一种燃料电池车辆的功率控制策略及系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，公开了一种燃料电池车辆的功率控制策略及系统，包括如下步骤：获取车辆的运行参数，判断车辆的运行状态；当车辆处于工作状态时，燃料电池系统选择第一功率模式进行动力输出；第一功率模式中燃料电池系统基于车辆内动力电池的剩余容量对车辆处于工作状态时的平均输出功率进行调节，使得动力电池的剩余容量维持在预设范围内

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池车辆的功率控制策略及系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，特别涉及一种燃料电池车辆的功率控制策略及系统
。

技术介绍

[0002]燃料电池车辆的电力来源包含动力电池和燃料电池系统，其中动力电池为辅助电源，用于剩余电力的储存
、
制动时的能量回收以及车辆加减速时负荷波动的能量缓冲等；燃料电池系统作为主要电源，通过氢氧的电化学反应产生电能并为车辆提供动力输出
。
[0003]燃料电池应用于环卫车和商用车时，动力电池容量相对较大，以提供较大的电力缓冲空间，因此在保证整车动力性需求的基础上，传统方法一般为基于动力电池的剩余电量来实施燃料电池系统的功率控制
。
[0004]但是当前基于动力电池的剩余电量来控制燃料电池系统的发电功率时，并没有具体考虑车辆本身的运行状态和特性，例如：燃料电池环卫车（包括洒水车
、
扫路车等）在工作状态（进行环卫作业）和行驶状态（工作点间的迁移）下的整车功耗特性有明显区别，而单一的燃料电池系统功率控制策略显然不能使车辆的燃料利用效率最优化，甚至会增加燃料电池系繁变载及开关机次数，导致燃料电池系统的寿命降低
。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决上述问题而提供一种燃料电池车辆的功率控制策略及系统，解决现有控制策略方式单一，在车辆工作状态时不能很好的控制燃料电池系统的变载范围
、
变载频次和开关机次数，导致燃料电池系统的使用寿命降低的问题
。
[0006]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种燃料电池车辆的功率控制策略，包括如下步骤：获取车辆的运行参数，判断车辆的运行状态；当车辆处于工作状态时，燃料电池系统选择第一功率模式进行动力输出；第一功率模式中燃料电池系统基于车辆内动力电池的剩余容量对车辆处于工作状态时的平均输出功率进行调节，将调节后所得的输出功率作为燃料电池系统的最终输出功率，控制动力电池的剩余容量维持在预设范围内
。
[0007]优选的，第一功率模式包括如下控制步骤：获取车辆工作状态下的平均输出功率；实时监测动力电池的剩余容量；基于动力电池的剩余容量，上调或下调平均输出功率，得到第一输出功率和第二输出功率；燃料电池系统以第一输出功率和第二输出功率为工作状态下的车辆提供动力输出
。
[0008]优选的，基于动力电池的剩余容量上调或下调平均输出功率所得到第一输出功率
和第二输出功率还包括如下步骤：基于动力电池的剩余容量设置第一阈值和第二阈值；当动力电池的剩余容量小于第一阈值，上调平均输出功率，得到第一输出功率；当动力电池的剩余容量大于第二阈值，下调平均输出功率，得到第二输出功率；当动力电池的剩余容量处于第一阈值和第二阈值之间时，燃料电池系统以第一输出功率或第二输出功率为车辆提供动力输出
。
[0009]优选的，基于平均输出功率进行上调或下调的幅度在
5%
‑
10%
之间
。
[0010]优选的，还包括第二功率模式；当车辆处于工作状态时，判断燃料电池系统的衰减程度；当燃料电池系统的衰减程度大于预设值，则燃料电池系统选择第二功率模式进行动力输出；第二功率模式中平均输出功率的调节幅度小于第一功率模式中平均输出功率的调节幅度
。
[0011]优选的，燃料电池系统选择第二功率模式进行动力输出还包括如下步骤：设置衰减阈值和预设电堆电流；将燃料电池系统拉载至预设电堆电流；计算燃料电池系统的平均单电压，将所得平均单电压与衰减阈值比较；若平均单电压大于衰减阈值，燃料电池系统选择第二功率模式进行动力输出，若平均单电压小于衰减阈值，燃料电池系统选择第一功率模式进行动力输出
。
[0012]优选的，第二功率模式包括如下控制步骤：获取车辆于工作状态下的平均输出功率；实时监测动力电池的剩余容量；当动力电池的剩余容量小于第一阈值，上调平均输出功率，得到第三输出功率；当动力电池的剩余容量大于第二阈值，下调平均输出功率，得到第四输出功率；当动力电池的剩余容量处于第一阈值和第二阈值之间时，燃料电池系统以第三输出功率或第四输出功率为车辆提供动力输出
。
