CN112590623B - 一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法。本发明将氢燃料电池汽车的辅助能源超级电容SOC划分为仅充电区间、可充放电区间和仅放电区间；当辅助能源超级电容SOC处于可充放电区间时，整车控制器通过油门踏板、制动踏板、档位开关、车速和电机转速计算出整车需求的实时功率P；根据实时功率P，氢燃料电池汽车的燃料电池系统选择输出功率；对于整车行驶过程中快速变换的功率需求，由辅助能源超级电容承担快速变换部分的能量，由燃料电池系统承担慢速变化部分的能量。本发明提升能源利用效率，提高氢燃料电池汽车续驶里程，并减少氢燃料电池系统的功率调整频率，延长氢燃料电池系统的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料电池汽车技术领域，尤其涉及一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法。
背景技术
随着地球能源资源的逐步枯竭，如何在现有能源上提高能源利用率成为越来越迫切的需求，汽车作为能源消耗大户，提升能源利用率更具有显著效果。目前通过燃料电池功率来跟随整车功率的控制方式无法确保燃料电池系统工作在高效率区间，造成整车效率偏低，从而降低整车续驶里程。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种提升能源利用效率、提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法。
本发明的一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，
将氢燃料电池汽车的辅助能源超级电容SOC划分为仅充电区间、可充放电区间和仅放电区间；
当所述辅助能源超级电容SOC处于仅充电区间时，氢燃料电池汽车的燃料电池系统选择最大功率Pmax；
当所述辅助能源超级电容SOC处于仅放电区间时，所述燃料电池系统关机，停止对外进行功率输出；
当所述辅助能源超级电容SOC处于可充放电区间时，整车需求功率分为小功率区间、中等功率区间和大功率区间，所述燃料电池系统的输出功率选择如下：
整车行驶过程中，氢燃料电池汽车的整车控制器通过油门踏板、制动踏板、档位开关、车速和电机转速计算出整车需求的实时功率P；
当整车需求的实时功率P在小功率区间时，所述燃料电池系统选择怠速功率Pidle，所述燃料电池系统提供整车动力及附件功率需求；
当整车需求的实时功率P在中等功率区间时，所述燃料电池系统选择最佳功率Pbest，所述燃料电池系统提供整车动力及附件功率需求，适时给所述辅助能源超级电容充电，让所述辅助能源超级电容SOC维持在合理范围内；
当整车需求的实时功率P在大功率区间时，所述燃料电池系统选择最大功率Pmax，提供整车动力及附件功率需求，适时给所述辅助能源超级电容充电，让所述辅助能源超级电容SOC维持在合理范围内；
对于整车行驶过程中快速变换的功率需求，由所述辅助能源超级电容承担快速变换部分的能量，由所述燃料电池系统承担慢速变化部分的能量。
进一步的，通过所述油门踏板开度值、制动踏板开度值、档位开关信号、车速和电机转速计算出整车需求的实时功率P的步骤如下：
1)计算出整车实时需求扭矩T
T＝f(AP,BP,V)
AP为油门踏板开度值、BP为制动踏板开度值、V为车速、f为AP、BP和V的相关函数；
2)计算出整车实时需求功率P
P＝9550*T/N
N为电机转速。
进一步的，所述辅助能源超级电容SOC在[0,20]区间时属于仅充电区间，[20,80]区间属于可充放电区间，[80,100]区间属于仅放电区间。
进一步的，整车需求的实时功率P在[0,0.2]Pmax内属于小功率区间；整车需求的实时功率P在[0.2,0.7]Pmax内属于中等功率区间；整车需求的实时功率P在[0.7,1.0]Pmax属于大功率区间。
进一步的，所述最佳功率Pbest为最大功率Pmax的50％。
