CN111347940B - 一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法 - Google Patents

一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法，在整车满足燃料电池系统开堆条件下，整车控制器根据动力电池剩余电量SOC、当前司机驾驶意图、附件电器功率需求等综合计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure 100004_DEST_PATH_IMAGE001
，由动态比例因子K计算权重比，并通过对比获取当前许可的最小功率值Pr1，然后将燃料电池系统运行功率划分为六个定点功率运行点，在达到设定功率滤波时间t1时，通过定点插值查询方式确定燃料电池系统定点需求功率
Figure 346631DEST_PATH_IMAGE002
；燃料电池系统功率达到需求功率时，设定功率持续运行的滤波时间t2后更新下一个需求功率。本发明可以满足燃料电池系统功率能够稳定跟随整车功率趋势变化，有效避免燃料电池功率频繁变化导致燃料电池系统寿命降低的风险。

Description

一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法
技术领域
本发明属于燃料电池汽车技术领域，涉及整车能量管理的控制策略，更具体地说是一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法。
背景技术
燃料电池汽车动力源通常采用动力电池系统和燃料电池系统组成的电电混合系统，其中动力电池系统作为辅助电源，提供启动燃料电池系统、整车动力性能提升、制动能量回收等功能。而燃料电池系统作为主要动力源，通过氢气与氧气（来自于空气）电化学反应产生电能和水，电能通过DC/DC变换器可以获得与动力电池系统相同的电压平台提供整车高压部件使用。
目前对于燃料电池汽车能量管理控制策略一般采用恒功率、功率跟随、瞬时优化、全局优化等，但各种策略都有弊端。恒功率策略将燃料电池系统运行功率一直稳定在某个功率点，利用动力电池起到功率 “削峰填谷”作用，对动力电池充放电倍率及循环寿命等性能要求高，且整车能量损失大；功率跟随策略利用燃料电池系统运行功率跟随整车需求功率实时变化，导致燃料电池系统频繁地拉变载，引起燃料电池电堆及辅助系统使用寿命加速衰减，增大整车售后维护成本；瞬时优化和全局优化是基于燃料电池系统特性进行优化，但燃料电池系统是一个复杂的多输入多输出、非线性强耦合系统，很难对其进行建模及控制，优化算法复杂占据控制系统运行内存。
发明内容
本发明公开的是一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法，其主要目的在于克服现有技术存在的上述不足和缺点，提出一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制策略，结合整车实际运行工况及动力电池状态，实现整车能量管理的合理分配，在保证整车动力性需求的基础上，避免燃料电池系统频繁变载导致燃料电池系统寿命降低的风险，维持动力电池剩余电量SOC维持相对稳定。
本发明采用的技术方案如下：
一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法，所述管理控制方法包括以下具体步骤：
步骤1：根据燃料电池电堆极化特性、燃料电池系统效率特性、动力电池充放电效率特性和DC/DC变换器效率特性，将燃料电池系统运行功率分为六个定点功率运行点，分别表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为燃料电池系统额定功率点，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
为燃料电池系统峰值功率点，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为燃料电池系统怠速功率点；
步骤2：当满足燃料电池系统无故障、整车无严重故障、整车控制系统处于上高压状态、动力电池剩余电量
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
不大于设定阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE009
的条件下，整车控制器发送燃料电池系统开堆指令；
步骤3：燃料电池系统启动后，燃料电池系统功率运行在最小定点功率点Pfc_1，当燃料电池系统温度达到设定阈值T，进入步骤4，整车控制器计算燃料电池系统需求功率；
步骤4：整车控制器根据动力电池剩余电量
Figure 165676DEST_PATH_IMAGE008
、当前司机驾驶意图和整车附件电器，计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
，并由动态比例因子K计算权衡比，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
