CN109671964B - 用于燃料电池的低流量控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃料电池的低流量控制方法包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式；当确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段；以及根据低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量。

Description

用于燃料电池的低流量控制方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于燃料电池的低流量控制方法和系统，并且更具体地，涉及一种如果燃料电池的电流要求量较低，则控制燃料电池的发电的方法和系统。
背景技术
应用于燃料电池电动车辆的燃料电池系统包括：燃料电池组，用于通过反应气体的电化学反应来生成电能；氢气供应装置，用于向燃料电池组供应用作燃料的氢气；空气供应装置，用于向燃料电池组供应包括用作电化学反应所必需的氧化剂的氧气的空气；以及热管理系统，将热量(即，燃料电池组的电化学反应的副产物)排出到外部，以最佳地控制燃料电池组的操作温度并且执行水管理功能。
通常，燃料电池系统包括：燃料电池组，用于通过从氢气与氧气之间的电化学反应生成的电力来供电；以及高压蓄电池，其可以利用由燃料电池组产生的电力进行充电，或者进行放电以向电动机供电。
图1(相关技术)是示出在正常状态下控制燃料电池的常规方法的流程图。
参考图1，燃料电池电动车辆通常根据加速器等的输入来计算驾驶员要求的扭矩(步骤S110)，并且计算电动机所需功率(步骤S120)。可以通过从电动机所需电流中减去高压蓄电池的辅助电流来计算燃料电池的电流要求量(步骤S130)。
由于电动机所需功率是通过将电动机所需电流乘以主总线端子的电压而获得的值，因此可以通过将电动机所需功率除以主总线端子的电压来计算电动机所需电流。
特别地，由于高压蓄电池的辅助电流是在假设高压蓄电池放电以补充电动机所需功率的状态下定义的，因此，在高压蓄电池具有不足的荷电状态(SOC)并且进行充电的状态下，高压蓄电池的辅助电流为负值，并且因此可以通过将高压蓄电池的充电电流与电动机所需电流相加来计算燃料电池的电流要求量。
根据计算出的燃料电池的电流要求量，计算供应到燃料电池组的空气的流量(步骤S140)。特别地，为了向燃料电池组供应计算出的空气流量，可以向设置在向燃料电池组供应空气的空气供应管线上的鼓风机发出指令，使得控制鼓风机的RPM。
由此，根据供应到燃料电池组的空气的流量来计算燃料电池组的可用功率(步骤S150)，并且通过将蓄电池的可用功率与燃料电池组的可用功率相加来计算电动机的可用功率(步骤S160)。
然而，如果由燃料电池组生成的燃料电池的电流要求量是指定水平以上，则恰当地执行这种控制。如果燃料电池的电流要求量低于指定水平，则燃料电池组暴露于接近开路电压(OCV)的高电压，并且因此燃料电池组的耐久性可能降低，并且当鼓风机被控制为供应少量空气时，发电的功耗增加，因此燃料效率可能降低。此外，没有恰当地实现驾驶员要求扭矩，并且因此驾驶性能可能降低。
已经提供了以上描述以帮助理解本发明的背景，并且不应将其解释为本领域技术人员已知的常规技术。
发明内容
本发明提供一种通过在供应到燃料电池的空气的低流量状态下的最优控制来控制空气供应和功率分配的方法和系统。
根据本发明的方面，上述和其它目的可以通过提供一种用于燃料电池的低流量控制方法来实现，该方法包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式；当确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段；以及根据低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量。
确定燃料电池是否进入低流量控制模式可以包括计算燃料电池的电流要求量，并且如果计算出的燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则可以确定燃料电池进入低流量控制模式。
确定燃料电池是否进入低流量控制模式还可以包括监测高压蓄电池的荷电状态(SOC)，并且如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则可以确定燃料电池进入低流量控制模式。
在燃料电池进入低流量控制模式之后，如果高压蓄电池的SOC为预定第一SOC以下，并且因此燃料电池从低流量控制模式解除，则当高压蓄电池的SOC高于预定第二SOC时，燃料电池可以重新进入低流量控制模式。
低流量控制操作的划分可以包括计算电动机所需功率，并且可以根据计算出的电动机所需功率来将低流量控制操作划分为多个阶段。
低流量控制操作的划分可以包括监测燃料电池电动车辆的速度，并且可以根据监测到的燃料电池电动车辆的速度来将低流量控制操作划分为多个阶段。
