CN110682832A - 一种燃料电池汽车的混动运行方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种燃料电池汽车的混动运行方法和装置，通过合理调整燃料电池系统的输出功率和数量，调整功率输出配比，以使在运行过程中获得更多动力，并且，能够减小燃料电池电堆系统的运行负荷，进而提高燃料电池系统的耐久性。

Description

一种燃料电池汽车的混动运行方法及装置
技术领域
本发明涉及整车运行技术领域，更具体地说，涉及一种燃料电池汽车的混动运行方法及装置。
背景技术
多系统燃料电池车辆运行需要协调各动力系统的动力输出，目前已实现车辆的稳定和安全运行。
与传统动力系统相比，燃料电池系统的动力输出外特性比较特殊，多个燃料电池动力系统并联输出，如果没有有效的动力分配装置及方法，车辆的动力性会严重受损，动力系统的耐久性也会大幅度下降。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种燃料电池汽车的混动运行方法及装置，技术方案如下：
一种燃料电池汽车的混动运行方法，所述混动运行方法包括：
获取整车功率请求；
启动所有燃料电池电堆；
判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值；
若是，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求。
优选的，在上述混动运行方法中，所述判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值，包括：
设定每一所述燃料电池电堆的输出功率为Px＝P0/n，其中，P0为所述整车功率请求，n为所述燃料电池电堆的数量；
检测每一所述燃料电池电堆的输出电压Ux；
若
Figure BDA0002241591840000021
则表征燃料电池电堆的输出电压小于预设电压值，标定为偏低堆，其中，
Figure BDA0002241591840000022
为每个燃料电池电堆在输出功率达到Px的条件下输出电压的算术平均值，ΔU为标定值。
优选的，在上述混动运行方法中，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求，包括：
标定所述偏低堆的个数为m，标定所述偏低堆编号为y；
当m＞0时，调节所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy，则所述偏低堆的输出功率
自动调整所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy从0开始逐渐增大，以使所述偏低堆的输出电压
Figure BDA0002241591840000024
提升正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率，其提升量则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率
Figure BDA0002241591840000026
优选的，在上述混动运行方法中，所述调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求，还包括：
当某个编号为x的燃料电池电堆功率时，停止对相对应燃料电池电堆的功率调节，此类电堆总数记为a，在所有的燃料电池电堆n中去除相应的电堆数量a，则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率的提升量当m＝0或n-m-a＝0则结束调整过程；
其中，P′x为燃料电池电堆的额定功率。
优选的，在上述混动运行方法中，所述混动运行方法还包括：
对所述燃料电池电堆的运行故障进行检测；
当所述燃料电池电堆存在运行故障时，则剔除相应的燃料电池电堆，并返回判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值这一步骤。
一种燃料电池汽车的混动运行装置，所述混动运行装置包括：
获取模块，用于获取整车功率请求；
启动模块，用于启动所有燃料电池电堆；
判断模块，用于判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值；
执行模块，用于若是，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求。
优选的，在上述混动运行装置中，所述判断模块具体用于：
设定每一所述燃料电池电堆的输出功率为Px＝P0/n，其中，P0为所述整车功率请求，n为所述燃料电池电堆的数量；
检测每一所述燃料电池电堆的输出电压Ux；
若则表征燃料电池电堆的输出电压小于预设电压值，标定为偏低堆，其中，
Figure BDA0002241591840000032
为每个燃料电池电堆在输出功率达到Px的条件下输出电压的算术平均值，ΔU为标定值。
优选的，在上述混动运行装置中，所述执行模块具体用于：
标定所述偏低堆的个数为m，标定所述偏低堆编号为y；
当m＞0时，调节所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy，则所述偏低堆的输出功率
自动调整所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy从0开始逐渐增大，以使所述偏低堆的输出电压
Figure BDA0002241591840000034
提升正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率，其提升量
Figure BDA0002241591840000035
则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率
优选的，在上述混动运行装置中，所述执行模块具体还用于：
当某个编号为x的燃料电池电堆功率
Figure BDA0002241591840000037
时，停止对相对应燃料电池电堆的功率调节，此类电堆总数记为a，在所有的燃料电池电堆n中去除相应的电堆数量a，则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率的提升量
Figure BDA0002241591840000038
当m＝0或n-m-a＝0则结束调整过程；
其中，P′x为燃料电池电堆的额定功率。
优选的，在上述混动运行装置中，所述混动运行装置还包括：
检测模块，用于对所述燃料电池电堆的运行故障进行检测；
返回模块，用于当所述燃料电池电堆存在运行故障时，则剔除相应的燃料电池电堆，并触发所述判断模块。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
该混动运行方法通过合理调整燃料电池电堆的输出功率和数量，以调整功率输出配比，以使在运行过程中获得更多动力，并且，能够减小燃料电池电堆系统的运行负荷，进而提升燃料电池电堆的耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种燃料电池汽车的混动运行方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种燃料电池汽车的混动运行方法的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种燃料电池汽车的混动运行装置的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种燃料电池汽车的混动运行装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种燃料电池汽车的混动运行方法的流程示意图。