分别表示动力电池剩余电量
Figure 670433DEST_PATH_IMAGE008
和当前司机驾驶意图的动态比例因子；
Figure DEST_PATH_IMAGE013
表示当前司机驾驶意图下的整车需求驱动功率；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
表示为整车当前附件高压电器工作的需求功率；
步骤5：将获得的需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE015
，与燃料电池系统许可的最大功率
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
、动力电池持续可充电功率
Figure DEST_PATH_IMAGE017
进行对比，获取当前许可的功率值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
作为燃料电池系统需求功率；
步骤6：整车控制器计时判断，当经过设定功率滤波时间t1后，将获得燃料电池系统需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE019
通过定点插值查询方式获得燃料电池系统定点需求功率
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
，其中
Figure 635457DEST_PATH_IMAGE020
来自步骤1设定六个定点功率中的其一个；
步骤7：燃料电池系统需求功率
Figure 184994DEST_PATH_IMAGE020
在不同功率点之间变换时，按照设定的功率拉载斜率v1或降载斜率v2（单位均为kw/s）进行功率变换；
步骤8：整车控制器通过CAN网络将燃料电池系统定点需求功率
Figure 893974DEST_PATH_IMAGE020
发送到燃料电池系统控制器，由其执行整车控制器的功率命令，控制燃料电池系统实际运行功率
Figure DEST_PATH_IMAGE021
接近或达到整车控制器的定点需求功率
Figure 903387DEST_PATH_IMAGE020
，并将实际运行功率
Figure 14430DEST_PATH_IMAGE021
发送到CAN网络提供给整车控制器进行功率判断；
步骤9：整车控制器通过计算整车需求功率
Figure 102078DEST_PATH_IMAGE020
与燃料电池系统实际运行功率
Figure 72089DEST_PATH_IMAGE021
差值的绝对值，若两者差值的绝对值大于设定阈值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
，则继续等待燃料电池系统实际运行功率达到需求功率
Figure 111458DEST_PATH_IMAGE020
；若两者差值的绝对值不大于设定阈值
Figure 686359DEST_PATH_IMAGE022
，则在设定的功率持续滤波时间t2，整车控制器持续发送燃料电池系统需求功率
Figure 577698DEST_PATH_IMAGE020
；
步骤10：在触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器更新当前燃料电池系统需求功率
Figure 339899DEST_PATH_IMAGE015
,判断车辆是否处于静止或制动状态，当不处于静止或制动状态时，进入步骤11，当处于静止或制动状态时，则燃料电池系统定点需求功率为最低功率档，并返回步骤7；
步骤11：判断是否满足关堆条件，当满足以下其中一个条件，燃料电池系统严重故障、或整车严重故障、或整车控制系统处于下高压状态、或动力电池剩余电量
Figure 192580DEST_PATH_IMAGE008
大于设定阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE023
时，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 698121DEST_PATH_IMAGE020
设定为0，且发送燃料电池系统关堆指令，系统下电，否则，重新进入步骤5。
更进一步，所述步骤10中，当车辆处于等红路灯、公交车进站时的静止状态时，且触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 596414DEST_PATH_IMAGE020
为最低功率点
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
。
更进一步，所述步骤10中，当车辆处于制动状态时，且触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 354066DEST_PATH_IMAGE020
为最低功率点
Figure 718926DEST_PATH_IMAGE024
。
更进一步，所述步骤4中
Figure 401842DEST_PATH_IMAGE011