在燃料电池的发电量的控制中，可以控制供应到燃料电池的空气量。
在低流量控制操作的划分中，根据燃料电池电动车辆的行驶状态，低流量控制操作可以划分为三个阶段，并且在燃料电池的发电量的控制中，可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机的RPM。
如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第一阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。
如果由高电压配件消耗的功率是预定功率以上，则可以控制鼓风机在通过将规定值与取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM相加而获得的RPM下操作。
如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第二阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于燃料电池的电流要求量的预定RPM下操作。
可以准备取决于燃料电池的电流要求量的多个预定RPM，并且可以控制鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从预定RPM中选择的一个RPM下操作。
如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第三阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于电动机所需电流的预定RPM下操作。
可以准备取决于电动机所需电流的多个预定RPM，并且可以控制鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从预定RPM中选择的一个RPM下操作。
在燃料电池的发电量的控制中，以预定周期，燃料电池可以进入恢复模式并持续预定时间，然后可以再次根据低流量控制阶段控制燃料电池的发电量。
在恢复模式中，可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机，以在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。
用于燃料电池的低流量控制方法还可以包括在燃料电池的发电量的控制之后，控制高压蓄电池的充电/放电功率，并且在高压蓄电池的充电/放电功率的控制中，用于计算高压蓄电池的充电/放电功率的增益值可以根据高压蓄电池的SOC而改变。
在燃料电池的发电量的控制中，如果电动机所需功率大于燃料电池生成的功率与高压蓄电池的限制功率之和，则可以将高压蓄电池的限制功率增加预定值。
根据本发明的另一方面，提供一种用于燃料电池的低流量控制系统，包括：燃料电池；鼓风机，设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上；以及控制器，被配置为确定燃料电池是否进入低流量控制模式，在确定燃料电池进入低流量控制模式时将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并且根据低流量控制阶段来控制鼓风机的RPM。
根据本发明的另一方面，提供一种包含由处理器执行的程序指令的非瞬时性计算机可读介质，该计算机可读介质包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式的程序指令；在确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段并确定低流量控制阶段的程序指令；以及根据确定的低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量的程序指令。
附图说明
结合附图，根据以下详细描述，可以更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：
图1(相关技术)是示出在正常状态下控制燃料电池的常规方法的流程图；
图2是示出根据本发明的一个实施例的公开的低流量控制方法的流程图；
图3是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第一阶段时的鼓风机的控制图；
图4是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第二阶段时的鼓风机的控制图；
图5是示出根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第二阶段时控制鼓风机的过程的流程图；
图6是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第三阶段时的鼓风机的控制图；
图7是示出根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第三阶段时控制鼓风机的过程的流程图；
