氢燃料动力系统、控制方法、燃料电池控制器及伸缩臂叉车技术方案

技术编号:37709944 阅读:19 留言:0更新日期:2023-06-02 00:01
本发明专利技术公开了一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统、控制方法、燃料电池控制器及伸缩臂叉车。氢燃料动力系统包括氢燃料电池系统和锂电池。伸缩臂叉车起步时,由锂电池单独供电;待氢燃料电池系统到达启动温度后,获取当前整车需求功率和锂电池SOC;根据当前整车需求功率和锂电池SOC,结合氢燃料电池系统的高效工作区间和锂电池的SOC范围,实时调节氢燃料电池系统和锂电池的输出功率;当伸缩臂叉车制动时,由锂电池回收电机产生的制动能量。本发明专利技术将锂电池和燃料电池结合起来,通过对车辆的运行状态和能量分配进行控制,使得锂电池和燃料电池工作在高效率区间,满足整车动力性的同时,提高了锂电池和燃料电池的使用效率,延长了燃料电池的使用寿命。电池的使用寿命。电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
氢燃料动力系统、控制方法、燃料电池控制器及伸缩臂叉车


[0001]本专利技术涉及一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统、控制方法、燃料电池控制器及伸缩臂叉车,属于车辆辅助装备的供电技术和动力系统领域。

技术介绍

[0002]我国商用车产业长期面临能源消耗大、环境污染重、自主创新能力储备低等问题,因此新能源商用车成为我国汽车行业发展的重要方向。对于续驶里程较长、动力性要求较高、汽车体积较大的重型伸缩臂叉车,氢燃料电池是公认的优选方案。氢燃料电池具有能量密度高、能量转化效率高的优势,并且氢气加注时间较短,远小于锂电池的充电时间,因此氢燃料电池的研发和应用不仅有利于缓解能源和环境压力,同时也更能满足实际使用需求。
[0003]但是氢在一般条件下是以气态形式存在的,而且易燃、易爆,这就为其储存和运输带来了很大的困难。储氢方式比较成熟的就是高压气氢的方式,是目前车载储氢的主要方式,20兆帕居多,对容器要求很高,存在着氢气储运量低、运输距离较短等瓶颈,存在气体泄漏和爆炸的危险。
[0004]此外,氢燃料电池存在动态响应慢、冷起动性能差等问题。以燃料电池作为整车唯一能量源时,很难满足汽车在实际运行中的功率需求,并且无法对制动能量进行回收。因此需要能量管理策略对整车需求功率进行分配管理,根据各能量源特性及当前状态协调其功率输出,控制各能量源工作在高效率区域,在满足整车动力性的同时,尽可能提高整车燃料经济性以及各能量源的耐久性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足,提供一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统控制方法、燃料电池控制器、氢燃料动力系统以及伸缩臂叉车。
[0006]为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:
[0007]第一方面,本专利技术提供了一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法,所述氢燃料动力系统包括氢燃料电池系统和锂电池,所述氢燃料电池系统和锂电池用于为伸缩臂叉车的用电系统供电,所述氢燃料电池系统还用于为锂电池充电,所述方法包括:
[0008]伸缩臂叉车起步时,由锂电池单独供电;
[0009]待氢燃料电池系统到达启动温度后,获取当前整车需求功率和锂电池SOC;
[0010]根据当前整车需求功率和锂电池SOC,结合氢燃料电池系统的高效工作区间和锂电池的SOC范围,确定是否开启氢燃料电池系统,并实时调节氢燃料电池系统和锂电池的输出功率。
[0011]进一步地,所述根据当前整车需求功率和锂电池SOC,结合氢燃料电池系统的高效工作区间和锂电池的SOC范围,确定是否开启氢燃料电池系统,并实时调节氢燃料电池系统和锂电池的输出功率,包括:
[0012]若锂电池SOC>SOC
min
且整车需求功率小于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,使氢燃料电池系统的输出功率为最大工作功率P
fcmax