根据动力电池剩余电量
Figure 566808DEST_PATH_IMAGE008
在临界值
Figure 687954DEST_PATH_IMAGE009
与
Figure 88630DEST_PATH_IMAGE023
之间设定不同的动态比例因子，
Figure 665367DEST_PATH_IMAGE011
取值范围在[0，1]之间，通过整车控制器实时查表获取当时的
Figure 967779DEST_PATH_IMAGE011
值。
更进一步，所述步骤4中
Figure 429851DEST_PATH_IMAGE012
根据驱动电机实际工作功率在0到峰值功率
Figure DEST_PATH_IMAGE025
之间设定不同的动态比例因子，
Figure 949563DEST_PATH_IMAGE012
取值范围在[0,1],通过整车控制器实时查表获取当前的
Figure 16526DEST_PATH_IMAGE012
值。
若燃料电池系统功率小于当前整车需求功率时，由动力电池系统提供放电功率给整车高压部件使用；若燃料电池系统功率大于当前整车需求功率时，由动力电池系统吸收剩余的功率。
本发明在整车满足燃料电池系统开堆条件下，整车控制器根据动力电池剩余电量SOC、当前司机驾驶意图、附件电器功率需求等综合计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure 263574DEST_PATH_IMAGE015
，由动态比例因子K计算权重比，并通过对比获取当前许可的最小功率值Pr1，然后将燃料电池系统运行功率划分为六个定点功率运行点，在达到设定功率滤波时间t1时，通过定点插值查询方式确定燃料电池系统定点需求功率
Figure 822295DEST_PATH_IMAGE020
；再通过判断燃料电池系统实际功率
Figure 155319DEST_PATH_IMAGE021
与整车需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE026
的跟随情况，若跟随情况良好，则需求功率持续一个功率持续运行的滤波时间t2再更新需求功率，否则一直等待燃料电池系统功率变化。这样可以满足燃料电池系统功率能够稳定跟随整车功率趋势变化，也可有效避免燃料电池功率频繁变化导致燃料电池系统寿命降低的风险，同时在保证整车动力性需求的基础上，维持动力电池剩余电量SOC维持相对稳定，提高整车能量效率。
本方案与现有技术相比，其优点在于：
1、根据特性曲线获取燃料电池系统运行的六个定点功率，可以确保这六个定点功率是处于该套燃料电池系统的高效点、寿命最优点、适合整车道路工况所需的平均功率点，这样可以避免燃料电池系统功率运行在不同的功率点，且定点功率
Figure DEST_PATH_IMAGE027
是比燃料电池系统额定功率
Figure DEST_PATH_IMAGE028
更大，当整车需求驱动功率瞬时允许达到很高，对动力电池也是一种功率保护。
2、根据动力电池剩余电量SOC、当前司机驾驶意图和整车附件电器等综合计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE029
，并由动态比例因子K计算权衡比。相比现有方案，更多方案是仅参照动力电池剩余电量SOC，从而决定燃料电池系统的需求功率，无法满足整车实时的动力性需求，且容易引起动力电池剩余电量SOC短时间内波动较大，频繁的进行充电和放电过程，影响动力电池的使用寿命。
本方案是综合考虑动力电池剩余电量SOC，还有驾驶意图决定的整车动力性需求，以及相对固定的整车附件电器对燃料电池系统功率的需求，通过动态比例因子K进行调整上述的权衡比，可以有效地分配各部分所占的功率需求比例。
3、本方案设定功率滤波时间t1，可以有效地避开整车需求功率跟随司机的油门踏板开度实时变化，引起燃料电池系统的需求功率实时变化。通过设定滤波时间t1，使燃料电池系统功率能够跟随整车动力性的变化趋势，但不至于经常更新功率需求。
4、本方案设定功率持续运行的滤波时间t2，主要是考虑燃料电池系统运行特性比较疲软，功率响应比较慢，通过功率跟随吻合，才可进行计时滤波时间t2，维持当前的需求功率稳定运行，保证燃料电池电堆内部气体和冷却液的压力、流量处于相对稳定。
5、本方案车辆处于静止或制动状态时，燃料电池系统的需求功率处在最低档，整车处于等红绿灯或公交进站台时，整车需求功率小，且燃料电池散热器噪音较大，影响整车的舒适性，燃料电池系统功率较低，可以有效降低整车的噪音；而整车处于制动状态时，整车需求驱动功率为零，且此时驱动电机处于制动能量回收，燃料电池系统也处于在发电，驱动电机和燃料电池系统发的电均由动力电池吸收，而动力电池充电功率又有限，只能降低燃料电池系统功率（需要消耗氢气，且氢气费用较贵），让驱动电机发挥最大的制动能量（动能转换为电能，免费），提高整车能量的利用效率，有效延长整车的续航里程。
附图说明
图1是本发明燃料电池汽车电器系统的架构图。
图2是本发明能量管理的实施流程图。
具体实施方式
