一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法，该系统包括燃料电池发动机、燃料电池发动机控制器、电压转换模块、电动机、动力电池、动力电池控制单元、能量管理单元和整车控制器，能量管理单元获取车辆实际需求功率，能量管理单元获取发动机输出功率，能量管理单元如下策略调整燃料电池发动机的工作档位：将能量管理单元控制逻辑中所允许的动力电池最大输出功率设为耗电功率；能量管理单元控制逻辑中所允许的动力电池充电功率设为充电功率；能量管理单元分析是否处于的区间内，根据所处的区间值，控制动力电池与燃料电池发动机配合，本发明专利技术的方法使得动力系统既能满足变化频繁的动态工况，又能满足长时间的稳定工况。又能满足长时间的稳定工况。又能满足长时间的稳定工况。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法
[0001]

[0002]本专利技术涉及燃料电池发动机领域，具体地说，是涉及一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法。

技术介绍

[0003]氢燃料电池车辆大多数采用的是燃料电池发动机与动力电池电电混合模式，如图1所示。一种燃料电池发动机和动力电池同时工作驱动电动机的动力系统。燃料电池发动机作为主要的功率输出部件，由于其利用电化学反应而产生电压电流的工作原理，燃料电池发动机整体的功率响应速率势必会受到本身建立平衡状态的动态响应特性和辅助系统响应特性的影响，也就导致了无法响应变化较快的功率需求。而动力电池作为辅助的功率输出部分，拥有良好的功率响应特性，正好可以弥补燃料电池发动机的缺陷，用于响应较快的功率变化。
[0004]在该套系统中，由于燃料电池发动机工作原理的原因，无法很好地实现无级响应功率变化，所以人为地将燃料电池发动机的输出功率分为多个档位，每个档位的功率差保持在5kw内(技术进步后，可以每档的功率差可以控制的更小)，每个档位都对应了燃料电池发动机的工作参数，这些不同档位下的不同工作参数是事先在标定发动机阶段时所得出的稳定工作状态，如何使得动力电池和燃料电池发动机更好的配合工作是本领域技术人员急需解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法，该方法使得动力系统既能满足变化频繁的动态工况，又能满足长时间的稳定工况。
[0006]为了实现上述第一个专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法，该系统包括燃料电池发动机、燃料电池发动机控制器、电压转换模块、电动机、动力电池、动力电池控制单元、能量管理单元和整车控制器，所述能量管理单元通过整车控制器获取车辆实际需求功率，所述能量管理单元通过燃料电池发动机控制器获取发动机输出功率，能量管理单元通过如下的能量管理阶段控制策略来调整燃料电池发动机的工作档位：首先，将能量管理单元控制逻辑中所允许的动力电池最大输出功率设为耗电功率；能量管理单元控制逻辑中所允许的动力电池充电功率设为充电功率；其次，能量管理单元分析是否处于的区间内，若处于的区间内，则保持燃料电池发动机当前工作档
位；若，则降低燃料电池发动机的工作档位；并且在降低阶段时，能量管理单元通过动力电池控制单元使得动力电池切换为充电状态，接收富裕的功率；若，则提升燃料电池发动机的工作档位；并且在在升高阶段时，能量管理单元通过动力电池控制单元使得动力电池切换为耗电状态，将为电动机提供大小的功率。
[0007]作为优选方案，将燃料电池发动机在各档位间切换的时间间隔设为，所述能量管理阶段控制策略的运行时间间隔为。
[0008]作为优选方案，所述能量管理单元还包括动力电池能量控制策略，具体过程如下：将动力电池的SOC值设置一个上限值记为SOC
up
，下限值记为SOC
low
，能量管理单元初始化时，使得动力电池的耗电功率为0，充电功率为正数，在进行能量管理阶段控制策略时，能量管理单元使得燃料电池发动机输出功率被限制于，让动力电池处于充电状态；在动力电池的SOC值上升至SOC
up
以上后，能量管理单元使动力电池的充电功率为0，耗电功率为正数，从而使燃料电池发动机输出功率被限制于，让动力电池处于放电状态；动力电池的SOC值下降至SOC
low
以下后，能量管理单元重新使动力电池的耗电功率为0，充电功率为正数，让动力电池再次处于充电状态；能量管理单元至此往复管理动力电池的SOC值，使其SOC值始终处于 [SOC
low , SOC
up
] 区间内。
