CN106183886B - 用于燃料电池混合动力车的电力分配的系统和方法 - Google Patents

用于燃料电池混合动力车的电力分配的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于燃料电池混合动力车的电力分配的系统和方法，该方法包括以下步骤：由控制器测量燃料电池的电流‑电压性能；基于燃料电池的电流‑电压性能，由控制器确定燃料电池的劣化状态；以及在确定步骤之后，根据燃料电池的劣化状态，由控制器可变地调整电池充电定时、电池辅助量、电池充电量、以及电池辅助定时。

Description

用于燃料电池混合动力车的电力分配的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于电力分配的系统和方法，根据燃料电池混和动力车的燃料电池的劣化状态来调整电池补偿逻辑，以实现预期的加速性能。
背景技术
燃料电池车利用燃料电池的电力由电动机驱动。在产品的早期阶段，燃料电池具有较高的电流-电压性能，用以获得预期的加速性能(例如，加速意图)。然而，由于外部环境、行驶条件等因素，燃料电池会随着时间而劣化。因此，电流-电压性能随着劣化的增加而降低，因而在相同电压下产生低电流，并产生低输出。由于在相同电压下产生低电流，因此在使用现有的电力分配逻辑时，燃料电池的劣化会增大，因而驾驶者不会获得相同的加速性能，并且驾驶感觉也会根据燃料电池的劣化程度而有所不同。
上面已提供的作为现有技术的相关内容，仅仅是为了有助于理解本发明的背景，而不应被认为是本领域技术人员已知的现有技术信息。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于燃料电池混合动力车的电力分配的系统和方法，即使在燃料电池发生劣化的情况下，该系统和方法也能够根据燃料电池车中的燃料电池的劣化状态，来执行燃料电池的电力补偿，从而实现预期的加速性能。
根据本发明的示例性实施例，一种用于燃料电池混合动力车的电力分配的方法可包括：测量燃料电池的电流-电压性能；根据燃料电池的电流-电压性能，确定燃料电池的劣化状态；在进行上述确定步骤之后，根据燃料电池的劣化状态，可变地调整电池充电定时、电池辅助量、电池充电量、以及电池辅助定时。
当燃料电池的电流-电压性能等于或大于第一参考性能时，燃料电池的劣化状态可被确定为良好级别(sufficient stage)；当燃料电池的电流-电压性能小于第一参考性能且等于或大于第二参考性能时，燃料电池的劣化状态可被确定为普通级别；当燃料电池的电流-电压性能小于第二参考性能时，燃料电池的劣化状态可被确定为劣化级别。
在可变调整步骤中，可根据燃料电池的劣化状态来改变目标充电状态(SOC)和允许放电区域，从而可变地调整电池充电定时。此外，在可变调整步骤中，可通过根据燃料电池的劣化状态来改变电池辅助转矩增益和电池辅助增益，从而可变地调整电池辅助量。可根据燃料电池的劣化状态来改变电池SOC调节增益，从而可变地调整电池充电量。此外，可根据燃料电池的劣化状态来改变电池辅助进入电压，从而可变地调整电池辅助定时。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，将会更清楚地理解本发明的上述及其他目的、特征和优点，其中：
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于燃料电池混合动力车的电力分配的方法的示例性流程图；
图2是示出根据本发明示例性实施例，对于燃料电池每种电流-电压性能的劣化状态的示意图；
图3是示出根据本发明示例性实施例，对于燃料电池每种劣化状态的目标SOC和允许放电区域的示意图；以及
图4是示出根据本发明示例性实施例，对于燃料电池每种劣化状态的电池辅助进入电压的示意图。
具体实施方式
可以理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他相似术语包括一般的机动车辆，例如客运汽车，包括运动型多用车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船和艇在内的水运工具、航空器，等等，并且包括混合动力交通车辆、电动车辆、插电式混合电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源取得的燃料)。本文所提到的混合动力车辆是指使用两种或多种动力源的车辆，例如汽油和电力混合动力车辆。