所述混动运行方法包括：
S101：获取整车功率请求；
S102：启动所有燃料电池电堆；
S103：判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值；
S104：若是，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求。
在该实施例中，两个或更多燃料电池电堆作为动力输出源，每个燃料电池电堆通过DC/DC转换电压后并联至系统功率输出总线上，即所有电堆之间呈并联关系。
在本发明中通过合理调整燃料电池电堆的输出功率和数量，以调整功率输出配比，以使在运行过程中获得更多动力，并且，能够减小燃料电池电堆系统的运行符合，进而使燃料电池电堆的耐久性。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图2，图2为本发明实施例提供的一种判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值的流程示意图。
所述判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值，包括：
S201：设定每一所述燃料电池电堆的输出功率为Px＝P0/n，其中，P0为所述整车功率请求，n为所述燃料电池电堆的数量；
S202：检测每一所述燃料电池电堆的输出电压Ux；
S203：若
Figure BDA0002241591840000051
则表征燃料电池电堆的输出电压小于预设电压值，标定为偏低堆，其中，
Figure BDA0002241591840000052
为每个燃料电池电堆在输出功率达到Px的条件下输出电压的算术平均值，ΔU为标定值。在该实施例中，ΔU可根据实际情况而定，为电堆性能的保护值。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图3，图3为本发明实施例提供的一种调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量的流程示意图。
所述调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求，包括：
S301：标定所述偏低堆的个数为m，标定所述偏低堆编号为y；
S302：当m＞0时，调节所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy，则所述偏低堆的输出功率
Figure BDA0002241591840000061
S303：自动调整所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy从0开始逐渐增大，以使所述偏低堆的输出电压
Figure BDA0002241591840000062
S304：提升正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率，其提升量
Figure BDA0002241591840000063
则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率
在该实施例中，调整输出功率导致燃料电池系统输出电压发生变化，并且，由于某一时刻的整车功率请求不变，因此，当偏低堆的输出功率降低后，必然需要提升正常电堆的输出功率。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图4，图4为本发明实施例提供的另一种调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量的流程示意图。
调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求，还包括：
S305：当某个编号为x的燃料电池电堆功率
Figure BDA0002241591840000065
时，停止对相对应燃料电池电堆的功率调节，此类电堆总数记为a，在所有的燃料电池电堆n中去除相应的电堆数量a，则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率的提升量
Figure BDA0002241591840000066
重复迭上述调节过程，当m＝0或n-m-a＝0则结束调整过程；
其中，P′x为燃料电池电堆的额定功率。
在该实施例中，由于某些电堆的性能较差，当提升到最大额定功率时，还是无法满足功率输出要求，因此，直接剔除这些电堆，再以同样的调整方式对其它性能较好的电堆进行调整，以满足整车功率请求。
进一步的，基于本发明上述实施例，参考图5，图5为本发明实施例提供的另一种燃料电池汽车的混动运行方法的流程示意图。
所述混动运行方法还包括：
S105：对所述燃料电池电堆的运行故障进行检测；
S106：当所述燃料电池电堆存在运行故障时，则剔除相应的燃料电池电堆，并返回步骤S103。
在该实施例中，当电堆或其系统存在运行故障时，电堆在保护下策略的约束下以处于极低功率输出甚至无功率输出状态。
基于本发明上述全部实施例，在本发明另一实施例中还提供了一种燃料电池汽车的混动运行装置，参考图6，图6为本发明实施例提供的一种燃料电池汽车的混动运行装置的结构示意图。
所述混动运行装置包括：
获取模块61，用于获取整车功率请求；
启动模块62，用于启动所有燃料电池电堆；
判断模块63，用于判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值；
执行模块64，用于若是，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求。
进一步的，所述判断模块63具体用于：
设定每一所述燃料电池电堆的输出功率为Px＝P0/n，其中，P0为所述整车功率请求，n为所述燃料电池电堆的数量；
检测每一所述燃料电池电堆的输出电压Ux；
若则表征燃料电池电堆的输出电压小于预设电压值，标定为偏低堆，其中，
Figure BDA0002241591840000072
为每个燃料电池电堆在输出功率达到Px的条件下输出电压的算术平均值，ΔU为标定值。
进一步的，所述执行模块64具体用于：
标定所述偏低堆的个数为m，标定所述偏低堆编号为y；
当m＞0时，调节所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy，则所述偏低堆的输出功率
Figure BDA0002241591840000081
自动调整所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy从0开始逐渐增大，以使所述偏低堆的输出电压
Figure BDA0002241591840000082
提升正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率，其提升量
Figure BDA0002241591840000083