[0009]作为优选方案，所述能量管理单元还包括燃料电池发动机活化阶段控制策略，具体过程如下：在能量管理阶段控制策略运行前，能量管理单元优先使燃料电池发动机进入最大功率档位运行一段时间，将这段时间称为燃料电池发动机活化阶段；能量管理单元接收到动力电池的SOC值，设定该策略下的动力电池最大允许含电量SOCmax，动力电池最小允许含电量SOCmin，对比动力电池当前SOC值，若超过SOCmin，则能量管理单元提高燃料电池发动机控制器使燃料电池发动机处于不工作的状态，仅动力电池工作降低动力电池的SOC值；当动力电池的SOC值低于SOCmin时，能量管理单元通过燃料电池发动机控制器使燃料电池发动机工作在最大的功率档位；在燃料电池发动机处于最大功率档位输出最大功率时，动力电池处于充电状态，且当动力电池的实时SOC值达到SOCmax时，或运行时间超过了X分钟后，能量管理单元结束燃料电池发动机活化阶段，进入能量管理阶段控制策略，X的值为5~20。
[0010]作为优选方案，在燃料电池发动机活化阶段控制策略中，能量管理单元记录燃料电池发动机在最大功率档位所产生的功率的最大值，并和预先标定的燃料电池发动机最大功率档位下的理想输出功率Pmax做比较，若燃料电池发动机在最大功率档位的功率的最大
值小于Pmax的
ɧ
%时，则判断燃料电池发动机的性能衰减严重，能量管理单元将该数据上报给整车控制器，
ɧ
的值为80~93。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的方法在车辆运行中，通过能量管理单元获取车辆的实时功率需求、燃料电池发动机状态、动力电池状态，分配燃料电池发动机与动力电池的功率输出，使得动力系统既能满足变化频繁的动态工况，又能满足长时间的稳定工况。同时通过对燃料电池发动机功率输出区间限定，来调整动力电池处于最佳工作状态。通过提前控制燃料电池发动机进行大功率工作，提升后续车辆运行期间的燃料电池发动机的工作效率。
附图说明
[0012]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
[0013]图1是本专利技术的系统结构示意图；图2是本专利技术的控制原理示意图；图3是本专利技术的能量管理阶段控制策略的流程示意图；图4是本专利技术的燃料电池发动机活化阶段控制策略的流程示意图；图5是本专利技术的能量管理单元工作各阶段的整车需求功率、燃料电池发动机功率以及动力电池SOC的变化示意图。
具体实施方式
[0014]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0015]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、部件和/或它们的组合。
[0016]此外，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法，其特征在于，该系统包括燃料电池发动机、燃料电池发动机控制器、电压转换模块、电动机、动力电池、动力电池控制单元、能量管理单元和整车控制器，所述能量管理单元通过整车控制器获取车辆实际需求功率，所述能量管理单元通过燃料电池发动机控制器获取发动机输出功率，能量管理单元通过如下的能量管理阶段控制策略来调整燃料电池发动机的工作档位：首先，将能量管理单元控制逻辑中所允许的动力电池最大输出功率设为耗电功率；能量管理单元控制逻辑中所允许的动力电池充电功率设为充电功率；其次，能量管理单元分析是否处于的区间内，若处于的区间内，则保持燃料电池发动机当前工作档位；若，则降低燃料电池发动机的工作档位；并且在降低阶段时，能量管理单元通过动力电池控制单元使得动力电池切换为充电状态，接收富裕的功率；若，则提升燃料电池发动机的工作档位；并且在在升高阶段时，能量管理单元通过动力电池控制单元使得动力电池切换为耗电状态，将为电动机提供大小的功率。2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法，其特征在于，将燃料电池发动机在各档位间切换的时间间隔设为，所述能量管理阶段控制策略的运行时间间隔为。3.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机能量管理系统的控制方法，其特征在于，所述能量管理单元还包括动力电池能量控制策略，具体过程如下：将动力电池的SOC值设置一个上限值记为SOC
up
，下限值记为SOC
low
，能量管理单元初始化时，使得动力电池的耗电功率为0，充电功率为正数，在进行能量管理阶段控制策略时，能量管理单元使得燃料电池发动机输出功率被限制于，让动力电池处于充电状态；在动力电池的SOC值上升至SOC
up
以上后，能量管理单元使动力电池的充电功率为0，耗电功率为正数，从而使燃料电池发动机输出功率被限制于，让动力电池处于放电状态；动力电池的SOC值下降至...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡钱坤，周鸿波，郭志阳，陆建山，
申请(专利权)人：杭州氢途科技有限公司，
类型：发明
国别省市：