燃料电池动力系统分层协调控制方法与系统技术方案

本申请涉及一种燃料电池动力系统分层协调控制方法与系统。其中，所述燃料电池动力系统分层协调控制方法，一方面，通过预设时间段后的整车需求功率和当前时间节点下的部件状态信息，生成为达到所述整车需求功率，燃料电池系统应调整参数，使得燃料电池系统可以动态跟随所述整车需求功率，且燃料电池系统内部状态均匀，空压机不产生缺气现象。另一方面，依据整车需求功率和部件状态信息，确定动力电池应当采取的充放电动作，使得动力电池的荷电状态值保持在合理区间，尽可能的减少动力电池充放电次数，在不影响动力电池电能换能效率的条件下达到整车需求功率，不额外增加功耗。

Hierarchical coordinated control method and system of fuel cell power system

【技术实现步骤摘要】
燃料电池动力系统分层协调控制方法与系统
本申请涉及燃料电池汽车
，特别是涉及一种燃料电池动力系统分层协调控制方法与系统。
技术介绍
随着人类社会的飞速发展，能源需求日益膨胀，环境污染日趋严重。与传统内燃机相比，燃料电池具备效率高、噪声低、无污染等特点，越来越受到各国政府和车企的重视，燃料电池汽车相关研究的开展也越来越频繁。燃料电池汽车由燃料电池动力系统驱动行驶。在燃料电池动力系统中，一般存在两个动力源，分别为燃料电池和动力电池。动力电池即蓄电池。燃料电池与DC/DC变换器连接，DC/DC变换器与总线连接，动力电池直接与总线连接，总线连接电机控制器，电机控制器与电机连接，以控制电机工作。传统燃料电池动力系统，存在一个严重的问题：缺乏一套合理的能量管理和控制策略，使得燃料电池输出功率可以跟随整车需求功率的变化。乘用车在行驶过程中，车速波动较大，导致整车功率需求变化剧烈。为了减少燃料电池汽车的功耗损失，一般会尽可能减少动力电池充放电次数，主要依靠燃料电池动态跟随整车需求功率。然而整车需求功率变化过快，燃料电池无法快速及时的响应，空压机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池动力系统分层协调控制方法，应用于以燃料电池系统和动力电池系统作为动力源的燃料电池汽车，其特征在于，包括：/nS100，获取预设时间段后的整车需求功率和当前时间节点下的部件状态信息；所述部件状态信息包括燃料电池部件状态信息和动力电池部件状态信息；/nS200，依据所述整车需求功率和所述部件状态信息，计算燃料电池系统应调整参数，生成燃料电池参数变化指令；并依据所述整车需求功率和所述部件状态信息，确定动力电池系统应当采取的充放电动作，生成动力电池充放电指令；/nS300，将所述燃料电池参数变化指令发送至燃料电池系统，以控制所述燃料电池系统调整在当前时间节点下的燃料电池参数；/n将所述...

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池动力系统分层协调控制方法，应用于以燃料电池系统和动力电池系统作为动力源的燃料电池汽车，其特征在于，包括：
S100，获取预设时间段后的整车需求功率和当前时间节点下的部件状态信息；所述部件状态信息包括燃料电池部件状态信息和动力电池部件状态信息；
S200，依据所述整车需求功率和所述部件状态信息，计算燃料电池系统应调整参数，生成燃料电池参数变化指令；并依据所述整车需求功率和所述部件状态信息，确定动力电池系统应当采取的充放电动作，生成动力电池充放电指令；
S300，将所述燃料电池参数变化指令发送至燃料电池系统，以控制所述燃料电池系统调整在当前时间节点下的燃料电池参数；
将所述动力电池充放电指令发送至所述动力电池系统，以控制所述动力电池系统调整在当前时间节点下的工作状态，以使所述燃料电池汽车的整车功率在所述预设时间段后，达到所述整车需求功率。


2.根据权利要求1所述的燃料电池动力系统分层协调控制方法，其特征在于，所述燃料电池部件状态信息包括燃料电池电压、燃料电池电流、空压机转速、阴极循环泵转速、燃料电池阴极背压阀开度、燃料电池阴极进气流量和空压机进气流量中的一种或多种；
所述动力电池部件状态信息包括动力电池电压、动力电池电流、动力电池荷电状态值和动力电池温度中的一种或多种。


3.根据权利要求2所述的燃料电池动力系统分层协调控制方法，其特征在于，所述步骤S200包括：
S211，获取所述预设时间段后的整车需求功率；
S212，读取本地存储的第一表格，所述第一表格为整车需求功率-燃料电池目标电流对应表，依据所述第一表格，查询与所述预设时间段后的整车需求功率对应的燃料电池目标电流；
S213，读取本地存储的第二表格，所述第二表格为燃料电池目标电流-空压机目标转速对应表，依据所述第二表格和所述燃料电池目标电流，查询与所述燃料电池目标电流对应的空压机目标转速；
S214，获取所述部件状态信息中的空压机转速，作为空压机实际转速，并计算所述空压机目标转速与所述空压机实际转速的差值，生成空压机转速差值；
S215，依据公式1和所述空压机转速差值，计算得出空压机前馈工作电流补偿值；



其中，u(t)为所述空压机前馈工作电流补偿值，e(t)为所述空压机转速差值，t为当前时间节点，Kp1为第一比例系数，Ki1为第一积分系数；
S216，读取本地存储的第三表格，所述第三表格为燃料电池目标电流-空压机前馈工作电流标定值对应表，依据所述第三表格和所述燃料电池目标电流，查询与所述燃料电池目标电流对应的空压机前馈工作电流标定值；
S217，计算所述空压机前馈工作电流标定值与所述空压机前馈工作电流补偿值之和，得出空压机前馈工作电流调整值。


4.根据权利要求3所述的燃料电池动力系统分层协调控制方法，其特征在于，在所述步骤S213之后，所述步骤S200还包括：
S221，获取所述部件状态信息中的燃料电池阴极背压阀开度；
S222，读取本地存储的第四表格，所述第四表格为空压机目标转速-燃料电池阴极背压阀开度-燃料电池阴极目标进气流量对应表，依据所述第四表格、所述空压机目标转速和所述燃料电池阴极背压阀开度，查询与所述空压机目标转速和所述燃料电池阴极背压阀开度对应的燃料电池阴极目标进气流量；
S223，获取所述部件状态信息中的燃料电池阴极进气流量，作为燃料电池阴极实际进气流量，计算所述燃料电池阴极目标进气流量，与所述燃料电池阴极实际进气流量的差值，生成燃料电池阴极进气流量差值；
S224，依据公式2和所述燃料电池阴极进气流量差值，计算得出阴极循环泵前馈转速补偿值；



其中，g(t)为所述阴极循环泵前馈转速补偿值，w(t)为所述燃料电池阴极进气流量差值，t为当前时间节点，Kp2为第二比例系数，Ki2为第二积分系数；
S225，读取本地存储的第五表格，所述第五表格为燃料电池目标电流-阴极循环泵前馈转速标定值对应表，依据所述第五表格和所述燃料电池目标电流，查询...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建秋，张健珲，徐梁飞，胡尊严，欧阳明高，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11