下面参照附图说明来进一步地说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2所示，一种电电混合燃料电池汽车能量管理控制方法，所述管理控制方法包括以下具体步骤：
步骤1：根据燃料电池电堆极化特性、燃料电池系统效率特性、动力电池充放电效率特性和DC/DC变换器效率特性，将燃料电池系统运行功率分为六个定点功率运行点，分别表示为
Figure 207365DEST_PATH_IMAGE001
Figure 258104DEST_PATH_IMAGE002
和
Figure 417471DEST_PATH_IMAGE003
，且满足
Figure 590570DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 629196DEST_PATH_IMAGE005
为燃料电池系统额定功率点，
Figure 540083DEST_PATH_IMAGE006
为燃料电池系统峰值功率点，
Figure 751359DEST_PATH_IMAGE007
为燃料电池系统怠速功率点；
步骤2：当满足燃料电池系统无故障、整车无严重故障、整车控制系统处于上高压状态、动力电池剩余电量
Figure 897957DEST_PATH_IMAGE008
不大于设定阈值
Figure 158299DEST_PATH_IMAGE009
的条件下，整车控制器发送燃料电池系统开堆指令；
步骤3：燃料电池系统启动后，燃料电池系统功率运行在最小定点功率点Pfc_1，当燃料电池系统温度达到设定阈值T，进入步骤4，整车控制器计算燃料电池系统需求功率；
步骤4：整车控制器根据动力电池剩余电量
Figure 347579DEST_PATH_IMAGE008
、当前司机驾驶意图和整车附件电器，计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure 289994DEST_PATH_IMAGE010
，并由动态比例因子K计算权衡比，其中
Figure 539316DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 21375DEST_PATH_IMAGE012
分别表示动力电池剩余电量
Figure 879260DEST_PATH_IMAGE008
和当前司机驾驶意图的动态比例因子；
Figure 127445DEST_PATH_IMAGE013
表示当前司机驾驶意图下的整车需求驱动功率；
Figure 285019DEST_PATH_IMAGE014
表示为整车当前附件高压电器工作的需求功率；
根据当前油门踏板开度与驱动电机转速换算的车速查表综合计算整车需求驱动扭矩
Figure DEST_PATH_IMAGE030
，同时根据整车驱动电机的外特性，计算在当前的电机转速下最大的电机输出扭矩
Figure DEST_PATH_IMAGE031
，从而获取整车能够提供的需求扭矩
Figure DEST_PATH_IMAGE032
,整车需求驱动功率可以表示为
Figure DEST_PATH_IMAGE033
，其中n为当前电机的转速，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
为电机系统的效率。
Figure 122218DEST_PATH_IMAGE014
是根据整车当前附件高压电器的需求功率，附件高压电器包括低压DC/DC变换器、电空调、电动打气泵、电动油泵等。当整车需求驱动功率
Figure DEST_PATH_IMAGE035
为0时，整车控制器根据燃料电池DC/DC变换器后端功率
Figure DEST_PATH_IMAGE036
加上动力电池充放电功率
Figure DEST_PATH_IMAGE037
的绝对值，从而计算当前整车能量输出量即为当前附件电器使用功率
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，其中动力电池放电功率为正数，动力电池充电功率为负数，从而间接获取附件电器使用功率。
步骤5：将获得的需求功率
Figure 430797DEST_PATH_IMAGE015
，与燃料电池系统许可的最大功率
Figure 595805DEST_PATH_IMAGE016
、动力电池持续可充电功率
Figure 192790DEST_PATH_IMAGE017
进行对比，获取当前许可的功率值
Figure 180600DEST_PATH_IMAGE018
作为燃料电池系统需求功率；
步骤6：整车控制器计时判断，当经过设定功率滤波时间t1后，将获得燃料电池系统需求功率
Figure 921897DEST_PATH_IMAGE019
通过定点插值查询方式获得燃料电池系统定点需求功率
Figure 21307DEST_PATH_IMAGE020
，其中
Figure 924279DEST_PATH_IMAGE020
来自步骤1设定六个定点功率中的其一个；
步骤7：燃料电池系统需求功率
Figure 196123DEST_PATH_IMAGE020
在不同功率点之间变换时，按照设定的功率拉载斜率v1或降载斜率v2（单位均为kw/s）进行功率变换；
