CN112297882A - 一种燃料电池汽车超级电容soc控制方法及系统 - Google Patents

一种燃料电池汽车超级电容soc控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法及系统，所述方法包括：S1、当燃料电池汽车冷启动时，计算超级电容的需求电量；S2、判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车；S3、若当前超级电容的SOC值低于设定的第一SOC阈值，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；S4、燃料电池汽车进入整车运行工况后，确定超级电容的充放电状态，保证处于设定的SOC区间；S5、当由整车运行工况进入怠速状态后，向超级电容充电，当达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。

Description

一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法及系统
技术领域
本发明涉及燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法及系统。
背景技术
燃料电池汽车作为一种新能源驱动汽车，具有节能无污染、效率高、噪声低等优点，是汽车未来的理想发展方向。但目前燃料电池系统存在启动时间长、受温度影响大、怠速状态存在功率输出等问题，导致燃料电池系统不能作为唯一动力单元独立应用于汽车中，通常需要一套辅助能源系统来解决这些问题，
燃料电池汽车中常用的辅助能源一般包括锂离子电池、超级电容、镍氢电池等，当多种能源应用于一个动力系统时，需要解决辅助能源的荷电状态(state of charge，SOC)平衡问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，针对由燃料电池、超级电容等两种能源单元组成的动力系统，在整车工况变化时，对超级电容进行SOC控制，使得车用组合动力系统可满足整车功率需求。
本发明提供一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，包括：
S1、当燃料电池汽车冷启动时，检测燃料电池系统的当前温度值，并对比设定的启动许可最低温度，计算超级电容的需求电量；
S2、判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于步骤S1中计算的需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车，并执行步骤S3；
S3、正常启动后实时检测当前超级电容的SOC值，若所述SOC值低于设定的第一SOC阈值，燃料电池汽车进入怠速状态，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到超级电容的SOC值不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；
S4、燃料电池汽车进入整车运行工况后，根据需求功率变化，并参照燃料电池系统的加载斜率和卸载斜率，确定超级电容的充放电状态，保证超级电容的SOC值处于设定的SOC区间；
S5、当燃料电池汽车由整车运行工况进入怠速状态后，控制燃料电池系统向超级电容充电，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
进一步地，所述步骤S3还包括，若燃料电池汽车始终处于怠速状态，认为汽车无动力需求，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
进一步地，所述步骤S4还包括，若超级电容的SOC值超过设定的第二SOC阈值，整车控制器发出燃料电池系统降功率命令，并控制超级电容放电，以降低其SOC值。
进一步地，所述第一SOC阈值为30％，所述第二SOC阈值为70％。
进一步地，所述SOC区间为50％-70％。
作为本发明的另一方面，还提供一种燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，采用上述的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，包括：
计算单元，用于当燃料电池汽车冷启动时，检测燃料电池系统的当前温度值，并对比设定的启动许可最低温度，计算超级电容的需求电量；
第一执行单元，用于判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于第一执行单元得到的需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车；
第二执行单元，用于正常启动后实时检测当前超级电容的SOC值，若所述SOC值低于设定的第一SOC阈值，燃料电池汽车进入怠速状态，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到超级电容的SOC值不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；
第三执行单元，用于燃料电池汽车进入整车运行工况后，根据需求功率变化，并参照燃料电池系统的加载斜率和卸载斜率，确定超级电容的充放电状态，保证超级电容的SOC值处于设定的SOC区间；
第四执行单元，用于当燃料电池汽车由整车运行工况进入怠速状态后，控制燃料电池系统向超级电容充电，当超级电容的SOC值达到第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
进一步地，所述第二执行单元还用于若燃料电池汽车始终处于怠速状态，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
进一步地，所述第三执行单元还用于若超级电容的SOC值超过第二SOC阈值，整车控制器发出燃料电池系统降功率命令，并控制超级电容放电，以降低其SOC值。
进一步地，所述第一SOC阈值为30％，所述第二SOC阈值为70％。
进一步地，所述SOC区间为50％-70％。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过设定超级电容SOC区间，确定最低SOC以及最高SOC，确保燃料电池汽车能满足冷启动需求以及吸收过多能量的需求，同时保证燃料电池汽车运行时处于合理的动态波动范围内，平滑适应需求功率变化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法的逻辑图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，所述燃料电池汽车的动力系统包括燃料电池系统、单向DCDC、超级电容、双向DCDC以及整车控制单元，所述方法具体包括：
S1、当燃料电池汽车冷启动时，检测燃料电池系统的当前温度值，并对比设定的启动许可最低温度，计算超级电容的需求电量。
S2、判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于所述需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车，并执行步骤S3。优选地，可采用声音和/或光电指示的方式上报所述禁止启动提示。
