一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法及系统，该方法包括获取整车数据；根据整车燃电控制模式和锂电池

【技术实现步骤摘要】
一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池发动机
，特别是涉及一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]氢气被认为是最清洁的能源，氢氧燃料电池发动机是以氢气为还原剂和以氧气或空气为氧化剂的氧化还原反应将化学能变成电能的一种装置，因其生成物中只有水，具有无污染
、
效率高的优点，被大力推展在汽车上使用
。
[0003]燃料电池发动机技术卓有成效的发展，使得车用燃料电池发动机在功率以及功率密度上取得了长足的进步，但受限于燃料电池发动机性能特点
(
成本较高，寿命较短，变载能力难以覆盖整车变载需求，无法进行制动能量回收等
)
，目前各大整车厂商把精力主要集中在燃料电池发动机混合动力汽车上，基本形成燃料电池发动机并联蓄能器的电
‑
电混合能量源架构
。
这种混合能量源架构以燃料电池发动机系统作为提供续航里程的主动力源，动力电池
(
或超级电容等
)
作为蓄能器，实现对整车功率削峰填谷的功能，即在整车变载运行过程中补充瞬时功率，在整车制动过程实现能量回收，延长整车续驶里程
。
[0004]在车载燃料电池发动机应用场景中，能量管理控制方法一直是一个重要的研究方向
。
目前主流的控制方法是通过离线标定的方法获取锂电池
SOC
和燃料电池发动机输出功率的最佳配合曲线，将该曲线写入控制器中，在整车使用过程中，以锂电池
SOC
为基准查表映射出当前燃料电池发动机输出功率
。
这种方法有点是能够使燃料电池发动机运行在比较舒适的区域，在这些区域中，燃料电池发动机的效率相对较高，可以有效的降低整车氢耗
。
但该方法也存在明显的缺点，即整车运行过程中是以锂电池为主要供能源而不是以燃料电池发动机为主要功能源，燃料电池发动机的输出功率只是用来补充锂电池的电量，该种能量管理方法未考虑到整车的运行工况对燃电功能的需求，对整车的动力性需求考虑的不全面
。
[0005]另一种控制方法是在线闭环调控，在燃料电池发动机运行过程中闭环调控的方法，该方法将锂电池
SOC
维持在一定范围
(
锂电池高效区
)
，以锂电池
SOC
为目标实时闭环调节燃料电池发动机输出功率
。
该方法的优点是整车运行中的功率消耗由燃料电池发动机进行供能，锂电池只实现削谷填峰的作用，满足整车动力性需求
。
该方法的缺点是燃料电池发动机闭环调节的过程中，因整车工况变化大导致电机输出功率变化大，也就是整车的需求功率波动较大且频繁，这导致燃料电池发动机的输出功率也会发生频繁变载，严重影响燃料电池发动机的耐久性
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法及系统，能够实现燃料电池发动机在整车应用中的满足整车动力性需求和经济性需求，兼顾提高燃料电池发动机耐久性的能量管理控制方法
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法，包括：
[0009]获取整车数据；所述整车数据包括：整车燃电控制模式
、
锂电池
SOC
状态
、
整车燃电功率限幅
、
燃料电池发动机可输出功率以及整车高压用电器功率；
[0010]根据整车燃电控制模式和锂电池
SOC
状态进行燃料电池发动机控制模式判定并实现启停控制；
[0011]当燃料电池发动机会启动且输出功率时，根据整车高压用电器功率确定整车需求功率；对整车需求功率进行
3min
平均值计算；并根据整车平均需求功率判断整车当前载荷模式；
[0012]根据整车满功率开关有效性
、
整车当前载荷模式以及锂电池
SOC
状态确定燃料电池发动机需求功率；
[0013]将燃料电池发动机需求功率
、
燃料电池发动机可输出功率和整车燃电功率限幅中最小的数值作为燃料电池发动机输出功率
。
[0014]可选地，所述获取整车数据，具体包括：
[0015]通过
CAN
总线获取整车数据
。
[0016]可选地，所述根据整车燃电控制模式和锂电池
SOC
状态进行燃料电池发动机控制模式判定并实现启停控制，具体包括：
