[发明专利]一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法

权利要求书

1.一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，所述的动力系统包括整车控制器、空调、燃料电池、燃料电池控制器、蓄电池、蓄电池控制器、电机和电机控制器，所述的整车控制器通过I/O接口分别连接蓄电池、燃料电池、电机和空调，所述的整车控制器、燃料电池控制器、蓄电池控制器和电机控制器通过CAN线相互通信连接，所述的燃烧电池通过氢路连接有氢气罐，其特征在于，该控制方法在燃料电池和电机控制器间增设DC/DC变换器，所述的DC/DC变换器与整车控制器连接，该控制方法具体包括：

能量管理控制子方法：根据驾驶员的驾驶意图估计整车的能量需求，并根据燃料电池的输出特性和蓄电池的SOC情况调整DC/DC变换器的输出电流控制燃料电池和蓄电池的输出功率；

冷启动控制子方法：通过控制蓄电池的充放电、空调的开启，并发送驾驶员指令，配合燃料电池控制器在冷环境下停止或启动燃料电池；

故障诊断及容错处理子方法：通过分析处理整车控制器接收的状态信号实现故障诊断，并实时输出诊断结果，同时，进行容错处理；

氢气和电安全控制子方法：通过实时监控氢气罐、氢路和高压电路的状态对氢气罐、氢路和高压电路进行安全控制。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的能量管理控制子方法具体包括以下步骤：

101)通过基于蓄电池电流、SOC双闭环反馈的动力系统功率平衡控制算法控制蓄电池的SOC值处于最佳状态；

102)根据加速踏板信号计算出驱动电机目标转矩，并根据当前蓄电池的SOC值和燃料电池的工作状态，计算DC/DC变换器应输出电流的大小，并根据输出电流控制燃料电池和蓄电池的输出功率分配。

3.根据权利要求2所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的基于蓄电池电流、SOC双闭环反馈的动力系统功率平衡控制算法具体为：

根据期望SOC和蓄电池实际SOC的差值计算期望电流，将蓄电池实际电流和期望电流进行比较，并以电机负载为扰动和前馈补偿，计算蓄电池电流的控制量传输给蓄电池控制器，蓄电池控制器控制蓄电池的输出电流和SOC值。

4.根据权利要求3所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的期望SOC为50％。

5.根据权利要求1所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的冷启动控制子方法包括停机控制和启动控制两个部分，所述的停机控制具体为：

201)整车控制器接收冷停机指令并向燃料电池控制器发送停机信号，燃料电池控制器根据整车功率需求调整燃料电池输出功率向蓄电池充电，使蓄电池SOC值达到期望SOC；

202)燃料电池控制器进行燃料电池吹扫除水；

所述的启动控制具体为：

301)整车控制器接收冷启动指令并向燃料电池控制器发送启动信号，同时控制高压电路上电，以提供加热融冰所需的电能；

302)燃料电池控制器控制燃料电池怠速运行，当燃料电池堆的温度达到预定温度后，冷启动结束。

6.根据权利要求1所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的冷环境指温度低于0℃的环境。

7.根据权利要求1所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的故障诊断及容错处理子方法具体为：

401)整车控制器通过CAN线或I/O接口实时接收动力系统中各零部件控制器的状态信号；

402)根据状态信号判断各零部件是否存在故障，并对故障进行分级，并根据故障诊断结果进行容错处理。

8.根据权利要求7所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的故障的类型包括燃料电池质子交换膜的湿度异常、动力蓄电池内阻异常、电机退磁和DC/DC电感异常。

9.根据权利要求1所述的一种高可靠性燃料电池轿车动力系统控制方法，其特征在于，所述的氢气和电安全控制子方法包括氢气安全控制和电安全控制，所述的氢气安全控制具体为：根据氢气罐的压力、温度、氢气浓度以及是否发生碰撞情况实现过压保护、高温保护、碰撞保护、低压报警以及泄露检测与控制；

所述的电安全控制具体为：根据电源正、负极对地的绝缘电阻判断高压电路是否存在漏电，若是，则根据漏电大小做出不同级别的报警。