一种燃料电池的能量平衡控制方法、系统及车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种燃料电池的能量平衡控制方法、系统及车辆，涉及动力电池技术领域。本发明专利技术所述的燃料电池的能量平衡控制方法，包括：获取预设输入信号，根据所述预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段；根据所述预设输入信号和所述SOC平衡控制阶段识别工况控制模式；根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优，以确定所述燃料电池的目标功率及目标功率输出时长。本发明专利技术可以实现主动过充及过放能量控制，例如对过充和过放能量范围进行控制，实现了高效的燃料电池能量平衡控制，解决了现有燃料电池车配置大电堆功率及大电池容量的双重高成本问题，同时可以提高电池安全性和车辆驾驶性能。提高电池安全性和车辆驾驶性能。提高电池安全性和车辆驾驶性能。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池的能量平衡控制方法、系统及车辆


[0001]本专利技术涉及动力电池
，具体而言，涉及一种燃料电池的能量平衡控制方法、系统及车辆。

技术介绍

[0002]在能源和环保形势日益严峻的今天，新能源汽车的开发得到了越来越广泛的重视，燃料电池以独特的节能环保优势被开发者大量研究，以氢燃料电池为例，其具备运行温度低、功率密度高、响应速度快和环境污染小等特点。
[0003]然而，氢燃料电池的功率跟随响应速度与传统发动机和燃料电池相比明显要低很多，导致匹配电堆的功率大小和燃料电池的容量与整车成本及整车性能存在尖锐的矛盾，如果匹配大功率的电堆，则需要比较大容量的燃料电池来容纳电堆功率响应慢带来的能量波动，如果匹配小功率的电堆，则仍需要一个很大容量的燃料电池来为整车提供能量，不利于节能减排和成本控制。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是如何实现高效的燃料电池能量平衡控制。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种燃料电池的能量平衡控制方法、系统及车辆。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种燃料电池的能量平衡控制方法，包括：
[0007]获取预设输入信号，根据所述预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段；
[0008]根据所述预设输入信号和所述SOC平衡控制阶段识别工况控制模式；
[0009]根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优，以确定所述燃料电池的目标功率及目标功率输出时长。
[0010]可选地，所述预设输入信号包括当前SOC值、快速过充SOC阈值和快速过放SOC阈值，所述根据所述预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段包括：
[0011]若当前SOC值大于平衡SOC下限值且小于所述快速过充SOC阈值，则所述燃料电池进入电池快过充控制阶段；
[0012]当所述燃料电池处于所述电池快过充控制阶段时，若所述当前SOC值达到所述快速过充SOC阈值，则所述燃料电池进入电池慢过充控制阶段；
[0013]当所述燃料电池处于所述电池慢过充控制阶段时，若所述当前SOC值达到平衡SOC上限值，则所述燃料电池进入电池快过放控制阶段；
[0014]当所述燃料电池处于所述电池快过放控制阶段时，若所述当前SOC值达到所述快速过放SOC阈值，则所述燃料电池进入电池慢过放控制阶段。
[0015]可选地，所述预设输入信号包括油门信号和整车功率信号，所述根据所述预设输入信号和所述SOC平衡控制阶段识别工况控制模式包括：
[0016]根据所述油门信号、所述整车功率信号和所述SOC平衡控制阶段识别所述工况控制模式，其中，所述工况控制模式包括怠速模式、恒功率模式、急变功率模式、交变功率模式
和低功率模式。
[0017]可选地，所述根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优包括：
[0018]根据所述工况控制模式估算所述燃料电池的能量变化值；
[0019]根据所述能量变化值、所述SOC平衡控制阶段和电池平衡截止能量估算所述燃料电池的充电剩余时间和放电剩余时间；
[0020]根据所述工况控制模式、所述充电剩余时间、所述放电剩余时间和所述燃料电池的电量进行目标功率寻优。
[0021]可选地，所述根据所述工况控制模式、所述充电剩余时间、所述放电剩余时间和所述燃料电池的电量进行目标功率寻优包括：
[0022]根据所述工况控制模式、所述充电剩余时间、所述放电剩余时间和所述燃料电池的电量确定当前目标功率；
[0023]根据所述当前目标功率估算目标功率响应时间；
[0024]根据所述目标功率响应时间确定所述目标功率及所述目标功率输出时长。
[0025]可选地，所述根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优还包括：确定寻优目标功率起始值及功率变化步长。
[0026]可选地，所述根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优还包括：对所述目标功率进行功率极值限制、变化梯度限制以及功率变化复位处理。
