一种可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，包括燃料电池、超级电容、电机和能量管理控制器，所述燃料电池和超级电容通过能量管理控制器给电机提供电能，所述燃料电池通过能量管理控制器给超级电容充电；能量管理控制器根据车辆运行工况结合燃料电池内氢气剩余量和超级电容的剩余电量SOC值控制燃料电池和超级电容功率输出；控制方法按照燃料电池冷启动阶段、燃料电池冷启动完成和氢气消耗完等情况进行控制。有益效果：本发明专利技术简单实用，代码占用内存小，运行速度快；仅需要很小的计算资源就可以满足车辆实时能量管理的需求；对车辆的经济性、动力性及部件的使用寿命进行了综合提升。件的使用寿命进行了综合提升。件的使用寿命进行了综合提升。

【技术实现步骤摘要】
一种可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法


[0001]本专利技术涉及一种电池能量管理方法，特别涉及一种可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，属于新能源汽车


技术介绍

[0002]为了解决汽车温室气体排放过多的问题，燃料电池电动汽车技术开始越来越受到大众的关注。在采用燃料电池与超级电容混合的汽车中，多电源的能量管理成为一个核心问题。现阶段的车载能量管理技术多采用基于确定规则的策略，该策略虽然不需要提前知道路况信息，但是很难使整车获得最佳的经济性并且部件的耐久性也难以得到保证。先进的控制策略如神经网络控制等人工智能控制算法代码复杂、交叉编译过程占用大量的计算资源，难以在车载芯片上应用。
[0003]燃料电池在使用过程中存在严重的寿命衰退问题。燃料电池在使用过程中频繁启停、变载、怠速运行、过载运行都会大大加速燃料电池寿命的衰退。燃料电池动汽车能量管理策略的制定应当重点考虑燃料电池性能衰退的问题。但是，延长能源部件使用寿命的同时必然会导致更高的能量消耗，因此必须平衡整车经济性和部件寿命问题。而现阶段燃料电池能量管理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，包括燃料电池、超级电容、电机和能量管理控制器，所述燃料电池和超级电容通过能量管理控制器给电机提供电能，所述燃料电池通过能量管理控制器给超级电容充电，所述能量管理控制器分别接收电机、燃料电池和超级电容的信号；其特征在于：能量管理控制器根据车辆运行工况结合燃料电池内氢气剩余量和超级电容的剩余电量SOC值控制燃料电池和超级电容功率输出；控制方法按照如下步骤：步骤1、燃料电池冷启动阶段，检测燃料电池内的氢气剩余量和超级电容的剩余电量SOC，当燃料电池内的氢气充足且超级电容的剩余电量SOC>超级电容最低储备电量SOC
start
时，超级电容单独提供车辆驱动和制动能量，当燃料电池冷启动完成则进入步骤2或者步骤3；当燃料电池内的氢气充足且超级电容的剩余电量SOC≤超级电容最低储备电量SOC
start
时，车辆将无法正常行驶，等待燃料电池冷启动完成开始正常行驶，燃料电池正常工作后输出最大功率一方面满足车辆行驶需求，多余的能量给超级电容充电；步骤2、氢气充足，燃料电池冷启动完成，超级电容的剩余电量SOC>超级电容最低储备电量SOC
start
，车辆处于驱动模式；超级电容与燃料电池一起给整车提供能量，燃料电池与超级电容根据设定模式分配各自的输出功率；若氢气消耗完，转入步骤4；若车辆下一时刻处于制动模式，转入步骤3；步骤3、氢气充足，燃料电池冷启动完成，超级电容的剩余电量SOC>超级电容最低储备电量SOC
start
，车辆处于制动模式，超级电容回收制动能量；若超级电容的剩余电量SOC≤80，燃料电池维持上一秒的输出功率继续输出能量，并将燃料电池输出的电能与制动能量一起给超级电容充电；若氢气消耗完，转入步骤4；若车辆下一时刻处于驱动模式，转入步骤2；若超级电容的剩余电量SOC>80，燃料电池停机，并由超级电容回收制动能量直至超级电容充满；若车辆下一秒处于驱动模式，转入步骤2；步骤4、氢气消耗完，且超级电容的剩余电量SOC＞超级电容最低储备电量SOC
start
由超级电容单独满足车辆驱动及制动的能量需求；若超级电容的剩余电量SOC≤超级电容最低储备电量SOC
start
，转入步骤5；步骤5、氢气消耗完且超级电容SOC≤超级电容最低储备电量SOC
start
或者驾驶员到达目的地选择停车，燃料电池与超级电容将不再给整车提供能量，车辆停止。2.根据权利要求1所述的可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，其特征在于：所述超级电容最低储备电量SOC
start
的大小能保证超级电容单独给车辆供电至燃料电池冷启动完成，超级电容最低储备电量SOC
start
＞20。3.根据权利要求1所述的可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，其特征在于：步骤3制动过程中，燃料电池输出的电能与制动能量一起给超级电容充电，超级电容的剩余电量SOC不超过80。4.根据权利要求1所述的可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，其特征在于：步骤2中所述燃料电池与超级电容根据设定模式分配各自的输出功率，所述设定模式的方法如下：首先、建立超级电容和燃料电池的效用函数；其次、定义负载的效用函数和输入输出功率之间的误差函数；
然后、将负载的效用函数与电池和燃料电池的效用函数合并；最后、迭代算法计算出燃料电池与超级电容输出功率。5.根据权利要求4所述的可以提高燃料电池使用寿命的实时能量管理控制方法，其特征在于：所述超级电容和燃料电池的效用函数建立过程如下：1)根据超级电容的偏好建立其的效用函数，超级电容的效用函数可以表示为：U
uc*
＝1
‑
a1(P
uc
‑
P
uc,best
)2式中，U
uc*
为超级电容效用函数，P
uc
为超级电容目标输出功率，P
uc,best
为超级电容最佳输出功率，当超级电容电压达到最低V
ucmin
时，将以最大电流I
ucmax
给超级电容充电，当超级电容电压到达最大值V
ucmax
时将以最大电流I
ucmax
放电，a1为系数且大于0小于1；2)根据燃料电池的偏好建立其的效用函数，燃料电池的效用函数可以表示为：U
fc*
＝1
‑
b1(P
fc
‑
P
fc,top
)2‑
b2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙闫，夏长高，韩江义，金宝龙，马鑫杰，尹必峰，欧阳晨慧，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：