图8是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制恢复模式下的鼓风机的控制图；以及
图9是示出根据本发明的一个实施例的用于燃料电池的低流量控制系统的配置的示意图。
具体实施方式
应当理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆，包括各种小船和轮船的船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、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，源自除石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力车辆。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制本发明。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式“一个”、“一种”和“所述”也旨在包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。如本文所使用的，词语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。贯穿本说明书，除非明确相反地描述，否则词语“包括”和例如“包含”或“具有”的变体将理解为暗示包括所述元件，但不排除任何其他元件。另外，在说明书中描述的术语“单元”、“-部”、“-器”和“模块”意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件组件或软件组件和它们的组合来实施。
此外，本发明的控制逻辑可以体现为包含由处理器、控制器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介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读介质还可以分布在网络耦合的计算机系统中，使得计算机可读介质例如通过远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。
以下将详细参考本发明的各个实施例，本发明的示例在附图中示出并且在下面进行描述。尽管将结合示例性实施例描述发明，但是将理解，本描述不旨在将发明限制于示例性实施例。
可以使用词语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是元件不受这些词语的限制。这些词语仅用于区分一个元件与其他元件。例如，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以将第一元件命名为第二元件，并且类似地，可以将第二元件命名为第一元件。
在下面对实施例的描述中，应当理解，当元件“连接到”或“耦合到”另一元件时，元件可以直接连接至或直接耦合至另一元件，或者可以在这两个元件之间插接其他元件。然而，应当理解，当元件“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件时，这两个元件之间可以不插接元件。描述元件之间的关系的其它表述，即“在...之间”和“直接在...之间”以及“与...相邻”和“直接与...相邻”应当以相同的方式进行解释。
现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。尽可能地，在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。
图2是示出根据本发明的一个实施例的用于燃料电池的低流量控制方法的流程图。
参考图2，一种用于燃料电池的低流量控制方法包括：确定燃料电池是否进入低流量控制模式(步骤S240)；当确定燃料电池进入低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段；以及根据低流量控制阶段来控制燃料电池的发电量(步骤S250)。
确定燃料电池是否进入低流量控制模式(步骤S240)可以包括：计算燃料电池的电流要求量(步骤S230)，并且如果计算出的燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则确定燃料电池进入低流量控制模式。特别地，计算驾驶员要求扭矩(步骤S210)，由此计算电动机所需功率(步骤S220)，并且通过从取决于电动机所需功率的电动机所需电流中减去高压蓄电池的辅助电流来计算燃料电池的电流要求量(步骤S230)。
此外，确定燃料电池是否进入低流量控制模式(步骤S240)还可以包括：监测高压蓄电池的荷电状态(SOC)，并且如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则确定燃料电池进入低流量控制模式。
