统，包括：整车控制器VCU、电驱动系统EDU、能量供应模块和氢燃料电池系统FCU，所述氢燃料电池系统FCU、电驱动系统EDU、能量供应模块和整车控制器VCU采集各自的数据信息后，通过CAN通讯网络，进行相关系统或模块之间的信息传递，其特征在于：/n所述电驱动系统EDU包括电机控制器MCU和电机；/n所述能量供应模块包括电池管理系统BMS和超级电容，其中，所述能量供应模块用于根据超级电容及动力电池中包括的超级电池、动力电池的电量，当前超级电容和动力电池的单节电容、电池信息，以及各自的衰减系数，分别计算出超级电容和动力电池的可充放电功率；/n所述电机控制器MCU...

【技术特征摘要】
1.一种氢能汽车的燃料电池能量管理系统，包括：整车控制器VCU、电驱动系统EDU、能量供应模块和氢燃料电池系统FCU，所述氢燃料电池系统FCU、电驱动系统EDU、能量供应模块和整车控制器VCU采集各自的数据信息后，通过CAN通讯网络，进行相关系统或模块之间的信息传递，其特征在于：
所述电驱动系统EDU包括电机控制器MCU和电机；
所述能量供应模块包括电池管理系统BMS和超级电容，其中，所述能量供应模块用于根据超级电容及动力电池中包括的超级电池、动力电池的电量，当前超级电容和动力电池的单节电容、电池信息，以及各自的衰减系数，分别计算出超级电容和动力电池的可充放电功率；
所述电机控制器MCU用于获取电机的转速，响应VCU的目标扭矩；
所述整车控制器VCU用于通过CAN总线获取到电机的转速，以及超级电容和动力电池的可充、放电功率数据，一方面根据车内油门踏板开度、刹车踏板开度、电机控制器MCU获取到的电机转速，以及电机和电机控制器MCU的系统效率，计算出电机的目标扭矩和EDU的需求功率；另一方面，基于EDU的需求功率、超级电容和动力电池的可充放电功率，以及燃料电池的性能及响应特性，计算得到氢燃料电池的系统输出功率；
所述氢燃料电池系统FCU包括氢燃料电池反应堆，FCU供气系统，升压DC系统和FCU冷却系统，用于通过CAN总线从整车控制器VCU处获取到氢燃料电池的系统输出功率，控制氢燃料电池系统对外的输出功率，所述氢燃料电池系统对外的输出功率包括驱动电机所需消耗的功率，以及为动力电池和超级电容进行充电所需消耗的功率；最后，通过控制FCU，使其按照设定的最终输出功率输出。


2.根据权利要求1所述的燃料电池能量管理系统，其特征在于，所述能量供应模块中包括动力电池工作区间分配模块和超级电容工作区间分配模块，上述两个模块用于根据动力电池、超级电容的单节电池、电容信息，以及动力电池、超级电容当前的电量和衰减系数，分别确定动力电池、超级电容的可充放电功率；并根据动力电池和超级电容的当前电量，进行动力电池、超级电容的工作区间分配；其中，所述工作区间包括充电区间、放电区间、中间区间和纯电区间；
处于充电区间时，动力电池、超级电容的需求功率均为负值；
处于放电区间和纯电区间时，动力电池、超级电容的需求功率均为正值；
处于中间区间时，动力电池、超级电容的需求功率在趋近充电区间区域时为负值，且在趋近放电区间区域时为正值；其中，在动力电池、超级电容处于中间区间时，所述动力电池、超级电容均包含两种工作状态，一种是能量补充的工作状态，一种是处于高效工作区间的工作状态。


3.根据权利要求2所述的燃料电池能量管理系统，其特征在于，能量供应模块中还包括工作模式分配模块，用于组合动力电池和超级电容的四种工作区间，进行工作模式的分配，其中，包括第一～七工作模式，所述第一工作模式下，动力电池和超级电容均处于充电区间；
所述第二工作模式下，动力电池和超级电容中，将有一方处于充电区间，另一方处于中间区间；
所述第三工作模式下，动力电池和超级电容均处于中间区间；
所述第四工作模式下，动力电池和超级电容中，将有一方处于中间区间，另一方处于放电区间；
所述第五工作模式下，动力电池和超级电容均处于放电区间；
所述第六工作模式下，动力电池和超级电容中，将有一方处于充电区间，另一方处于放电区间；
所述第七工作模式下，动力电池和超级电容中至少有一方处于纯电区间。


4.根据权利要求3所述的燃料电池能量管理系统，其特征在于，在第一工作模式下，氢燃料电池在整车允许的功率范围内以最大功率输出，由其在为电机提供驱动能量的同时，且为动力电池和超级电容充电；在随着动力电池和超级电容的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程飞，郝义国，
申请(专利权)人：武汉格罗夫氢能汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42