虽然示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但应当理解，示例性处理也可由一个或多个模块来执行。此外，应当理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为存储模块，并且处理器被专门配置为执行所述模块，以执行将在下文进一步描述的一个或多个处理。
此外，本发明的控制逻辑可体现为包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读媒介。计算机可读介质的示例包括，但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROMs、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质例如由远程信息处理服务器或控制局域网(CAN：Controller Area Network)以分布式方式存储和执行。
本文所使用的术语是仅为了说明特定实施例的目的，而无意限制本发明。如本文所使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”也用来包括其复数形式，除非上下文中另外明确指出。还可理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指明所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何和所有组合。
除非从上下文中明确指出或可以明显看出，否则如本文所使用的术语“约”可以理解为在本技术领域公差范围内，例如均值的2倍标准差内。“约”可以理解为所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％范围内。除非在上下文中另外明确指出，文中所提供的所有的数值都可由术语“约”来限定。
下文中，将参考附图，对根据本发明示例性实施例的用于燃料电池混合动力车的电力分配的方法进行描述。
图1是示出根据本发明示例性实施例的用于燃料电池混合动力车的电力分配的方法的示例性流程图，图2是示出根据本发明示例性实施例，对于燃料电池的每种电流-电压性能的劣化状态的示意图，图3是示出根据本发明示例性实施例，对于燃料电池的每种劣化状态的目标SOC和允许放电区域的示意图，以及图4是示出根据本发明示例性实施例，对于燃料电池的每种劣化状态的电池辅助进入电压的示意图。下文所描述的方法可通过具有处理器和存储器的控制器来执行。此外，可利用传感器来确定劣化状态。
参考图1至4，用于燃料电池混合动力车的电力分配的方法可包括：测量燃料电池的电流-电压性能(S100)；根据燃料电池的电流-电压性能，确定燃料电池的劣化状态(S120)；以及在上述确定步骤(S120)之后，根据燃料电池的劣化状态，可变地调整电池充电定时、电池辅助量、电池充电量以及电池辅助定时(S130)。
在产品的早期阶段，燃料电池具有较高的电流-电压性能，以便能够获得预期的加速性能(例如，执行加速性能意图)。然而，随着燃料电池劣化程度的增加，电流-电压性能会降低，因此，即使输入大约相同的电压，也可能会输出低电流。换言之，由于根据燃料电池的劣化状态，燃料电池的输出可能会减小，因此根据本发明的示例性实施例，可通过根据燃料电池的劣化状态，来调整燃料电池和电池的电力分配，从而实现相同的预期加速性能。
尤其是，燃料电池混合动力车一般可通过电动机利用燃料电池的输出来驱动，并且当预期的加速性能通过燃料电池的输出而未能实现(例如，加速意图未被实现)时，可以执行燃料电池和电池同时驱动电动机的电力辅助模式。根据本发明的示例性实施例，可根据燃料电池的劣化状态，可变地调整电力辅助模式进入定时(entry timing)、辅助量、电池的充电定时以及充电量，以实现预期的驱动动力。
当燃料电池的电流-电压性能等于或大于第一参考性能时，燃料电池的劣化状态可被确定为良好级别；当燃料电池的电流-电压性能小于第一参考性能，并且等于或大于第二参考性能时，燃料电池的劣化状态可被确定为普通级别；以及当燃料电池的电流-电压性能小于第二参考性能时，燃料电池的劣化状态被确定为劣化级别。
第一参考性能可被设置成具有大于第二参考性能的电流-电压性能。如图2所示，可根据燃料电池的电流-电压性能中的变化，来确定燃料电池的劣化状态。换言之，当燃料电池的电流-电压性能被形成为大于第一参考性能曲线时，可将燃料电池的电流电压特性确定为良好，并且燃料电池的电流-电压性能被形成为小于第二参考性能的曲线时，燃料电池的电流电压特性会降低，并且可被确定为燃料电池劣化。当燃料电池的电流-电压性能被形成为处于第一参考性能曲线和第二参考性能曲线之间时，可将燃料电池的电流电压特性确定为普通级别。