也就是说，如果在燃料电池、高压蓄电池和设置在它们之间的双向高压DC/DC转换器(BHDC)均正常操作的混合动力模式下，燃料电池的电流要求量低，并且高压蓄电池的SOC高，则需要维持燃料电池组的低发电量，并且燃料电池进入低流量控制模式。
例如，燃料电池的电流要求量低于30A并且高压蓄电池的SOC为45％以上的情况可以被设定为燃料电池进入低流量控制模式的条件。
此外，由于在燃料电池的冷启动状态下，燃料电池的发电量没有保持为低值，因此只有当不满足燃料电池的冷启动要求时，燃料电池才可以进入低流量控制模式。
另一方面，高压蓄电池的SOC低于45％的情况、燃料电池偏离混合动力模式，即处于仅FC模式(即，燃料电池电动车辆仅通过由燃料电池生成的电力来驱动的模式)的情况、或者燃料电池的电流要求量为30A以上的情况可以被设定为燃料电池从低流量控制模式解除的条件。
在燃料电池进入低流量控制模式之后，如果高压蓄电池的SOC为预定第一SOC以下，并且因此燃料电池从低流量控制模式解除，则当高压蓄电池的SOC高于预定第二SOC时，燃料电池再次进入低流量控制模式。特别地，第二SOC可以被设定为大于第一SOC。
例如，在燃料电池进入低流量控制模式之后，如果高压蓄电池的SOC低于45％，并且因此燃料电池从低流量控制模式解除，则燃料电池的发电量可以增加以对高压蓄电池充电。之后，恰好当高压蓄电池的SOC增加到45％以上时，燃料电池重新进入低流量控制模式，并且由此燃料电池进入低流量控制模块和从低流量控制模式解除被连续地重复。因此，高压蓄电池的SOC为55％以上的情况可以被设定为燃料电池进入低流量控制模式的条件。也就是说，提供了一种滞后区间。
如果燃料电池进入低流量控制模式，则低流量控制操作的划分(步骤S250)可以包括：计算电动机所需功率，并且可以根据计算出的电动机所需功率来将低流量控制操作划分为多个阶段，或者低流量控制操作的划分(步骤S250)可以包括：监测燃料电池电动车辆的速度，并且根据监测到的燃料电池电动车辆的速度来将低流量控制操作划分为多个阶段。
低流量控制操作可以基于电动机所需功率被划分为多个阶段。例如，可以将5kW、10kW和15kW设定为基准值，如果电动机所需功率低于5kW，则低流量控制操作可以对应于第一阶段，如果电动机所需功率为5kW以上并且低于10kW，则低流量控制操作可以对应于第二阶段，如果电动机所需功率为10kW以上并且低于15kW，则低流量控制操作可以对应于第三阶段。如果电动机所需功率为15kW以上，则燃料电池可以从低流量控制模式解除。
在第一阶段、第二阶段、第三阶段和低流量控制模式解除条件中设置滞后区间。特别地，如果电动机所需功率低于3kW，则可以发生从第二阶段到第一阶段的转变，如果电动机所需功率低于8kW，则可以发生从第三阶段到第二阶段的转变，并且如果电动机所需功率低于13kW，则处于低流量控制模式解除阶段的燃料电池可以重新进入低流量控制模式。
根据另一实施例，低流量控制操作可以基于燃料电池电动车辆的速度而被划分为多个阶段。例如，可以将10kph、20kph和30kph设定为基准值，如果车辆速度低于10kph，则低流量控制操作可以对应于第一阶段，如果车辆速度为10kph以上并且低于20kph，则低流量控制操作可以对应于第二阶段，并且如果车辆速度为20kph以上并且低于30kph，则低流量控制操作可以对应于第三阶段。如果车辆速度为30kph以上，则燃料电池可以从低流量控制模式解除。
以相同的方式，在第一阶段、第二阶段、第三阶段和低流量控制模式解除条件中设置滞后区间。特别地，如果车辆速度低于7kph，则可以发生从第二阶段到第一阶段的转变，如果车辆速度低于17kph，则可以发生从第三阶段到第二阶段的转变，并且如果车辆速度低于27Kph，则处于低流量控制模式解除阶段的燃料电池可以重新进入低流量控制模式。
因此，低流量控制方法和BHDC电压控制方法根据低流量控制操作的划分中的低流量控制阶段而变化(步骤S250)，使得在每个阶段中维持燃料效率并且维持驱动性能。例如，低流量控制操作根据低流量而被划分为三个阶段，使得随着低流量增加，低流量控制操作变得接近第一阶段，但是本领域技术人员将理解，低流量控制阶段的数量可以不同，并且低流量控制阶段的顺序可以颠倒。
在本发明中，第一至第三阶段被设定为使得供应到燃料电池组的空气量在从第三阶段至第一阶段的方向上减小。
在燃料电池的发电量的控制(步骤S250)中，可以控制供应到燃料电池的空气量(步骤S270)。此外，在燃料电池的发电量的控制(步骤S250)中，可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机的RPM(步骤S270)。尽管本文描述了对鼓风机的RPM的控制，但是可以控制用于向燃料电池组供应空气的空气压缩机的RPM。
如果燃料电池没有进入低流量控制模式，则燃料电池处于正常控制状态，并且因此根据以与常规方法中相同的方式，根据燃料电池的电流要求量来控制燃料电池的发电量(步骤S260)。之后，可以计算供应到燃料电池的空气量，并且由此可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机的RPM(步骤S270)。
