一种面向燃料电池装载机的能量管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向燃料电池装载机的能量管理系统

【技术实现步骤摘要】
一种面向燃料电池装载机的能量管理系统、方法、装载机及工程车辆


[0001]本专利技术涉及一种面向燃料电池装载机的能量管理系统
、
方法
、
装载机及工程车辆，属于能量管理

。

技术介绍

[0002]装载机属于最为典型的工程机械之一，在国民经济建设中发挥着重要的作用
。
近年来，新能源技术的快速发展为装载机的绿色发展提供了强有力的支撑
。
燃料电池属于一类新型能源系统，以其稳定的功率输出特性及近乎零排放的优势，逐渐向装载机领域推广应用
。
一般情况下，燃料电池会和动力电池包组合使用，为装载机提供所需要的能量
。
其中，燃料电池以其能量密度高的特点为电池包充电，电池包借助其瞬时功率密度高的优势，为驱动系统直接提供整机所需的瞬时能量
。
然而，燃料电池的输出功率一般与能量利用率呈负相关性，输出功率越高能量利用率反而越小
。
为了在满足装载机动力性的前提下，提高燃料电池的氢燃料利用率，确定一种合理的能量管理方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种面向燃料电池装载机的能量管理系统，其特征在于，包括控制层和执行层；所述控制层用于根据驾驶员操作信号，基于配置的能量管理策略下发控制信号至燃料电池和储能装置，控制燃料电池和储能装置的输出功率；所述执行层用于基于所述燃料电池和储能装置给所述装载机的底盘电机和上装电机上电，驱动所述装载机的轮胎
、
大臂机构和转向机构；所述控制层配置的能量管理策略具体如下：
A、
当储能装置荷电状态
SOC(t)
满足
SOC
max
≥SOC(t)
＞
SOC
target
时：若装载机需求功率满足
P
req
(t)
＞0且
P
F
(t)
＞
P
F_min
，控制燃料电池工作于降功率模式，具体为：按如下方式控制燃料电池和储能装置输出功率：其中，
P
req
(t)
表示
t
时刻装载机需求功率，
SOC(t)
表示
t
时刻储能装置荷电状态，
SOC
max
表示储能装置最大荷电状态，
SOC
target
表示储能装置荷电状态目标值，
P
b
(t)
表示
t
时刻储能装置输出功率，
P
F
(t)
表示
t
时刻燃料电池输出功率，
P
F_min
表示燃料电池的最小输出功率，表示燃料电池期望输出的发电量，
Δ
t
表示装载机在第
n
‑1个作业循环内燃料电池需要连续工作的时间，
k
表示燃料电池的输出功率变化率；若装载机需求功率满足
P
req
(t)≤0
，控制燃料电池工作于关机模式，具体为：按如下方式控制燃料电池和储能装置输出功率：
P
b
(t)
＝
P
req
(t)
，
P
F
(t)
＝0；
B、
当储能装置荷电状态
SOC(t)
满足
SOC
min
≤SOC(t)≤SOC
target
时：若装载机需求功率
P
req
(t)
＞0且
P
F
(t)
＞
P
F_min
，控制燃料电池工作于恒功率模式，具体为：按如下方式控制燃料电池和储能装置输出功率：
P
b
(t)
＝
P
req
(t)
，若装载机需求功率
P
req
(t)≤0
，控制燃料电池工作于半功率模式，具体为：按如下方式控制燃料电池和储能装置输出功率：
P
b
(t)
＝
P
req
(t)
，其中，
SOC
min
表示储能装置最小荷电状态，
P
F_max
表示燃料电池的最大输出功率
。C、
当储能装置荷电状态
SOC(t)
满足
SOC
min
＞
SOC(t)
时：若装载机需求功率
P
req
(t)
＞0且
P
F
(t)
＞
P
F_min
，控制燃料电池工作于满功率模式，具体为：按如下方式控制燃料电池和储能装置输出功率：
P
b
(t)
＝
P
req
(t)
，
P
F
(t)
＝
P
F_max
；若装载机需求功率
P
req
(t)≤0
，控制燃料电池工作于升功率模式，具体为：按如下方式控制燃料电池和储能装置输出功率：
P
b
(t)
＝
P
req
(t)
，
2.
根据权利要求1所述的一种面向燃料电池装载机的能量管理系统，其特征在于，所述
控制层包括：整车控制单元，用于根据驾驶员操作信号，基于配置的能量管理策略下发控制信号至燃料电池控制单元和电池管理系统；电池管理系统，用于接收整车控制单元的控制信号和储能装置状态信息，控制储能装置工作于放电
、
关机或充电状态；燃料电池控制单元，用于接收整车控制单元控制信号和燃料电池状态信息，控制燃料电池工作于发电或停机状态
。3.
根据权利要求1所述的一种面向燃料电池装载机的能量管理系统，其特征在于，所述执行层包括：燃料电池，用于为储能装置充电；储能装置，用于通过逆变器给底盘电机和上装电机供电，以及用于存储燃料电池输出的电能或底盘电机反拖产生的回收能量；逆变器，用于驱动上装电机和底盘电机；底盘电机，用于驱动底盘传动系统；所述底盘传动系统用于驱动装载机的轮胎；上装电机，用于驱动上装液压系统；所述上装液压系统用于驱动装载机的大臂机构和转向机构
。4.
根据权利要求3所述的一种面向燃料电池装载机的能量管理系统，其特征在于，所述储能装置为电池包或者超级电容
。5.
一种面向燃料电池装载机的能量管理方法，其特征在于，包括：获取装载机当前时刻储能装置荷电状态；基于装载机需求功率和当前时刻储能装置荷电状态，按如下方式对燃料电池和储能装置输出功率进行控制：
A、
当储能装置荷电状态
SOC(t)
满足
SOC
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉超，梁岩岩，邵杏国，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：