步骤8：整车控制器通过CAN网络将燃料电池系统定点需求功率
Figure 278129DEST_PATH_IMAGE020
发送到燃料电池系统控制器，由其执行整车控制器的功率命令，控制燃料电池系统实际运行功率
Figure 355413DEST_PATH_IMAGE021
接近或达到整车控制器的定点需求功率
Figure 79219DEST_PATH_IMAGE020
，并将实际运行功率
Figure 38691DEST_PATH_IMAGE021
发送到CAN网络提供给整车控制器进行功率判断；
步骤9：整车控制器通过计算整车需求功率
Figure 452617DEST_PATH_IMAGE020
与燃料电池系统实际运行功率
Figure 390267DEST_PATH_IMAGE021
差值的绝对值，若两者差值的绝对值大于设定阈值
Figure 697358DEST_PATH_IMAGE022
，则继续等待燃料电池系统实际运行功率达到需求功率
Figure 958443DEST_PATH_IMAGE020
；若两者差值的绝对值不大于设定阈值
Figure 441639DEST_PATH_IMAGE022
，则在设定的功率持续滤波时间t2，整车控制器持续发送燃料电池系统需求功率
Figure 306565DEST_PATH_IMAGE020
；
步骤10：在触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器更新当前燃料电池系统需求功率
Figure 383892DEST_PATH_IMAGE015
,判断车辆是否处于静止或制动状态，当不处于静止或制动状态时，进入步骤11，当处于静止或制动状态时，则燃料电池系统定点需求功率为最低功率档，并返回步骤7；
步骤11：判断是否满足关堆条件，当满足以下其中一个条件，燃料电池系统严重故障、或整车严重故障、或整车控制系统处于下高压状态、或动力电池剩余电量
Figure 255639DEST_PATH_IMAGE008
大于设定阈值
Figure 409104DEST_PATH_IMAGE023
时，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 925273DEST_PATH_IMAGE020
设定为0，且发送燃料电池系统关堆指令，系统下电，否则，重新进入步骤5。
更进一步，所述步骤10中，当车辆处于等红路灯、公交车进站时的静止状态时，且触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 501398DEST_PATH_IMAGE020
为最低功率点
Figure 128951DEST_PATH_IMAGE024
。
更进一步，所述步骤10中，当车辆处于制动状态时，且触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 357544DEST_PATH_IMAGE020
为最低功率点
Figure 667170DEST_PATH_IMAGE024
。
更进一步，所述步骤4中
Figure 549282DEST_PATH_IMAGE011
根据动力电池剩余电量
Figure 257606DEST_PATH_IMAGE008
在临界值
Figure 295750DEST_PATH_IMAGE009
与
Figure 707884DEST_PATH_IMAGE023
之间设定不同的动态比例因子，
Figure 20617DEST_PATH_IMAGE011
取值范围在[0，1]之间，通过整车控制器实时查表获取当时的
Figure 419499DEST_PATH_IMAGE011
值。
更进一步，所述步骤4中
Figure 521054DEST_PATH_IMAGE012
根据驱动电机实际工作功率在0到峰值功率
Figure 59133DEST_PATH_IMAGE025
之间设定不同的动态比例因子，
Figure 299359DEST_PATH_IMAGE012
取值范围在[0,1],通过整车控制器实时查表获取当前的
Figure 262503DEST_PATH_IMAGE012
值。
若燃料电池系统功率小于当前整车需求功率时，由动力电池系统提供放电功率给整车高压部件使用；若燃料电池系统功率大于当前整车需求功率时，由动力电池系统吸收剩余的功率。
本发明在整车满足燃料电池系统开堆条件下，整车控制器根据动力电池剩余电量SOC、当前司机驾驶意图、附件电器功率需求等综合计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure 170678DEST_PATH_IMAGE015
，由动态比例因子K计算权重比，并通过对比获取当前许可的最小功率值Pr1，然后将燃料电池系统运行功率划分为六个定点功率运行点，在达到设定功率滤波时间t1时，通过定点插值查询方式确定燃料电池系统定点需求功率
Figure 822983DEST_PATH_IMAGE020
；再通过判断燃料电池系统实际功率
Figure 426921DEST_PATH_IMAGE021
与整车需求功率