根据所控制的鼓风机的RPM来确定燃料电池组的可用功率(步骤S280)，并且通过将蓄电池的可用功率与燃料电池组的可用功率相加来计算电动机的可用功率(步骤S290)。
图3是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第一阶段时的鼓风机的控制图。
参考图3，如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第一阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。
也就是说，在鼓风机被控制为具有最低空气流量的第一阶段中，可以控制鼓风机在取决于高压蓄电池的SOC的预定映射图中的RPM下操作。随着高压蓄电池的SOC增加，燃料电池的发电量减少，并且因此，鼓风机可以被控制为具有低RPM。例如，如图3中示例性示出的，如果高压蓄电池的SOC低于45％，则可以控制鼓风机在预定RPM(即，5500RPM)下操作，如果高压蓄电池的SOC为45％以上并且低于50％，则在4500RPM下操作，如果高压蓄电池的SOC为50％以上并且低于55％，则在3500RPM下操作，并且如果高压蓄电池的SOC为55％以上，则在2500RPM下操作。
例如，如果由高电压配件消耗的功率是预定功率以上，则可以控制鼓风机在通过将规定值与取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM相加获得的RPM下操作。具体地，如果高电压配件消耗的功率，即由于空调或PTC的操作引起消耗的功率为预定功率(例如，200W)以上，则可以控制鼓风机在通过将规定值(例如，1500RPM)与取决于预定映射图的RPM相加获得的RPM下操作。这种控制可以被限制直到高压蓄电池的SOC为55％以上。
图4是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第二阶段时的鼓风机的控制图，并且图5是示出根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第二阶段时控制鼓风机的过程的流程图。
参考图4和图5，如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第二阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于燃料电池的电流要求量的预定RPM下操作(步骤S340)。
特别地，可以将燃料电池的电流要求量定义为通过从电动机所需电流中减去高压蓄电池的辅助电流而获得的值(步骤S300)。
可以准备取决于燃料电池的电流要求量的多个预定RPM(低流量控制1(步骤S320)和低流量控制2(步骤S330))，并且可以控制鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从预定RPM中选择的一个RPM下操作(步骤S340)。
在本发明中，可以准备取决于燃料电池的电流要求量的两个预定RPM映射图(低流量控制1(步骤S320)和低流量控制2(步骤S330))，可以根据高压蓄电池的SOC来选择两个映射图中的一个(步骤S310)，并且可以控制鼓风机在所选择的取决于燃料电池的电流要求量的映射图中的RPM下操作(步骤S340)。
特别地，高压蓄电池的基准SOC可以被设定为例如50％，并且如果高压蓄电池的SOC为50％以上，则可以选择低流量控制1的映射图，并且可以控制鼓风机在所选择的取决于燃料电池的电流要求量的映射图中的RPM下操作，并且如果高压蓄电池的SOC低于50％，则可以选择低流量控制2的映射图，并且可以控制鼓风机在所选择的取决于燃料电池的电流要求量的映射图中的RPM下操作。这里，可以设置滞后区间，例如在5％内的区间，并且如果高压蓄电池的SOC低于50％，并且因此根据低流量控制2的映射图来控制鼓风机，则当高压蓄电池的SOC变为55％以上时，可以根据低流量控制1的映射图来控制鼓风机。
图6是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第三阶段时的鼓风机的控制图，并且图7是示出根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制操作对应于第三阶段时控制鼓风机的过程的流程图。
参考图6和图7，如果低流量控制操作对应于低流量控制操作的划分中的第三阶段，则在燃料电池的发电量的控制中，可以控制鼓风机在取决于电动机所需电流的预定RPM下操作(步骤S440)。
可以准备取决于电动机所需电流的多个预定RPM(低流量控制1(步骤S420)和低流量控制2(步骤S430))，可以根据高压蓄电池的SOC来选择RPM中的一个RPM(步骤S410)，并且可以控制鼓风机在所选择的RPM下操作(步骤S440)。