[0027]可选地，所述燃料电池的能量平衡控制方法还包括：估算整车附件功率、整车功率和所述燃料电池的功率，以估算所述燃料电池的能量波动值，将所述能量波动值作为所述燃料电池的能量平衡控制目标。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种燃料电池的能量平衡控制系统，包括存储有计算机程序的计算机可读存储介质和处理器，所述计算机程序被所述处理器读取并运行时，实现如上燃料电池的能量平衡控制方法。
[0029]第三方面，本专利技术提供一种车辆，包括上述燃料电池的能量平衡控制系统。
[0030]本专利技术在确定燃料电池的SOC平衡控制阶段以及识别工况控制模式后，通过SOC平衡控制阶段和工况控制模式进行目标功率寻优，从而确定燃料电池的目标功率及目标功率输出时长，作为燃料电池功率控制目标，从而可以实现主动过充及过放能量控制，例如对过充和过放能量范围进行控制，实现了高效的燃料电池能量平衡控制，解决了现有燃料电池车配置大电堆功率及大电池容量的双重高成本问题，同时可以提高电池安全性和车辆驾驶性能。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例的燃料电池的能量平衡控制方法的流程示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例的燃料电池的能量平衡控制方法的框架示意图；
[0033]图3为本专利技术实施例的燃料电池目标功率寻优算法的框架示意图；
[0034]图4为本专利技术实施例的燃料电池的能量平衡控制方法的原理示意图。
具体实施方式
[0035]现有氢燃料电动车大部分会匹配一个较大容量的动力电池，这样将大大减少对动力电池平衡控制精度及控制性能的限制，从而大大减少功率平衡控制技术的难度。也可以将氢燃料电池做成一种类似混合动力中的微混(即配置一个容量很小的功率型动力电池，例如2kwh\4kwh)，即大功率的电堆匹配小容量的电池，这样在节能减排和成本都可以做到较好的平衡，但为达到此目的，平衡整车功率、电堆功率以及电池功率将成为最为关键的控制目标和技术难点。本专利技术为实现上述技术，提出一种燃料电池的能量平衡控制方法，即基于动力电池平衡SOC点主动过充及过放能量控制的能量平衡控制方法。
[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。
[0037]如图1所示，本专利技术实施例提供一种燃料电池的能量平衡控制方法，包括：
[0038]获取预设输入信号，根据所述预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段。
[0039]具体地，首先获取预设输入信号，根据预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段(后文也称电池控制阶段)，其中，SOC平衡控制阶段包括但不限于：
[0040](1)电池快过充控制阶段：该控制过程主动引导电池处于大电流过充控制，在计算电堆的目标功率主动朝着让电池快速过充的趋势变化；
[0041](2)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池的能量平衡控制方法，其特征在于，包括：获取预设输入信号，根据所述预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段；根据所述预设输入信号和所述SOC平衡控制阶段识别工况控制模式；根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优，以确定所述燃料电池的目标功率及目标功率输出时长。2.根据权利要求1所述的燃料电池的能量平衡控制方法，其特征在于，所述预设输入信号包括当前SOC值、快速过充SOC阈值和快速过放SOC阈值，所述根据所述预设输入信号确定燃料电池的SOC平衡控制阶段包括：若所述当前SOC值大于平衡SOC下限值且小于所述快速过充SOC阈值，则所述燃料电池进入电池快过充控制阶段；当所述燃料电池处于所述电池快过充控制阶段时，若所述当前SOC值达到所述快速过充SOC阈值，则所述燃料电池进入电池慢过充控制阶段；当所述燃料电池处于所述电池慢过充控制阶段时，若所述当前SOC值达到平衡SOC上限值，则所述燃料电池进入电池快过放控制阶段；当所述燃料电池处于所述电池快过放控制阶段时，若所述当前SOC值达到所述快速过放SOC阈值，则所述燃料电池进入电池慢过放控制阶段。3.根据权利要求1所述的燃料电池的能量平衡控制方法，其特征在于，所述预设输入信号包括油门信号和整车功率信号，所述根据所述预设输入信号和所述SOC平衡控制阶段识别工况控制模式包括：根据所述油门信号、所述整车功率信号和所述SOC平衡控制阶段识别所述工况控制模式，其中，所述工况控制模式包括怠速模式、恒功率模式、急变功率模式、交变功率模式和低功率模式。4.根据权利要求1所述的燃料电池的能量平衡控制方法，其特征在于，所述根据所述SOC平衡控制阶段和所述工况控制模式进行目标功率寻优包括：根据所述工况控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊侨，孙洋，
申请(专利权)人：浙江翼真汽车研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：