因此，燃料电池可分为三种劣化状态，并且燃料电池和电池的电力分配量和电力分配定时可相应地可变设置，以便即使当燃料电池发生劣化时，也能实现相同的预期驱动输出。尤其是，当燃料电池的电流被包含在预设电流范围内预定时间时，可执行上述确定(S120)，这是为了不在没有电池辅助的燃料电池低输出的情况下进行燃料电池劣化的确定，而是以电池辅助开始的区间为起点，仅在预设电流范围内进行劣化确定。此外，在预定的时间过去时，可确定劣化级别，因而可更准确地确定燃料电池的劣化状态(S110)。当燃料电池的电流不被包含在预设电流范围内预定时间时，可重复进行燃料电池的电流-电压性能的测量(S100)。
同时，根据本发明的示例性实施例，在可变调整步骤中(S130)，可以根据燃料电池的劣化状态来改变目标SOC和允许放电区域，从而可变地调整电池充电定时(S131)。目标SOC是电池所跟踪的电池的SOC值，并且当电池的SOC等于或大于目标SOC时，可诱发放电，并且当电池的SOC小于目标SOC时，可诱发充电，从而使得电池的SOC可追踪目标SOC。例如，与当燃料电池的劣化状态处于良好级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于普通状态时，目标SOC可被设置得更大；并且与当燃料电池的劣化状态处于普通级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于劣化级别时，目标SOC可被设置得更大(例如，可被设置为增大)，以便更快地启动电池充电。
此外，允许放电区域是这样的区域，在该区域中电池可被放电，并且如图3所示，与当燃料电池的劣化状态处于良好级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于普通级别时，允许放电区域的参考下限可被设置得更大(例如，可被增大)；并且与当燃料电池的劣化状态处于普通级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于劣化级别时，允许放电区域的参考下限可被设置得更大。换言之，为了响应确定出燃料电池发生劣化，电池的允许放电区域的参考下限可被设置得更大(例如，可被增大)，因此可更快地进行电池充电。
此外，在可变调整步骤中(S130)，可根据燃料电池的劣化状态来改变电池辅助转矩增益和电池辅助增益，从而可变地调整电池辅助量(S133)。电池辅助转矩增益可以是与驾驶者需求转矩成正比的增益，并且随着该值增加，电池辅助量也会增加。此外，电池辅助增益可以是电池辅助量的增益，并且随着该值增加，电池辅助量也会增加。例如，与当燃料电池的劣化状态处于良好级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于普通级别时，电池辅助转矩增益和电池辅助增益可被设置得更大(例如，被增大)；并且与当燃料电池的劣化状态处于普通级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于劣化级别时，电池辅助转矩增益和电池辅助增益可被设置得更大(例如，被增大)。换言之，为了响应确定出燃料电池发生劣化，电池辅助量可被设置得更大(例如，被增大)。
此外，在可变调整步骤中(S130)，可根据燃料电池的劣化状态来改变电池SOC调节增益，从而可变地调整电池充电量。电池SOC调节增益可以是用于估计目标SOC的高电压电池充电增益，并且随着该值增大，电池充电量也增大。例如，与当燃料电池的劣化状态处于良好级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于普通级别时，电池SOC调节增益可被设置成增大；以及与当燃料电池的劣化状态处于普通级别时相比，当燃料电池的劣化状态处于劣化级别时，电池SOC调节增益可被设置成增大。换言之，为了响应确定出燃料电池发生劣化，电池充电量可被设置成增大，因此，可更快地进行电池充电，从而增大充电效率。
此外，在可变调整步骤中(S130)，可根据燃料电池的劣化状态，来改变电池辅助进入电压，从而可变地调整电池辅助定时(S137)。电池辅助进入电压可以是进入电力辅助模式的一个条件，在该电力辅助模式下，燃料电池和电池同时驱动电动机，并且当燃料电池电压被设置为等于或小于预定电压时，可执行电力辅助模式。预定电压可被设置成电池辅助进入电压。