第三阶段中的鼓风机的控制与第二阶段中的鼓风机的控制类似，除了燃料电池的电流要求量，即通过从电动机所需电流中减去高压蓄电池的辅助电流而获得的值被用作在第二阶段中控制鼓风机的标准，而在第三阶段中使用电动机所需电流(步骤S400)。此外，可以在第二阶段和第三阶段中使用相同的预定映射图，但是可以在第二阶段和第三阶段中使用不同的x轴变量。因此，将省略第三阶段中的鼓风机的控制中与第二阶段中的鼓风机的控制中的部分相同的部分的描述。
由于第三阶段中的电动机所需电流比第二阶段中的燃料电池的电流要求量大高压蓄电池的辅助电流，因此即使在相同的条件下，也可以控制鼓风机在第三阶段中以比在第二阶段中高的RPM下操作。
图8是根据本发明的一个实施例的燃料电池的低流量控制恢复模式下的鼓风机的控制图。
参考图8，在燃料电池的发电量的控制中，以预定周期，燃料电池可以进入恢复模式并持续预定时间，然后可以再次根据低流量控制阶段控制燃料电池的发电量。
在恢复模式中，可以控制设置在向燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机，以在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。
也就是说，在燃料电池进入低流量控制模式之后，经过指定时间T1时，燃料电池可以进入恢复模式，在该恢复模式中，控制鼓风机在固定RPM下持续操作预定时间T2，然后可以再次根据低流量控制阶段控制燃料电池的发电量。特别地，取决于高压蓄电池的SOC，固定RPM可以被设定为不同的值，并且可以控制鼓风机在恢复模式中以比低流量控制模式中高的RPM操作。
例如，如果高压蓄电池的SOC低于45％，则可以控制鼓风机在固定RPM(即，11500RPM)下操作，如果高压蓄电池的SOC为45％以上并且低于50％，则在10500RPM下操作，并且如果高压蓄电池的SOC为50％以上，则在9500RPM下操作。
参考图3和图8，用于燃料电池的低流量控制方法还包括：在燃料电池的发电量的控制之后，控制高压蓄电池的充电/放电功率，并且在高压蓄电池的充电/放电功率的控制中，用于计算高压蓄电池的充电/放电功率的增益值可以根据高压蓄电池的SOC而变化。
当控制燃料电池的发电量时，可以设定由燃料电池生成的功率，由此可以控制高压蓄电池的充电或放电功率。为此，可以使用高压蓄电池的目标SOC与高压蓄电池的当前SOC之间的差值来计算高压蓄电池的充电或放电功率。这里，意味着这种差值的加权的增益可以变化。
特别地，例如，高压蓄电池的目标SOC可以被设定为60％，如果高压蓄电池的当前SOC低于60％，则高压蓄电池需要进行充电，并且可以通过将高压蓄电池的目标SOC与当前SOC之间的差值乘以增益来计算高压蓄电池的充电功率。
如果通过本发明的低流量控制方法来控制燃料电池的发电量，则与正常状态下的燃料电池的发电量相比，燃料电池的发电量小，并且因此与正常流量控制相比，高压蓄电池的充电可能减慢或者高压蓄电池可能放电。因此，在控制鼓风机的RPM的同时，通过改变用于计算高压蓄电池的充电/放电功率的增益，高压蓄电池的充电率可以升高到与正常状态下的高压蓄电池的充电率类似的水平。
具体而言，仅当高压蓄电池的当前SOC小于目标SOC并因此高压蓄电池被充电时，才可以改变用于计算高压蓄电池的充电/放电功率的增益。这种情况被划分为高压蓄电池的SOC高于50％的区间、高压蓄电池的SOC为45％以上并且低于50％的区间、以及高压蓄电池的SOC低于45％的区间，并且可以控制各区间，使得可以维持增益1、增益2和增益3。例如，增益1、增益2和增益3可以分别被设定为40、60和80，使得随着高压蓄电池的SOC降低，增益值可以增加。
再次参考图5和图7，在燃料电池的发电量的控制(步骤S340和S440)中，如果电动机所需功率大于燃料电池生成的功率与高压蓄电池的限制功率之和，则高压蓄电池的限制功率可以增加预定值(步骤S380和S480)。
当控制燃料电池的发电量(步骤S340和S440)时，可以设定燃料电池的可用功率(步骤S350和S450)。可以将电动机的可用功率设定为通过将高压蓄电池的限制功率与燃料电池的可用功率相加而获得的值(步骤S360和S460)。之后，将电动机的可用功率与电动机所需功率进行比较(步骤S370和S470)，并且如果电动机所需功率为电动机的可用功率以下，则电动机的可用功率可以被设定为不变，即通过将高压蓄电池的限制功率与燃料电池的可用功率相加而获得的值(步骤S390和S490)。
然而，如果电动机所需功率高于电动机的可用功率，则由于电动机中的电流不足而发生由电动机产生的扭矩的振荡，并且因此可能降低燃料电池电动车辆的驱动性能和驾驶性能。
因此，将高压蓄电池的限制功率增加预定值，并且因此增加电动机的可用功率，使得大于电动机所需功率(步骤S380和S480)，由此能够改善燃料电池电动车辆的驱动性能和驾驶性能。
特别地，根据在燃料电池的发电量的控制中控制的鼓风机的RPM，通过供应到燃料电池的空气的流量来设定燃料电池的可用功率(步骤S340和S440)。高压蓄电池的限制功率为取决于BHDC的升压电流限制的限制功率，并且在低流量控制中，例如，如果升压电流限制被设定为20A，则高压蓄电池的平均电压变为180V，并且因此高压蓄电池的限制功率被设定为约3.6kW。