[0013]优选的，还包括第三功率模式；当车辆处于行驶状态时，燃料电池系统选择第三功率模式进行动力输出；第三功率模式中燃料电池系统基于动力电池的剩余容量进行动力输出
。
[0014]优选的，第三功率模式中燃料电池系统基于动力电池的剩余容量进行动力输出包括如下步骤；将动力电池的剩余容量划分为
n
个区间；将燃料电池系统分为与上述
n
个区间一一对应的
n
阶输出功率；根据动力电池的剩余容量匹配对应阶数的输出功率
。
[0015]一种燃料电池车辆系统，包括上述的功率控制策略，还包括：依次连接的燃料电池系统
、
逆变器和驱动电机，所述燃料电池系统用于为车辆提供动力输出，所述逆变器用于将直流电转换为三相交流电，所述驱动电机用于驱使车辆运行；动力电池，通过电线与燃料电池系统并联设置于所述逆变器的输入端，所述动力
电池用于缓冲车辆系统的电力
。
[0016]本专利技术的贡献在于：本专利技术基于动力电池的剩余容量对辆处于工作状态时的平均输出功率进行调节，调节后所得的输出功率（即第一输出功率和第二输出功率）作为燃料电池系统的最终输出功率，在此输出功率下，动力电池的剩余容量不会超过上限值，且动力电池的剩余容量能够保持在一个较为良好的性能区间（
50%
‑
70%
），燃料电池系统的变载范围
、
变载频次和开关机次数也能够得到控制，从而延长了燃料电池系统的使用寿命
。
附图说明
[0017]图1是本专利技术车辆处于工作状态时的功率控制策略示意图；图2是本专利技术第一功率模式的控制流程示意图；图3是本专利技术第一功率模式下动力电池的剩余容量和燃料电池系统的输出功率之间的关系示意图；图4是本专利技术另一实施例中第一功率模式和第二功率模式的选择示意图；图5是本专利技术第二功率模式的控制流程示意图；图6是本专利技术第二功率模式下动力电池的剩余容量和燃料电池系统的输出功率之间的关系示意图；图7是本专利技术第三功率模式下动力电池的剩余容量和燃料电池系统的输出功率之间的关系示意图；图8是本专利技术车辆处于不同运行状态下的功率模式选择示意图；图9是本专利技术燃料电池车辆的系统结构示意图；其中：燃料电池系统
10、
电堆
11、DC/DC
升压转换器
12、
逆变器
20、
驱动电机
30、
动力电池
40、
高压部件
50。
具体实施方式
[0018]下列实施例是对本专利技术的进一步解释和补充，对本专利技术不构成任何限制
。
实施例1
[0019]如图1‑3所示，一种燃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种燃料电池车辆的功率控制策略，其特征在于，包括如下步骤：获取车辆的运行参数，判断车辆的运行状态；当车辆处于工作状态时，燃料电池系统选择第一功率模式进行动力输出；第一功率模式中燃料电池系统基于车辆内动力电池的剩余容量对车辆处于工作状态时的平均输出功率进行调节，将调节后所得的输出功率作为燃料电池系统的最终输出功率，控制动力电池的剩余容量维持在预设范围
。2.
根据权利要求1所述的一种燃料电池车辆的功率控制策略，其特征在于，第一功率模式包括如下控制步骤：获取车辆工作状态下的平均输出功率；实时监测动力电池的剩余容量；基于动力电池的剩余容量，上调或下调平均输出功率，得到第一输出功率和第二输出功率；燃料电池系统以第一输出功率和第二输出功率为工作状态下的车辆提供动力输出
。3.
根据权利要求2所述的一种燃料电池车辆的功率控制策略，其特征在于，基于动力电池的剩余容量上调或下调平均输出功率所得到第一输出功率和第二输出功率还包括如下步骤：基于动力电池的剩余容量设置第一阈值和第二阈值；当动力电池的剩余容量小于第一阈值，上调平均输出功率，得到第一输出功率；当动力电池的剩余容量大于第二阈值，下调平均输出功率，得到第二输出功率；当动力电池的剩余容量处于第一阈值和第二阈值之间时，燃料电池系统以第一输出功率或第二输出功率为车辆提供动力输出
。4.
根据权利要求3所述的一种燃料电池车辆的功率控制策略，其特征在于：基于平均输出功率进行上调或下调的幅度在
5%
‑
10%
之间
。5.
根据权利要求3所述的一种燃料电池车辆的功率控制策略，其特征在于：还包括第二功率模式；当车辆处于工作状态时，判断燃料电池系统的衰减程度；当燃料电池系统的衰减程度大于预设值，则燃料电池系统选择第二功率模式进行动力输出；第二功率模式中平均输出功率的调节幅度小于第一功率模式中平均输出功率的调节幅度
。6.
根据权利要求5所述的一种燃料电池车辆的功率控制策略，其特征在于，燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭昂，陈赐辉，钱伟，
申请(专利权)人：佛山市清极能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：