控制燃料电池车辆的方法技术

本发明专利技术提供一种控制燃料电池车辆的方法，包括：产生基于燃料电池启动完成后的加速踏板下压值计算的扭矩（Ｔ↓［ＡＣＣＥＬ］），并进入燃料电池单一模式；对基于加速踏板下压值计算的扭矩（Ｔ↓［ＡＣＣＥＬ］）进行扭矩限制控制；当车辆在燃料电池单一模式下通过扭矩限制控制缓慢移动时，进行从燃料电池到电能存储装置的充电；并且当燃料电池和电能存储装置之间的电压差在预定范围内时，通过主继电器将燃料电池直接连接到电能存储装置以进入混合模式。这种方法保护燃料电池，减少车辆的启动时间并提高驾驶性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，其中使用扭矩校正因 子来保护燃料电池，减少启动时间并提高驾驶性能。
技术介绍
在传统的燃料电池-蓄电池混合动力车辆中，将高电压DC-DC转 换器置于燃料电池和蓄电池之间以消除燃料电池和蓄电池之间的电压 差，并进行蓄电池的充放电控制或燃料电池的功率控制。因此，没有 必要为专门的启动控制提供策略以匹配燃料电池和蓄电池的电压。另一方面，在没有使用任何高电压DC-DC转换器的燃料电池-蓄 电池混合动力车辆中，需要初始蓄电池充电设备及与其对应的启动控 制策略以匹配燃料电池和蓄电池的电压。美国专利第6,815,100号公开了一种用于启动燃料电池的控制设 备，在车辆启动过程中，在燃料电池被连接到具有较低电压的电能存 储单元之前，在例如蓄电池的电能存储单元向电动机和辅助设备提供 电能以驱动燃料电池之后，该控制设备通过使用设置在燃料电池输出 端的DC-DC断路器来控制燃料电池的输出电流，以防止燃料电池的过 度消耗(reduction)。另外，韩国未经审查的专利申请公开第2006-0003543号公开了一 种控制燃料电池-超级电容器混合动力车辆的启动的方法，其中，在启 动过程中，燃料电池由辅助蓄电池启动，通过初始超级电容器充电设 备的多个电阻将燃料电池的电能充入超级电容器，并且当超级电容器 的电压与燃料电池的电压相等时，通过主继电器将燃料电池连接到超级电容器以驱动车辆。然而，上述传统的启动控制方法有如下缺点需要具有多个电阻 的DC-DC转换器或初始充电设备对电能存储单元或超级电容器进行充 电。另外，当燃料电池单一模式被改变为混合模式时，其中燃料电池 和超级电容器直接连接，通过踩下加速踏板扭矩可能突然增加，并且 因此车辆可能突然移动。因此，在燃料-超级电容器混合动力系统中需要能同时保护燃料电 池、减少启动时间、为超级电容器充电、并提高驾驶性能的适当的启 动顺序控制。在该
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景技 术的理解，并因此其可包含不形成对于本国家的本领域普通技术人员 已知的现有技术的信息。
技术实现思路
为了解决与现有技术相关的上述问题而做出本专利技术。 一方面，本专利技术提供一种，该方法包括 产生基于燃料电池启动完成后加速踏板下压值计算的扭矩(TACCEL)， 并进入燃料电池单一模式；对基于加速踏板下压值计算的扭矩(taccel)进行扭矩限制控制；当车辆在燃料电池单一模式下通过扭矩限制控制 缓慢移动时，进行从燃料电池到电能存储装置的充电；并且当燃料电 池和电能存储装置之间的电压差在预定范围内时，通过主继电器将燃 料电池直接连接到电能存储装置以进入混合模式。在优选的实施方式中，在燃料电池和电能存储装置被直接连接之 前，根据连接在燃料电池和电能存储装置之间的初始充电设备的绝缘 栅双极晶体管(IGBT)的占空比控制，通过限流控制进行电能存储装 置的充电。在另一个优选的实施方式中，在扭矩限制控制中，通过将最大电 动机扭矩(TMAX)乘以加速踏板下压值(eDep: 0到1)得到基于加速 踏板下压值计算的扭矩(Taccel)，并且通过将扭矩(TACCElj)乘以具 有常数值的扭矩校正因子(a)来计算受限扭矩。在又一个优选的实施方式中，当燃料电池单一模式被改变为在其中燃料电池和电能存储装置直接连接的混合模式时，扭矩校正因子(a) 逐渐增加，并且如果扭矩校正因子(a)增加到预定的最大值，进行没 有任何扭矩限制控制的常规操作。可以理解，本文所使用的术语车辆或车辆的或其它类似 术语一般包括机动车，例如载客汽车，包括运动型多功能车(SUV)、 公共汽车、卡车、各种商用车，包括各种船和艇的水运工具，飞机， 等等。本专利技术的上述特性和优点将从附图和以下详细说明中变得明显或 在其中更详细地说明，附图结合在此说明书中并且形成此说明书的一 部分，以下详细说明一起被用作通过实施例说明本专利技术的原理。