也就是说，高压蓄电池的限制功率的增加意味着BHDC的升压电流限制的增加，高压蓄电池的限制功率增加2kW意味着升压电流限制增加约11A(2kW/180V＝11A)，并且高压蓄电池的限制功率增加5kW意味着升压电流限制增加约28A(5kW/180V＝28A)。
在第二阶段中，高压蓄电池的限制功率可以增加5kW(步骤S380)，并且在第三阶段中，高压蓄电池的限制功率可以增加2kW(步骤S480)。特别地，这些功率值是通过实验获得的，以改善驱动性能。在第三阶段中，与第二阶段相比，根据电动机所需电流(比燃料电池的电流要求量大)来控制鼓风机的RPM，并且因此计算燃料电池的高可用功率。因此，在第三阶段中，即使高压蓄电池的限制功率增加更小的值，也可以足够防止驱动性能的降低。
图9是示出根据本发明的一个实施例的用于燃料电池的低流量控制系统的配置的示意图。
参考图9，根据本发明的一个实施例的用于燃料电池的低流量控制系统包括：燃料电池10；鼓风机30，设置在向燃料电池10供应空气的空气供应管线20上；以及控制器40，用于确定燃料电池10是否进入低流量控制模式，在确定燃料电池10进入低流量控制模式时将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并且根据低流量控制阶段来控制鼓风机30的RPM。
尽管附图中未示出，但是控制器40可以通过电动机(未示出)的扭矩或加速器(未示出)的打开率来接收信号，从而控制鼓风机30的RPM。
将省略用于燃料电池的低流量控制系统中与上述用于燃料电池的低流量控制方法的部分相同的部分的描述。
从以上描述中显而易见的是，根据本发明的用于燃料电池的低流量控制方法和系统防止燃料电池组暴露于接近OCV的高电压，并且因此可以提高燃料电池组的耐久性。
此外，与常规控制方法相比，根据本发明的用于燃料电池的低流量控制方法降低了以低流量供应空气的鼓风机的功耗，并且因此可以提高燃料电池电动车辆的燃料效率。
此外，即使在燃料电池的低流量控制中，根据本发明的用于燃料电池的低流量控制方法和系统也可以通过最佳功率分配来提高驾驶性能。
尽管为了说明的目的提供了本发明的优选实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中公开的发明范围和精神的情况下，各种变型、添加和替换都是可能的。

Claims (18)

1.一种用于燃料电池的低流量控制方法，包括以下步骤：
由控制器确定所述燃料电池是否进入低流量控制模式；
在确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式时，由所述控制器将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并且确定所述低流量控制阶段；以及
根据所确定的低流量控制阶段，由所述控制器控制所述燃料电池的发电量，
其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤包括：
计算所述燃料电池的电流要求量，
其中，如果计算出的所述燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式，
其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤还包括：
监测高压蓄电池的荷电状态SOC，
其中，如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式。
2.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中，在所述燃料电池进入所述低流量控制模式之后，如果所述高压蓄电池的SOC为所述预定第一SOC以下，并且因此所述燃料电池从所述低流量控制模式解除，则当所述高压蓄电池的SOC高于预定第二SOC时，所述燃料电池重新进入所述低流量控制模式。
3.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中：
所述低流量控制操作的划分包括：计算电动机所需功率；并且
所述低流量控制操作根据计算出的电动机所需功率而被划分为多个阶段。
4.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中：
所述低流量控制操作的划分包括：监测燃料电池电动车辆的速度；
所述低流量控制操作根据监测到的所述燃料电池电动车辆的速度而被划分为多个阶段。
5.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中，在所述燃料电池的发电量的控制中，控制供应到所述燃料电池的空气量。
6.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中：
在所述低流量控制操作的划分中，所述低流量控制操作根据燃料电池电动车辆的行驶状态而被划分为三个阶段；并且