S3、正常启动后实时检测当前超级电容的SOC值，若所述SOC值低于设定的第一SOC阈值，燃料电池汽车进入怠速状态，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到超级电容的SOC值不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；若燃料电池汽车始终处于怠速状态，认为汽车无动力需求，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。优选地，所述第一SOC阈值为30％，所述第二SOC阈值为70％。
S4、燃料电池汽车进入整车运行工况后，若超级电容的SOC值超过第二SOC阈值，整车控制器发出燃料电池系统降功率命令，并控制超级电容放电，以降低其SOC值；同时根据需求功率变化，并参照燃料电池系统的加载斜率和卸载斜率，确定超级电容的充放电状态，保证超级电容的SOC值处于设定的SOC区间。优选地，所述SOC区间为50％-70％。
S5、当燃料电池汽车由整车运行工况进入怠速状态后，控制燃料电池系统向超级电容充电，当超级电容的SOC值达到第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
本实施例还提供了一种燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，包括：
计算单元，用于当燃料电池汽车冷启动时，检测燃料电池系统的当前温度值，并对比设定的启动许可最低温度，计算超级电容的需求电量。
第一执行单元，用于判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于第一执行单元得到的需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车。
第二执行单元，用于正常启动后实时检测当前超级电容的SOC值，若所述SOC值低于设定的第一SOC阈值，燃料电池汽车进入怠速状态，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到超级电容的SOC值不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；若燃料电池汽车始终处于怠速状态，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。优选地，所述第一SOC阈值为30％，所述第二SOC阈值为70％。
第三执行单元，用于燃料电池汽车进入整车运行工况后，若超级电容的SOC值超过第二SOC阈值，整车控制器发出燃料电池系统降功率命令，并控制超级电容放电，以降低其SOC值；同时根据需求功率变化，并参照燃料电池系统的加载斜率和卸载斜率，确定超级电容的充放电状态，保证超级电容的SOC值处于设定的SOC区间。优选地，所述SOC区间为50％-70％。
第四执行单元，用于当燃料电池汽车由整车运行工况进入怠速状态后，控制燃料电池系统向超级电容充电，当超级电容的SOC值达到第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，其特征在于，包括：
S1、当燃料电池汽车冷启动时，检测燃料电池系统的当前温度值，并对比设定的启动许可最低温度，计算超级电容的需求电量；
S2、判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于步骤S1中计算的需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车，并执行步骤S3；
S3、正常启动后实时检测当前超级电容的SOC值，若所述SOC值低于设定的第一SOC阈值，燃料电池汽车进入怠速状态，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到超级电容的SOC值不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；
S4、燃料电池汽车进入整车运行工况后，根据需求功率变化，并参照燃料电池系统的加载斜率和卸载斜率，确定超级电容的充放电状态，保证超级电容的SOC值处于设定的SOC区间；
S5、当燃料电池汽车由整车运行工况进入怠速状态后，控制燃料电池系统向超级电容充电，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括，若燃料电池汽车始终处于怠速状态，认为汽车无动力需求，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
3.根据权利要求1所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，其特征在于，所述步骤S4还包括，若超级电容的SOC值超过设定的第二SOC阈值，整车控制器发出燃料电池系统降功率命令，并控制超级电容放电，以降低其SOC值。
4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，其特征在于，所述第一SOC阈值为30％，所述第二SOC阈值为70％。
5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，其特征在于，所述SOC区间为50％-70％。
6.一种燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，采用如权利要求1-5任一项所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制方法，其特征在于，包括：
计算单元，用于当燃料电池汽车冷启动时，检测燃料电池系统的当前温度值，并对比设定的启动许可最低温度，计算超级电容的需求电量；
第一执行单元，用于判断正常开机后的超级电容的SOC值是否低于第一执行单元得到的需求电量，若是，整车控制器上报禁止启动提示，否则，正常启动燃料电池汽车；
第二执行单元，用于正常启动后实时检测当前超级电容的SOC值，若所述SOC值低于设定的第一SOC阈值，燃料电池汽车进入怠速状态，控制燃料电池系统向超级电容充电，直到超级电容的SOC值不低于设定的第一SOC阈值，整车控制器发出就绪指令；
第三执行单元，用于燃料电池汽车进入整车运行工况后，根据需求功率变化，并参照燃料电池系统的加载斜率和卸载斜率，确定超级电容的充放电状态，保证超级电容的SOC值处于设定的SOC区间；
第四执行单元，用于当燃料电池汽车由整车运行工况进入怠速状态后，控制燃料电池系统向超级电容充电，当超级电容的SOC值达到第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
7.根据权利要求6所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，其特征在于，所述第二执行单元还用于若燃料电池汽车始终处于怠速状态，当超级电容的SOC值达到设定的第二SOC阈值时，整车控制器下发关机命令。
8.根据权利要求6所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，其特征在于，所述第三执行单元还用于若超级电容的SOC值超过第二SOC阈值，整车控制器发出燃料电池系统降功率命令，并控制超级电容放电，以降低其SOC值。
9.根据权利要求6所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，其特征在于，所述第一SOC阈值为30％，所述第二SOC阈值为70％。
10.根据权利要求6所述的燃料电池汽车超级电容SOC控制系统，其特征在于，所述SOC区间为50％-70％。
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