附图说明本专利技术的上述和其它特性将参考其某些示例性的实施方式详细说 明，该实施方式由附图举例说明，下文提供的附图仅仅出于举例说明的目的，因此不是对本专利技术的限制，其中图1是显示根据本专利技术的优选实施方式的在燃料电池启动完成后 的控制顺序的流程图2是显示直到燃料电池的启动完成为止的顺序的流程图3是示出包括燃料电池和电能存储装置的混合动力车辆的电网 的示意图，根据本专利技术的应用于该电网；且图4示出根据本专利技术的所应用的实际驾 驶测试数据。应该理解的是，附图不必然呈比例，而只是表示用于说明本专利技术 的基本原理的各种优选特征的简化表示。包括例如特定尺寸、方向、 位置和形状的本文所公开的本专利技术的特定设计特征，将通过特定应用 和使用环境被部分地确定。具体实施例方式现在将参照本专利技术的优选实施方式详细说明，其实施例在以下附 图中举例说明，其中类似的参考数字表示类似的元件。以下说明实施 方式从而通过参照附图来解释本专利技术。参考图3，对燃料电池-电能存储装置混合动力车辆的电网进行说 明。燃料电池-电能存储装置混合动力车辆包括供电装置，该供电装置包括燃料电池10、辅助电源、低电压电能转换器(LDC) 12、和12V 辅助蓄电池14。该车辆进一步包括连接到供电装置上的燃料电池辅助 设备(balance of plant, BOP) 18、电动机20、电动机控制单元(MCU) 22、燃料电池继电器24和MCU继电器26。辅助电源表示例如超级电容、高电压蓄电池等的电能存储装置16， 并且被连接到初始充电设备30上。低电压电能转换器(LDC) 12是一种将电能转换为低电压的器件， 该低电压用于操作使用12V辅助蓄电池14的电能的元件。由于在车辆 操作过程中元件持续消耗电能，其以低电压对辅助蓄电池14进行充电。为了启动燃料电池10，应操作例如鼓风机、氢气环流风机、抽水 泵等的高电压燃料电池BOP 18，并且燃料电池10中产生的电压与高 电压燃料电池BOP18的电压具有相同的水平，例如，电压范围从250 V到450V。为了动力辅助和再生制动，电动机20和反相器被直接连接到燃料 电池10上，并且通过初始充电设备30将电能存储装置16连接到燃料 电池10上。另外，在主汇流排终端安装用于开关电能的多种继电器，例如燃 料电池继电器24和MCU继电器26。另外，设置了阻塞二极管28以 防止反向电流流向燃料电池10。初始充电设备30是一种BUCK型转换器，其具有与主继电器32 分离并且设置在燃料电池10和电能存储装置16之间的电路。初始充 电设备30用于通过防止过流流过绝缘栅双极晶体管(IGBT) 34的占 空比控制来防止主继电器32的粘附(sticking),并且对电能存储装置 16进行充电。当燃料电池10和电能存储装置16的两端的电压变为彼此相等时， 停止IGBT 34的操作，并打开主继电器32以使得燃料电池10和电能 存储装置16直接连接。参考数字36表示用于保护内部电容器的超级电容器截止继电器。 下文中，将说明具有上述配置的燃料电池-电能存储装置混合动力车辆中的燃料电池的启动顺序。图2是显示直到燃料电池的启动完成为止的顺序的流程图。由低电压电能转换器(LCD) 12的升压(boost)来启动燃料电池 10。然而，如果辅助蓄电池14不正常或者如果需要大量的初始启动能 量(例如在冷启本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制燃料电池车辆的方法，所述方法包括：　产生基于燃料电池启动完成后的加速踏板下压值所计算的扭矩（Ｔ↓［ＡＣＣＥＬ］），并进入燃料电池单一模式；　对基于加速踏板下压值所计算的所述扭矩（Ｔ↓［ＡＣＣＥＬ］）进行扭矩限制控制；　 　当车辆在所述燃料电池单一模式下通过所述扭矩限制控制而缓慢移动时，进行从所述燃料电池到电能存储装置的充电；以及　当所述燃料电池和所述电能存储装置之间的电压差在预定范围内时，通过主继电器将所述燃料电池直接连接到所述电能存储装置以进入混 合模式。

【技术特征摘要】
KR 2008-2-29 10-2008-00187221. 一种控制燃料电池车辆的方法，所述方法包括产生基于燃料电池启动完成后的加速踏板下压值所计算的扭矩(TACCEL)，并进入燃料电池单一模式；对基于加速踏板下压值所计算的所述扭矩(TACCEL)进行扭矩限制控制；当车辆在所述燃料电池单一模式下通过所述扭矩限制控制而缓慢移动时，进行从所述燃料电池到电能存储装置的充电；以及当所述燃料电池和所述电能存储装置之间的电压差在预定范围内时，通过主继电器将所述燃料电池直接连接到所述电能存储装置以进入混合模式。2. 如权利要求1所述的方法，其中在直接连接所述燃料电池和所 述电能存储装置之前，根据连接在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：权相旭，全淳一，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]