Figure 531887DEST_PATH_IMAGE026
的跟随情况，若跟随情况良好，则需求功率持续一个功率持续运行的滤波时间t2再更新需求功率，否则一直等待燃料电池系统功率变化。这样可以满足燃料电池系统功率能够稳定跟随整车功率趋势变化，也可有效避免燃料电池功率频繁变化导致燃料电池系统寿命降低的风险，同时在保证整车动力性需求的基础上，维持动力电池剩余电量SOC维持相对稳定，提高整车能量效率。
本方案与现有技术相比，其优点在于：
1、根据特性曲线获取燃料电池系统运行的六个定点功率，可以确保这六个定点功率是处于该套燃料电池系统的高效点、寿命最优点、适合整车道路工况所需的平均功率点，这样可以避免燃料电池系统功率运行在不同的功率点，且定点功率
Figure 40491DEST_PATH_IMAGE027
是比燃料电池系统额定功率
Figure 807022DEST_PATH_IMAGE028
更大，当整车需求驱动功率瞬时允许达到很高，对动力电池也是一种功率保护。
2、根据动力电池剩余电量SOC、当前司机驾驶意图和整车附件电器等综合计算燃料电池系统当前的需求功率
Figure 576001DEST_PATH_IMAGE029
，并由动态比例因子K计算权衡比。相比现有方案，更多方案是仅参照动力电池剩余电量SOC，从而决定燃料电池系统的需求功率，无法满足整车实时的动力性需求，且容易引起动力电池剩余电量SOC短时间内波动较大，频繁的进行充电和放电过程，影响动力电池的使用寿命。
本方案是综合考虑动力电池剩余电量SOC，还有驾驶意图决定的整车动力性需求，以及相对固定的整车附件电器对燃料电池系统功率的需求，通过动态比例因子K进行调整上述的权衡比，可以有效地分配各部分所占的功率需求比例。
3、本方案设定功率滤波时间t1，可以有效地避开整车需求功率跟随司机的油门踏板开度实时变化，引起燃料电池系统的需求功率实时变化。通过设定滤波时间t1，使燃料电池系统功率能够跟随整车动力性的变化趋势，但不至于经常更新功率需求。
4、本方案设定功率持续运行的滤波时间t2，主要是考虑燃料电池系统运行特性比较疲软，功率响应比较慢，通过功率跟随吻合，才可进行计时滤波时间t2，维持当前的需求功率稳定运行，保证燃料电池电堆内部气体和冷却液的压力、流量处于相对稳定。
5、本方案车辆处于静止或制动状态时，燃料电池系统的需求功率处在最低档，整车处于等红绿灯或公交进站台时，整车需求功率小，且燃料电池散热器噪音较大，影响整车的舒适性，燃料电池系统功率较低，可以有效降低整车的噪音；而整车处于制动状态时，整车需求驱动功率为零，且此时驱动电机处于制动能量回收，燃料电池系统也处于在发电，驱动电机和燃料电池系统发的电均由动力电池吸收，而动力电池充电功率又有限，只能降低燃料电池系统功率（需要消耗氢气，且氢气费用较贵），让驱动电机发挥最大的制动能量（动能转换为电能，免费），提高整车能量的利用效率，有效延长整车的续航里程。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不仅局限于此，凡是利用此构思对本发明进行非实质性地改进，均应该属于侵犯本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种混合燃料电池汽车能量管理控制方法，其特征在于：所述能量管理控制方法包括以下具体步骤：
步骤1：根据燃料电池电堆极化特性、燃料电池系统效率特性、动力电池充放电效率特性和DC/DC变换器效率特性，将燃料电池系统运行功率分为六个定点功率运行点，分别表示为P FC_1、P FC_2、P FC_3、P FC_4、P FC_5和P FC_6，且满足、P FC_P≥P FC_6＞P FC_E≥P FC_5＞P FC_4 ＞P FC_3＞P FC_2＞P FC_1≥P FC_I，其中， P FC_E为燃料电池系统额定功率点，P FC_P为燃料电池系统峰值功率点，P FC_I为燃料电池系统怠速功率点；
步骤2：当同时满足燃料电池系统无故障、整车无严重故障、整车控制系统处于上高压状态、动力电池剩余电量SOC不大于设定阈值SOC min的条件下，整车控制器发送燃料电池系统开堆指令；
步骤3：燃料电池系统启动后，燃料电池系统功率运行在最小定点功率点P FC_1，当燃料电池系统温度达到设定阈值T，进入步骤4，整车控制器计算燃料电池系统需求功率；
步骤4：整车控制器根据动力电池剩余电量SOC、当前司机驾驶意图和整车附件电器，计算当前燃料电池系统需求功率，P r0_FC =K S *SOC+K t *P t +P a 并由动态比例因子K计算权衡比，其中K S 和K t 分别表示动力电池剩余电量SOC和当前司机驾驶意图的动态比例因子；P t 表示当前司机驾驶意图下的整车需求驱动功率；P a 表示为整车当前附件高压电器工作的需求功率；
步骤5：将获得的当前燃料电池系统需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，与燃料电池系统许可的最大功率
Figure DEST_PATH_IMAGE004
、动力电池持续可充电功率PBat_max进行对比，获取当前许可的功率值P r1_FC =min(P r0_FC ,P P_FC_Allow ,PBat_max)作为燃料电池系统需求功率；
