[发明专利]一种功率跟随型燃料电池整车能量管理控制方法

说明书

本发明公开了一种功率跟随型燃料电池整车能量管理控制方法，属于燃料电池混合动力汽车技术领域，针对目前的燃料电池整车能量管理控制方法无法根据动力电池SOC和驾驶员功率需求控制动力电池和燃料电池在最优效率区间之内进行工作，影响电池寿命和经济性的问题。本发明充分利用了燃料电池和动力电池的特性，根据整车功率需求和动力电池实时荷电状态来对应控制燃料电池的实际输出功率，保证二者均工作在最优区间，在动力电池不同荷电状态区间对燃料电池功率进行滤波和斜率限制保证了整个工况中动力电池的多充或多放和避免燃料电池输出功率的大幅值频繁波动，也增加了燃料电池的耐久性。

技术领域

本发明属于燃料电池混合动力汽车技术领域，涉及一种针对燃料电池和动力电池的的能量进行协调分配的方法，具体为功率跟随型燃料电池整车能量管理控制方法。

背景技术

在石油资源的日益缺乏及环保法规的越发严格的今天，各国都在大力发展新能源汽车，而作为在应用环节里真正意义上零排放的清洁能源，氢燃料电池有其独到优势。燃料电池汽车不仅能够在燃料上实现对汽油的完全代替，而且具备能量转换效率高、加氢时间短，续航里程长等优势。

燃料电池混合动力汽车能量管理控制策略是燃料电池控制系统的关键技术。燃料电池汽车能量来源包括燃料电池和能量储存器，这个能量储存器可以是动力电池或超级电容，通过能量控制算法实时协调分配燃料电池和能量储存器的功率输出，减少燃料电池发动机的负载功率波动，优化发动机的工作区间并最大程度回收制动能量，实现整车动力系统经济性最优。

针对燃料电池能量管理技术，有以下几种控制方法：

中国专利1(CN104002804B)中公开了一种用于燃料电池混合动力的能量控制方法，实时获取车辆状态数据，根据庞特里亚金最小值原理计算得到预存数据表，根据车辆数据查表实时获取电机扭矩需求和DCDC电流最优值。

中国专利2(CN101612939B)中公开了一种控制燃料电池的输出以改善燃料电池混合动力车的燃料效率的方法，燃料电池以最佳效率点恒定功率运行，如果蓄能装置输出或能量不足，则直接连接燃料电池和蓄能装置，并且当停车或者低动力运行期间蓄能装置的能量水平增加时，停止燃料电池的动力生成，使得燃料电池集中在最佳效率点运行。

中国专利文3(CN105313710A)公开了一种燃料电池混合动力汽车控制系统的控制方法。所述燃料电池混合动力汽车系统包括燃料电池组、升压逆变器、蓄电池组和电动机。所述方法混合动力汽车不同的运行工况，由上位机通讯模块给出功率指令，系统控制模块根据燃料电池、蓄电池和交流侧输出功率上一时刻的匹配程度，计算得到燃料电池需输出的功率，蓄电池检测模块检测蓄电池的荷电量等信息，由系统控制模块计算决定是否给蓄电池充电，来控制蓄电池的充放电。

对于上述专利文献所公开的控制方法，均没有设定和明确动力电池SOC相关限值的设定原则和根据车辆实时状态动态自适应调整SOC目标值，无法控制动力电池在最优效率区间之内进行充放电；另外，均没有考虑对燃料电池的功率请求信号进行平滑处理，燃料电池的负载频繁且较大幅值的波动会降低其耐久性和输出效率。另外，均没有设定跛行模式，燃料电池的氢气不足或者出现故障时，会导致车辆不能行驶，降低了系统的可靠性。专利文献1的控制方法中，只考虑了针对每个SOC和整车需求功率的map点下的DCDC最优功率，没有考虑SOC平衡，会导致动力电池过充或过放；专利文献2的控制方法中，燃料电池会随着动力电池电量的升高和降低频繁起停机，降低耐久性；专利文献3的控制方法中，只公布了几种车辆模式，没有说明具体的实施控制算法，不利于实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池混合动力汽车的功率跟随型能量管理控制算法，通过实时识别动力电池SOC和驾驶员功率需求，尽量使燃料电池和动力电池各自工作在高效率区间，同时减少燃料电池的功率波动，从而提高总成的寿命和整车的经济性。