[0017]判断整车燃电控制模式是否为开机；
[0018]若为开机，则判断锂电池
SOC
状态是否满足设定范围；
[0019]若满足，则燃料电池发动机启动且输出功率；
[0020]若不满足，则燃料电池发动机关机，且不输出功率；
[0021]若不为开机，则燃料电池发动机关机，且不输出功率
。
[0022]可选地，所述当燃料电池发动机会启动且输出功率时，根据整车高压用电器功率确定整车需求功率，具体包括：
[0023]整车需求功率＝驱动电机功率
+
其他高压用电器功率，单位
kW
；
[0024]驱动电机功率＝驱动电机电压
(V)*
驱动电机电流
(A)*0.001
，单位
kW。
[0025]可选地，所述对整车需求功率进行
3min
平均值计算，具体包括：
[0026]采用递推平均值滤波器的方式对整车需求功率进行
3min
平均值计算
。
[0027]可选地，所述根据整车满功率开关有效性
、
整车当前载荷模式以及锂电池
SOC
状态确定燃料电池发动机需求功率，具体包括：
[0028]当驾驶员启动满功率开关，燃料电池发动机需求功率为燃料电池发动机最大功率；
[0029]当驾驶员关闭满功率开关，根据当前车辆载荷模式和锂电池
SOC
状态确定燃料电池发动机需求功率
。
[0030]可选地，所述当驾驶员关闭满功率开关，根据当前车辆载荷模式和锂电池
SOC
状态确定燃料电池发动机需求功率，具体包括：
[0031]根据当前车辆载荷模式和锂电池
SOC
状态的二维映射关系获取当前燃料电池发动机需求功率
。
[0032]一种车载氢氧燃料电池能量管理控制系统，包括：
[0033]数据获取模块，用于获取整车数据；所述整车数据包括：整车燃电控制模式
、
锂电池
SOC
状态
、
整车燃电功率限幅
、
燃料电池发动机可输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法，其特征在于，包括：获取整车数据；所述整车数据包括：整车燃电控制模式
、
锂电池
SOC
状态
、
整车燃电功率限幅
、
燃料电池发动机可输出功率以及整车高压用电器功率；根据整车燃电控制模式和锂电池
SOC
状态进行燃料电池发动机控制模式判定并实现启停控制；当燃料电池发动机会启动且输出功率时，根据整车高压用电器功率确定整车需求功率；对整车需求功率进行
3min
平均值计算；并根据整车平均需求功率判断整车当前载荷模式；根据整车满功率开关有效性
、
整车当前载荷模式以及锂电池
SOC
状态确定燃料电池发动机需求功率；将燃料电池发动机需求功率
、
燃料电池发动机可输出功率和整车燃电功率限幅中最小的数值作为燃料电池发动机输出功率
。2.
根据权利要求1所述的一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法，其特征在于，所述获取整车数据，具体包括：通过
CAN
总线获取整车数据
。3.
根据权利要求1所述的一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法，其特征在于，所述根据整车燃电控制模式和锂电池
SOC
状态进行燃料电池发动机控制模式判定并实现启停控制，具体包括：判断整车燃电控制模式是否为开机；若为开机，则判断锂电池
SOC
状态是否满足设定范围；若满足，则燃料电池发动机启动且输出功率；若不满足，则燃料电池发动机关机，且不输出功率；若不为开机，则燃料电池发动机关机，且不输出功率
。4.
根据权利要求1所述的一种车载氢氧燃料电池能量管理控制方法，其特征在于，所述当燃料电池发动机会启动且输出功率时，根据整车高压用电器功率确定整车需求功率，具体包括：整车需求功率＝驱动电机功率
+
其他高压用电器功率，单位
kW
；驱动电机功率＝驱动电机电压
(V)*
驱动电机电流
(A)*0.001
，单位
kW。5.
根据权利要求1所述的一种车载氢氧燃料电池能量管理控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜道昶，谢佳平，朱维，孙合宾，李鹏，
申请(专利权)人：海卓动力北京能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：