[发明专利]一种燃料电池汽车的能量管理控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池汽车的能量管理控制方法，包括燃料电池、超级电容、电机和能量管理控制器，所述燃料电池和超级电容通过能量管理控制器给电机提供电能，所述燃料电池通过能量管理控制器给超级电容充电，所述能量管理控制器分别接收电机、燃料电池和超级电容的信号；能量管理控制器根据燃料电池内氢气剩余量和超级电容的剩余电量SOC值分为五个状态，且状态与状态之间状态转移，根据各个状态控制燃料电池和超级电容功率输出。有益效果：本发明可以有效降低燃料电池的功率变化，有效提升了燃料电池电动汽车的经济性；本发明的控制策略计算过程简单，可以嵌入控制器芯片中；本发明对车辆的经济性、动力性及部件的使用寿命进行了综合提升。

技术领域

本发明涉及一种汽车能量管理控制方法，特别涉及一种由超级电容和燃料电池组成的燃料电池汽车的能量管理控制方法，属于燃料电池技术领域。

背景技术

为了解决汽车温室气体排放过多的问题，燃料电池电动汽车技术开始越来越受到大众的关注。在采用燃料电池与超级电容混合的汽车中，多电源的能量管理成为一个核心问题。现阶段的车载能量管理技术多采用基于确定规则的策略，该策略虽然不需要提前知道路况信息，但是很难使整车获得最佳的经济性并且部件的耐久性也难以得到保证。先进的控制策略如神经网络控制等人工智能控制算法代码复杂、交叉编译过程占用大量的计算资源，难以在车载芯片上应用。

燃料电池在使用过程中存在严重的寿命衰退问题。燃料电池在使用过程中频繁启停、变载、怠速运行、过载运行都会大大加速燃料电池寿命的衰退。燃料电池动汽车能量管理策略的制定应当重点考虑燃料电池性能衰退的问题。但是，延长能源部件使用寿命的同时必然会导致更高的能量消耗，因此必须平衡整车经济性和部件寿命问题。而现阶段燃料电池能量管理方面的专利还大多仅考虑整车经济性的问题，忽略了部件使用寿命的保护。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提出一种可以有效地减少燃料电池性能衰退并提高燃料电池运行效率的燃料电池汽车的能量管理控制方法。

技术方案：一种燃料电池汽车的能量管理控制方法，包括燃料电池、超级电容、电机和能量管理控制器，所述燃料电池和超级电容通过能量管理控制器给电机提供电能，所述燃料电池通过能量管理控制器给超级电容充电，所述能量管理控制器分别接收电机、燃料电池和超级电容的信号；能量管理控制器根据燃料电池内氢气剩余量和超级电容的剩余电量SOC值分为五个状态，且状态与状态之间根据燃料电池内氢气剩余量和超级电容的剩余电量SOC值进行状态转移，根据各个状态控制燃料电池和超级电容功率输出。

对于燃料电池而言，耐久性及经济性是主要考虑对象，即减少燃料电池的启停、变载、怠速、过载循环以及维持燃料电池在高效点输出。通过限制燃料电池的输出功率避免进入怠速及过载状态，设置车辆短时间制动时燃料电池不进入怠速循环或者关机状态，而是继续输出能量给超级电容充电。因此当燃料电池启动后仅需考虑变载对燃料电池寿命产生的影响。为了确保所设计的能量管理能够适应不同的驾驶条件，燃料电池能够在高效区域工作，所述能量管理控制器内部集成了一个根据氢气剩余量和超级电容剩余电量SOC制定的有限的状态机，有限状态机分为五个状态，且状态与状态之间根据触发条件进行状态转移。

本发明可以有效降低燃料电池的功率变化，同时避免燃料电池在过载、怠速循环下运行，燃料电池一旦启动后不会频繁起停；燃料电池性能衰退被大大降低；可以有效利用超级电容高功率密度的特点，保证燃料电池输出功率平稳的同时，又可以约束燃料电池的输出功率稳定在高效点附近，有效提升了燃料电池电动汽车的经济性；本发明首次对车辆的经济性、动力性及部件的使用寿命进行了综合提升。

优选项，所述五个状态以及状态之间的转移条件如下：

状态0：燃料电池内的氢气全部消耗完，且超级电容的剩余电量SOC≤10或者长时间停车，超级电容目标输出功率P_uc与燃料电池目标输出功率P_fc都为0，即P_uc＝0，P_fc＝0；