【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃料电池，具体涉及一种商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法。
技术介绍
1、当前部分商用重型卡车的电池动力系统包括氢燃料电池系统和锂电池系统两部分，两部分动力系统分开布置，通过dcdc电路连接，氢燃料电池给锂电池供给能量，而整车的能量则由锂电池系统统一输出。
2、为保证整车运行的舒适性及可靠性，特别针对目前商用重型卡车的应用场景，锂电池电量选择较为充足，例如针对49t的商用重型卡车，一般采用锂电容量为140ah的锂电池系统和输出功率在130kw以上的氢燃料电池系统，即采用“大马拉小车”的方式，氢燃料电池系统根据锂电池系统的电量制定不同的功率等级对锂电池进行充电，保证整个运行周期锂电池不亏电，电机如此运行不会超过电机额定电流，电机本体升温不高，对电机自然是有益的，但这种运行方式，电机的效率很低，不利于经济运行的要求。
3、随着新能源车辆的大力发展，特别是面临跟传统燃油车竞争的问题，电机运行效率和全生命周期的使用成本不得不重新考虑。而对于当前的商用重型卡车的氢燃料电池系统和锂电池系统的匹配性问题及整车的能量管理问题并没有详细的进行设计，如何从成本及技术指标上进行比对，在保证氢燃料电池系统和锂电池系统有效匹配的前提下，通过何种技术指标和原则对动力系统进行能量管理设计，并找到最优方案显著降低运行成本显得尤为重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，目的在于，在保证氢燃料电池
2、为达上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，具体包括以下步骤：
4、s1.根据中国汽车行驶工况国家标准，得出商用重型卡车整车动力系统关键参数，并依据商用重型卡车最大功率制定氢燃料电池系统和锂电池系统适配性原则；
5、s2.在s1的基础上，在某一特定的运行工况下，在保证商用重型卡车整车所消耗的电量q和运行时长h不变的前提下，制定不同的能量管理方法；
6、s3.基于最优氢耗原则选择商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统的最优能量管理方法，所述最优能量管理方法具体为基于前一工况计算整车平均功率，并以前一工况下的整车平均功率作为当前工况下的氢燃料电池输出功率，保证整个运行工况下氢耗最低。
7、进一步的，所述步骤s1具体为：
8、根据中国汽车行驶工况国家标准，得出商用重型卡车最大功率为pmax，pmax为电机的瞬时最大的输出功率，即氢燃料电池系统和锂电池系统能够及时响应需要满足最大功率pmax需求，商用重型卡车整车动力系统功率需大于等于pmax。
9、进一步的，所述商用重型卡车整车动力系统功率需大于等于pmax具体为，锂电池的放电倍率为a，锂电池的容量为x，氢燃料电池的功率为y，商用重型卡车最大的电机功率为pmax，需满足下述关系式：
10、a*x+y≥pmax (1)。
11、进一步的，一般地车载锂电的放电倍率a为2，根据中国汽车行驶工况国家标准得出49t商用重型卡车最大的电机功率为443kw，需满足下述关系式：
12、2x+y≥443 (2)。
13、进一步的，所述能量管理方法包括：
14、设定氢燃料电池的功率q/h，运行时长为h。
15、进一步的，所述能量管理方法还包括：
16、设定氢燃料电池的功率需求档位为：x1、x2、x3…xn，每个档位运行时间对应为t1、t2、t3…tn，且满足如下关系式：
17、t1+t2+t3+…+tn＝h (3)；
18、t1*x1+t2*x2+t3*x3+…+tn*xn＝q (4)。
19、进一步的，所述步骤s3中基于最优氢耗原则选择商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统的最优能量管理方法，应分别计算不同的能量管理方法对应的氢耗，具体计算方法如下：
20、氢燃料电池净功率计算公式如下：
21、氢燃料电池净功率＝电堆的净发电功率-氢泵功率-水泵功率-空压机功率-高压风扇功率-控制器功率(5)；
22、氢气流量即氢耗q的计算公式如下：
23、
24、式中，i为氢燃料电池电流，f为阿伏伽德罗常数，mh2为氢气的摩尔质量；
25、根据公式(5)和(6)得出氢燃料电池净功率与氢耗的关系式，并以此关系式分别计算不同的能量管理方法对应的氢耗，并基于最优氢耗原则选择商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统的最优能量管理方法。
26、进一步的，当燃料电池系统输出功率为130kw时，根据公式(5)和(6)得出氢燃料电池净功率pnet与氢耗q的关系式，具体如下：
27、pnet＝-7.45*q2+71.8*q-0.59 (7)；
28、根据关系式(7)分别计算不同的能量管理方法对应的氢耗。
29、进一步的，所述步骤s3中所述最优能量管理方法具体包括：
30、s3-1.统计前一工况下整车所消耗的电量q，运行时长h；
31、s3-2.实时计算前一工况下的整车平均功率q/h；
32、s3-3.在当前工况下，给氢燃料电池发出指令，使氢燃料电池以前一工况下的整车平均功率q/h为输出功率。
33、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
34、通过以保证氢燃料电池系统和锂电池系统能够及时响应为基本要求，制定氢燃料电池系统和锂电池系统适配性原则。在此基础上，制定不同的能量管理方法，并基于最优氢耗原则选择商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统的最优能量管理方法，解决当前的商用重型卡车的氢燃料电池系统和锂电池系统的匹配性问题及整车的能量管理问题，有效降低运行过程中的氢耗，提高运行效率，从而显著降低运行成本，提高新能源车在市场中的竞争力。
35、本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
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1.一种商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
3.如权利要求2所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述商用重型卡车整车动力系统功率需大于等于Pmax具体为，锂电池的放电倍率为a，锂电池的容量为x，氢燃料电池的功率为y，商用重型卡车最大的电机功率为Pmax，需满足下述关系式：
4.如权利要求3所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，一般地车载锂电的放电倍率a为2，根据中国汽车行驶工况国家标准得出49T商用重型卡车最大的电机功率为443kW，需满足下述关系式：
5.如权利要求1所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述能量管理方法包括：
6.如权利要求5所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述能量管理方法还包括：
7.如权利要求6所述
8.如权利要求7所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，当燃料电池系统输出功率为130kw时，根据公式(5)和(6)得出氢燃料电池净功率Pnet与氢耗q的关系式，具体如下：
9.如权利要求1所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述步骤S3中所述最优能量管理方法具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述步骤s1具体为：
3.如权利要求2所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，所述商用重型卡车整车动力系统功率需大于等于pmax具体为，锂电池的放电倍率为a，锂电池的容量为x，氢燃料电池的功率为y，商用重型卡车最大的电机功率为pmax，需满足下述关系式：
4.如权利要求3所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统能量管理设计方法，其特征在于，一般地车载锂电的放电倍率a为2，根据中国汽车行驶工况国家标准得出49t商用重型卡车最大的电机功率为443kw，需满足下述关系式：
5.如权利要求1所述的商用重卡氢燃料电池和锂电池动力系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄易元，唐廷江，黄浩，李子毅，李武俊，罗马吉，
申请(专利权)人：武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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