则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率
Figure BDA0002241591840000084
进一步的，所述执行模块64具体还用于：
某个编号为x的燃料电池电堆功率
Figure BDA0002241591840000085
时，停止对相对应燃料电池电堆的功率调节，此类电堆总数记为a，在所有的燃料电池电堆n中去除相应的电堆数量a，则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率的提升量
Figure BDA0002241591840000086
重复迭上述调节过程，当m＝0或n-m-a＝0则结束调整过程；其中，P′x为燃料电池电堆的额定功率。
进一步的，参考图7，图7为本发明实施例提供的另一种燃料电池汽车的混动运行装置的结构示意图。
所述混动运行装置还包括：
检测模块65，用于对所述燃料电池电堆的运行故障进行检测；
返回模块66，用于当所述燃料电池电堆存在运行故障时，则剔除相应的燃料电池电堆，并触发所述判断模块。
需要说明的是，混动运行装置的原理和混动运行方法的原理相同，在此不再赘述。
以上对本发明所提供的一种燃料电池汽车的混动运行方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种燃料电池汽车的混动运行方法，其特征在于，所述混动运行方法包括：
获取整车功率请求；
启动所有燃料电池电堆；
判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值；
若是，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求。
2.根据权利要求1所述的混动运行方法，其特征在于，所述判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值，包括：
设定每一所述燃料电池电堆的输出功率为Px＝P0/n，其中，P0为所述整车功率请求，n为所述燃料电池电堆的数量；
检测每一所述燃料电池电堆的输出电压Ux；
若
Figure FDA0002241591830000011
则表征燃料电池电堆的输出电压小于预设电压值，标定为偏低堆，其中，为每个燃料电池电堆在输出功率达到Px的条件下输出电压的算术平均值，ΔU为标定值。
3.根据权利要求2所述的混动运行方法，其特征在于，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求，包括：
标定所述偏低堆的个数为m，标定所述偏低堆编号为y；
当m＞0时，调节所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy，则所述偏低堆的输出功率
Figure FDA0002241591830000013
自动调整所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy从0开始逐渐增大，以使所述偏低堆的输出电压
Figure FDA0002241591830000014
提升正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率，其提升量则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率
4.根据权利要求3所述的混动运行方法，其特征在于，所述调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求，还包括：
当某个编号为x的燃料电池电堆功率
Figure FDA0002241591830000021
时，停止对相对应燃料电池电堆的功率调节，此类电堆总数记为a，在所有的燃料电池电堆n中去除相应的电堆数量α，则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率的提升量
Figure FDA0002241591830000022
当m＝0或n-m-a＝0则结束调整过程；
其中，P′x为燃料电池电堆的额定功率。
5.根据权利要求1所述的混动运行方法，其特征在于，所述混动运行方法还包括：
对所述燃料电池电堆的运行故障进行检测；
当所述燃料电池电堆存在运行故障时，则剔除相应的燃料电池电堆，并返回判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值这一步骤。
6.一种燃料电池汽车的混动运行装置，其特征在于，所述混动运行装置包括：
获取模块，用于获取整车功率请求；
启动模块，用于启动所有燃料电池电堆；
判断模块，用于判断每一所述燃料电池电堆的输出电压是否小于预设电压值；
执行模块，用于若是，调整所述燃料电池电堆的输出功率和数量，以使剩余工作的燃料电池电堆的总输出功率满足所述整车功率请求。
7.根据权利要求6所述的混动运行装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：
设定每一所述燃料电池电堆的输出功率为Px＝P0/n，其中，P0为所述整车功率请求，n为所述燃料电池电堆的数量；
检测每一所述燃料电池电堆的输出电压Ux；
若
Figure FDA0002241591830000023
则表征燃料电池电堆的输出电压小于预设电压值，标定为偏低堆，其中，
Figure FDA0002241591830000024
为每个燃料电池电堆在输出功率达到Px的条件下输出电压的算术平均值，ΔU为标定值。
8.根据权利要求7所述的混动运行装置，其特征在于，所述执行模块具体用于：
标定所述偏低堆的个数为m，标定所述偏低堆编号为y；
当m＞0时，调节所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy，则所述偏低堆的输出功率
Figure FDA0002241591830000031
自动调整所述偏低堆的输出功率降低量ΔPy从0开始逐渐增大，以使所述偏低堆的输出电压
Figure FDA0002241591830000032
提升正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率，其提升量
Figure FDA0002241591830000033
则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率
Figure FDA0002241591830000034
9.根据权利要求8所述的混动运行装置，其特征在于，所述执行模块具体还用于：
当某个编号为x的燃料电池电堆功率
Figure FDA0002241591830000035
时，停止对相对应燃料电池电堆的功率调节，此类电堆总数记为a，在所有的燃料电池电堆n中去除相应的电堆数量a，则正常工作的所述燃料电池电堆的输出功率的提升量
Figure FDA0002241591830000036
当m＝0或n-m-a＝0则结束调整过程；
其中，P′x为燃料电池电堆的额定功率。
10.根据权利要求6所述的混动运行装置，其特征在于，所述混动运行装置还包括：
检测模块，用于对所述燃料电池电堆的运行故障进行检测；
返回模块，用于当所述燃料电池电堆存在运行故障时，则剔除相应的燃料电池电堆，并触发所述判断模块。
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