步骤6：整车控制器计时判断，当经过设定功率滤波时间t1后，将获得燃料电池系统需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE006
通过定点插值查询方式获得燃料电池系统定点需求功率
Figure DEST_PATH_IMAGE008
，其中
Figure 645275DEST_PATH_IMAGE008
来自步骤1设定六个定点功率中的一个；
步骤7：燃料电池系统定点需求功率
Figure 408088DEST_PATH_IMAGE008
在不同功率点之间变换时，按照设定的功率增载斜率v1或降载斜率v2进行功率变换，v1 、v2单位均为kw/s；
步骤8：整车控制器通过CAN网络将燃料电池系统定点需求功率
Figure 564657DEST_PATH_IMAGE008
发送到燃料电池系统控制器，由其执行整车控制器的功率命令，控制燃料电池系统实际运行功率P p_FC 接近或达到整车控制器的燃料电池系统定点需求功率
Figure 336697DEST_PATH_IMAGE008
，并将实际运行功率P p_FC 发送到CAN网络提供给整车控制器进行功率判断；
步骤9：整车控制器通过计算整车燃料电池系统定点需求功率
Figure 524970DEST_PATH_IMAGE008
与燃料电池系统实际运行功率P p_FC 差值的绝对值，若两者差值的绝对值大于设定阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE010
，则继续等待燃料电池系统实际运行功率达到燃料电池系统定点需求功率
Figure 541906DEST_PATH_IMAGE008
；若两者差值的绝对值不大于设定阈值
Figure 389033DEST_PATH_IMAGE010
，则在设定的功率持续滤波时间t2，整车控制器持续发送燃料电池系统定点需求功率
Figure 417294DEST_PATH_IMAGE008
；
步骤10：在设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器更新当前燃料电池系统需求功率
Figure 802619DEST_PATH_IMAGE002
,判断车辆是否处于静止或制动状态，当不处于静止或制动状态时，进入步骤11，当处于静止或制动状态时，则燃料电池系统定点需求功率为最低功率点，并返回步骤7；
步骤11：判断是否满足关堆条件，当满足以下其中一个条件，燃料电池系统严重故障、或整车严重故障、或整车控制系统处于下高压状态、或动力电池剩余电量
Figure DEST_PATH_IMAGE012
大于设定阈值
Figure DEST_PATH_IMAGE014
时，整车控制器发送燃料电池系统定点需求功率
Figure 644585DEST_PATH_IMAGE008
设定为0，且发送燃料电池系统关堆指令，系统下电，否则，重新进入步骤5。
2.根据权利要求1所述的一种混合燃料电池汽车能量管理控制方法，其特征在于：所述步骤10中，当车辆处于等红绿灯、公交车进站时的静止状态时，且触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 772816DEST_PATH_IMAGE008
为最低功率点
Figure DEST_PATH_IMAGE016
。
3.根据权利要求1所述的一种混合燃料电池汽车能量管理控制方法，其特征在于：所述步骤10中，当车辆处于制动状态时，且触发设定的功率持续滤波时间t2结束后，整车控制器发送燃料电池系统需求功率
Figure 986192DEST_PATH_IMAGE008
为最低功率点
Figure 886408DEST_PATH_IMAGE016
。
4.根据权利要求1所述的一种混合燃料电池汽车能量管理控制方法，其特征在于：所述步骤4中
Figure DEST_PATH_IMAGE018
根据动力电池剩余电量
Figure 722777DEST_PATH_IMAGE012
在临界值
Figure DEST_PATH_IMAGE020
与
Figure 933045DEST_PATH_IMAGE014
之间设定不同的动态比例因子，
Figure 381738DEST_PATH_IMAGE018
取值范围在[0，1]之间，通过整车控制器实时查表获取当时的
Figure 602372DEST_PATH_IMAGE018
值。
5.根据权利要求1所述的一种混合燃料电池汽车能量管理控制方法，其特征在于：所述步骤4中
Figure DEST_PATH_IMAGE022
根据驱动电机实际工作功率在0到峰值功率
Figure DEST_PATH_IMAGE024
之间设定不同的动态比例因子，
Figure 180947DEST_PATH_IMAGE022
取值范围在[0,1],通过整车控制器实时查表获取当前的
Figure 286700DEST_PATH_IMAGE022
值。
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