在所述燃料电池的发电量的控制中，控制设置在向所述燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机的RPM。
7.根据权利要求6所述的低流量控制方法，其中，如果所述低流量控制操作对应于所述低流量控制操作的划分中的第一阶段，则在所述燃料电池的发电量的控制中，控制所述鼓风机在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。
8.根据权利要求7所述的低流量控制方法，其中，如果由高电压配件消耗的功率是预定功率以上，则控制所述鼓风机在通过将规定值与取决于所述高压蓄电池的SOC的预定RPM相加而获得的RPM下操作。
9.根据权利要求6所述的低流量控制方法，其中，如果所述低流量控制操作对应于所述低流量控制操作的划分中的第二阶段，则在所述燃料电池的发电量的控制中，控制所述鼓风机在取决于所述燃料电池的电流要求量的预定RPM下操作。
10.根据权利要求9所述的低流量控制方法，其中，准备取决于所述燃料电池的电流要求量的多个预定RPM，并且控制所述鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从所述预定RPM中选择的一个RPM下操作。
11.根据权利要求6所述的低流量控制方法，其中，如果所述低流量控制操作对应于所述低流量控制操作的划分中的第三阶段，则在所述燃料电池的发电量的控制中，控制所述鼓风机在取决于电动机所需电流的预定RPM下操作。
12.根据权利要求11所述的低流量控制方法，其中，准备取决于电动机所需电流的多个预定RPM，并且控制所述鼓风机在根据高压蓄电池的SOC从所述预定RPM中选择的一个RPM下操作。
13.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中，在所述燃料电池的发电量的控制中，以预定周期，所述燃料电池进入恢复模式并持续预定时间，然后再次根据所确定的低流量控制阶段控制所述燃料电池的发电量。
14.根据权利要求13所述的低流量控制方法，其中，在所述恢复模式中，控制设置在向所述燃料电池供应空气的空气供应管线上的鼓风机，以在取决于高压蓄电池的SOC的预定RPM下操作。
15.根据权利要求1所述的低流量控制方法，还包括以下步骤：
在控制所述燃料电池的发电量之后，控制高压蓄电池的充电/放电功率，
其中，在所述高压蓄电池的充电/放电功率的控制中，用于计算所述高压蓄电池的充电/放电功率的增益值根据所述高压蓄电池的SOC而改变。
16.根据权利要求1所述的低流量控制方法，其中，在所述燃料电池的发电量的控制中，如果电动机所需功率大于所述燃料电池生成的功率与高压蓄电池的限制功率之和，则将所述高压蓄电池的限制功率增加预定值。
17.一种用于燃料电池的低流量控制系统，包括：
所述燃料电池；
鼓风机，设置在向所述燃料电池供应空气的空气供应管线上；和
控制器，被配置为：
确定所述燃料电池是否进入低流量控制模式；
在确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段，并确定所述低流量控制阶段；以及
根据所确定的低流量控制阶段来控制所述鼓风机的RPM，
其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤包括：
计算所述燃料电池的电流要求量，
其中，如果计算出的所述燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式，
其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤还包括：
监测高压蓄电池的荷电状态SOC，
其中，如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式。
18.一种非瞬时性计算机可读介质，包含由处理器执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：
确定燃料电池是否进入低流量控制模式的程序指令；
在确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式时，将低流量控制操作划分为多个低流量控制阶段并确定所述低流量控制阶段的程序指令；以及
根据所确定的低流量控制阶段，控制所述燃料电池的发电量的程序指令，
其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤包括：
计算所述燃料电池的电流要求量，
其中，如果计算出的所述燃料电池的电流要求量低于预定电流量，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式，
其中，确定所述燃料电池是否进入所述低流量控制模式的步骤还包括：
监测高压蓄电池的荷电状态SOC，
其中，如果监测到的高压蓄电池的SOC大于预定第一SOC，则确定所述燃料电池进入所述低流量控制模式。
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