尤其是，当燃料电池的劣化状态处于普通级别时，电池辅助进入电压可被设置成增大，并且当燃料电池的劣化状态处于劣化级别时，电池辅助进入电压可被设置成减小。如图4所示，在良好级别的情况下，电池辅助进入电压可被设置成第一进入电压；在普通级别的情况下，电池辅助进入电压可被设置成第二进入电压；在劣化级别的情况下，电池辅助进入电压可被设置成第三进入电压，因此当燃料电池的劣化状态较为严重时，电池辅助定时可被设置成更快，从而保持燃料电池混合动力车的驱动电力。
根据如上配置的燃料电池混合动力车的电力分配的方法，即使在燃料电池发生劣化的情况下，也能够通过实现预期的加速性能，来提高车辆的市售性。
虽然已经示出并描述了本发明的相关具体示例性实施例，然而对于本领域技术人员来说，很明显，在不背离如权利要求所限定的本发明的构思和范围的情况下，还可以对本发明进行各种变型和改变。

Claims (12)

1.一种用于燃料电池混合动力车的电力分配的方法，包括以下步骤：
由控制器测量燃料电池的电流-电压性能；
基于所述燃料电池的电流-电压性能，由所述控制器确定所述燃料电池的劣化状态；以及
在确定步骤之后，根据所述燃料电池的劣化状态，由所述控制器可变地调整电池充电定时、电池辅助量、电池充电量、以及电池辅助定时，
其中在可变调整步骤中，根据所述燃料电池的劣化状态，来改变电池辅助转矩增益和电池辅助增益，从而可变地调整所述电池辅助量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述燃料电池的电流-电压性能等于或大于第一参考性能时，所述燃料电池的劣化状态被确定为良好级别；当所述燃料电池的电流-电压性能小于所述第一参考性能且等于或大于第二参考性能时，所述燃料电池的劣化状态被确定为普通级别；当所述燃料电池的电流-电压性能小于所述第二参考性能时，所述燃料电池的劣化状态被确定为劣化级别。
3.根据权利要求2所述的方法，其中当所述燃料电池的电流被包含在预设电流范围内持续预定时间时，执行确定步骤。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在可变调整步骤中，根据所述燃料电池的劣化状态，来改变目标充电状态SOC和允许放电区域，从而可变地调整所述电池充电定时。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在可变调整步骤中，根据所述燃料电池的劣化状态，来改变电池充电状态SOC调节增益，从而可变地调整所述电池充电量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在可变调整步骤中，根据所述燃料电池的劣化状态，来改变电池辅助进入电压，从而可变地调整所述电池辅助定时。
7.一种用于燃料电池混合动力车的电力分配的系统，包括：
存储器，被配置成存储程序指令；以及
处理器，被配置成执行所述程序指令，所述程序指令当被执行时被配置为：
测量燃料电池的电流-电压性能；
根据所述燃料电池的电流-电压性能，确定所述燃料电池的劣化状态；并且
在确定步骤之后，根据所述燃料电池的劣化状态，可变地调整电池充电定时、电池辅助量、电池充电量、以及电池辅助定时，其中在可变调整中，根据所述燃料电池的劣化状态，来改变电池辅助转矩增益和电池辅助增益，从而可变地调整所述电池辅助量。
8.根据权利要求7所述的系统，其中当所述燃料电池的电流-电压性能等于或大于第一参考性能时，所述燃料电池的劣化状态被确定为良好级别；当所述燃料电池的电流-电压性能小于所述第一参考性能且等于或大于第二参考性能时，所述燃料电池的劣化状态被确定为普通级别；当所述燃料电池的电流-电压性能小于所述第二参考性能时，所述燃料电池的劣化状态被确定为劣化级别。
9.根据权利要求8所述的系统，其中当所述燃料电池的电流被包含在预设电流范围内持续预定时间时，执行确定步骤。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述程序指令当被执行时还被配置为：
通过根据所述燃料电池的劣化状态，来改变目标充电状态SOC和允许放电区域，从而可变地调整所述电池充电定时。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述程序指令当被执行时还被配置为：
根据所述燃料电池的劣化状态，来改变电池充电状态SOC调节增益，从而可变地调整所述电池充电量。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述程序指令当被执行时还被配置为：
根据所述燃料电池的劣化状态，来改变电池辅助进入电压，从而可变地调整所述电池辅助定时。
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