[0013]若锂电池SOC>SOC
max
,且整车需求功率小于氢燃料电池系统高效工作区间最小工作功率P
fcmin
,氢燃料电池系统停止工作,锂电池输出功率等于整车需求功率;其中SOC
max
为锂电池SOC范围中最高剩余电量;
[0014]若锂电池SOC<SOC
min
,且整车需求功率小于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,氢燃料电池系统开启,承担整车功率消耗,同时为锂电池充入电能,使其SOC趋向于剩余电量期望值SOC*,并将氢燃料电池系统的输出功率限制在P
fcmin
和P
fcmax
之间;其中SOC
min
为锂电池SOC范围中最低剩余电量;
[0015]若锂电池SOC
max
>SOC>SOC*,且整车需求功率P
re
大于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,由氢燃料电池系统与锂电池共同为整车提供能量,同时将氢燃料电池系统的输出功率限制在P
fcmin
和P
fcmax
之间;
[0016]若锂电池SOC
min
<SOC≤SOC*,且整车需求功率P
re
大于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,使氢燃料电池系统的输出功率为最大工作功率P
fcmax
,不足部分功率由锂电池提供。
[0017]进一步地,所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法,还包括:
[0018]当伸缩臂叉车制动时,若伸缩臂叉车采用电机制动且锂电池SOC≤SOC
max
,氢燃料电池系统关闭,由锂电池回收电机产生的制动能量,其中SOC
max
为锂电池SOC范围中最高剩余电量。
[0019]进一步地,所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法,还包括:
[0020]根据伸缩臂叉车工况对整车需求功率进行分析,得到整车需求功率时域图,将时域图转换为频域图,根据频域图对整车需求功率进行频域分析;
[0021]根据频域分析的结果,采用低通滤波器对整车需求功率进行过滤,将低频功率需求作为对氢燃料电池系统的需求功率,高频功率需求传递给锂电池。
[0022]进一步地,所述根据频域分析的结果,采用低通滤波器对整车需求功率进行过滤,包括:
[0023]根据频域分析的结果,采用截止频率可调的低通滤波器对整车需求功率进行过滤。
[0024]进一步地,所述低通滤波器的截止频率通过模糊控制器进行在线调整,包括:
[0025]将整车需求功率和锂电池SOC输入模糊控制器;
[0026]模糊控制器根据整车需求功率和锂电池SOC,结合预先设定的判断规则,输出低通滤波器的截止频率。
[0027]进一步地,所述模糊控制器根据整车需求功率和锂电池SOC,结合预先设定的判断规则,输出低通滤波器的截止频率,包括:
[0028]当锂电池SOC低于锂电池SOC高效工作区的最低SOC、整车需求功率大于伸缩臂叉车高效工作区的最小需求功率时,模糊控制器输出的截止频率大于低通滤波器设定的截止频率;
[0029]当锂电池SOC高于锂电池SOC高效工作区的最高SOC、整车需求功率小于伸缩臂叉车高效工作区的最小需求功率时,模糊控制器输出的截止频率小于低通滤波器设定的截止
频率。
[0030]第二方面,本专利技术提供了一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的燃料电池控制器,所述燃料电池控制器用于执行前述的氢燃料动力系统的控制方法。
[0031]第三方面,本专利技术提供了一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统,包括氢燃料电池系统、锂电池、DC/DC模块和前述的燃料电池控制器,燃料电池控制器与氢燃料电池系统连接,氢燃本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法,所述氢燃料动力系统包括氢燃料电池系统和锂电池,所述氢燃料电池系统和锂电池用于为伸缩臂叉车的用电系统供电,所述氢燃料电池系统还用于为锂电池充电,其特征在于,所述方法包括:伸缩臂叉车起步时,由锂电池单独供电;待氢燃料电池系统到达启动温度后,获取当前整车需求功率和锂电池SOC;根据当前整车需求功率和锂电池SOC,结合氢燃料电池系统的高效工作区间和锂电池的SOC范围,确定是否开启氢燃料电池系统,并实时调节氢燃料电池系统和锂电池的输出功率。2.根据权利要求1所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法,其特征在于,所述根据当前整车需求功率和锂电池SOC,结合氢燃料电池系统的高效工作区间和锂电池的SOC范围,确定是否开启氢燃料电池系统,并实时调节氢燃料电池系统和锂电池的输出功率,包括:若锂电池SOC>SOC
min
且整车需求功率小于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,使氢燃料电池系统的输出功率为最大工作功率P
fcmax
;若锂电池SOC>SOC
max
,且整车需求功率小于氢燃料电池系统高效工作区间最小工作功率P
fcmin
,氢燃料电池系统停止工作,锂电池输出功率等于整车需求功率;其中SOC
max
为锂电池SOC范围中最高剩余电量;若锂电池SOC<SOC
min
,且整车需求功率小于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,氢燃料电池系统开启,承担整车功率消耗,同时为锂电池充入电能,使其SOC趋向于剩余电量期望值SOC*,并将氢燃料电池系统的输出功率限制在P
fcmin
和P
fcmax
之间;其中SOC
min
为锂电池SOC范围中最低剩余电量;若锂电池SOC
max
>SOC>SOC*,且整车需求功率P
re
大于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,由氢燃料电池系统与锂电池共同为整车提供能量,同时将氢燃料电池系统的输出功率限制在P
fcmin
和P
fcmax
之间;若锂电池SOC
min
<SOC≤SOC*,且整车需求功率P
re
大于氢燃料电池系统高效工作区间最大工作功率P
fcmax
,使氢燃料电池系统的输出功率为最大工作功率P
fcmax
,不足部分功率由锂电池提供。3.根据权利要求1所述的一种伸缩臂叉车用氢燃料动力系统的控制方法,其特征在于,还包括:当伸缩臂叉车制动时,若伸缩臂叉车采用电机制动且锂电池SOC≤SOC
max
,氢燃料电池系统关闭,由锂电池回收电机产生的制动能量,其中SOC
max
为锂电池SOC...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨柳杨鸥王爱华毛明星张朝柱陈立仁韩宝倩
申请(专利权)人:徐州徐工特种工程机械有限公司
类型:发明
国别省市:

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