燃料电池系统特性是能量密度高功率密度低且动态响应慢、超级电容特性是能量密度低功率密度高且动态响应快，两者组成的能量系统具有相当高的互补性，对于整车行驶过程中快速变换的功率需求，本发明的能源系统由超级电容承担快速变换部分，由燃料电池系统承担慢速变化部分。由于燃料电池系统只需承担整车功率的稳定部分，因此可以使其在保证整车动力性要求的情况下工作在效率较高的功率点；整车控制器采集油门踏板、制动踏板、档位开关状态、车速、辅助能源超级电容SOC等信号，通过功率点计算单元，确定氢燃料电池系统的最优功率点，使氢燃料电池系统在满足整车动力需求的情况下工作在高效区，提升能源利用效率，提高氢燃料电池汽车续驶里程，并减少氢燃料电池系统的功率调整频率，延长氢燃料电池系统的使用寿命。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本发明的一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，氢燃料电池汽车的能源系统包括燃料电池系统和辅助能源超级电容；
将辅助能源超级电容SOC划分为仅充电区间、可充放电区间和仅放电区间；
当辅助能源超级电容SOC处于仅充电区间时，燃料电池系统选择最大功率Pmax；
当辅助能源超级电容SOC处于仅放电区间时，燃料电池系统关机，停止对外进行功率输出；
当辅助能源超级电容SOC处于可充放电区间时，整车需求功率分为小功率区间、中等功率区间和大功率区间，燃料电池系统的输出功率选择如下：
实际行驶过程中，整车控制器通过油门踏板AP、制动踏板BP、档位开关、车速V和电机转速N计算出整车需求的实时功率P；
当整车需求的实时功率P在小功率区间时，燃料电池系统选择怠速功率Pidle，燃料电池系统提供整车动力及附件功率需求；
当整车需求的实时功率P在中等功率区间时，燃料电池系统选择最佳功率Pbest，燃料电池系统提供整车动力及附件功率需求，适时给辅助能源超级电容充电，让辅助能源超级电容SOC维持在合理范围内；
当整车需求的实时功率P在大功率区间时，燃料电池系统选择最大功率Pmax，提供整车动力及附件功率需求，适时给辅助能源超级电容充电，让辅助能源超级电容SOC维持在合理范围内；
对于整车行驶过程中快速变换的功率需求，由辅助能源超级电容承担快速变换部分的能量，由燃料电池系统承担慢速变化部分的能量。
进一步的，通过油门踏板开度值、制动踏板开度值、档位开关信号、车速和电机转速计算出整车需求的实时功率P的步骤如下：
1)计算出整车实时需求扭矩T
T＝f(AP,BP,V)
AP为油门踏板开度值、BP为制动踏板开度值、V为车速、f为AP、BP和V的相关函数；
档位开关信号不同，相关函数f不同；
2)计算出整车实时需求功率P
P＝9550*T/N
N为电机转速。
进一步的，可以定义辅助能源超级电容SOC在[0,20]区间时属于仅充电区间，[20,80]区间属于可充放电区间，[80,100]区间属于仅放电区间。
进一步的，可以定义整车需求的实时功率P在[0,0.2]Pmax内属于小功率区间；整车需求的实时功率P在[0.2,0.7]Pmax内属于中等功率区间；整车需求的实时功率P在[0.7,1.0]Pmax属于大功率区间。
通过综合考虑氢燃料电池系统效率、可靠性和寿命等因素，可以确定最佳功率Pbest，例如：最佳功率Pbest可以为最大功率Pmax的50％。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，其特征在于：将氢燃料电池汽车的辅助能源超级电容SOC划分为仅充电区间、可充放电区间和仅放电区间；
当所述辅助能源超级电容SOC处于仅充电区间时，氢燃料电池汽车的燃料电池系统选择最大功率Pmax；
当所述辅助能源超级电容SOC处于仅放电区间时，所述燃料电池系统关机，停止对外进行功率输出；
当所述辅助能源超级电容SOC处于可充放电区间时，整车需求功率分为小功率区间、中等功率区间和大功率区间，所述燃料电池系统的输出功率选择如下：
整车行驶过程中，氢燃料电池汽车的整车控制器通过油门踏板、制动踏板、档位开关、车速和电机转速计算出整车需求的实时功率P；
当整车需求的实时功率P在小功率区间时，所述燃料电池系统选择怠速功率Pidle，所述燃料电池系统提供整车动力及附件功率需求；
当整车需求的实时功率P在中等功率区间时，所述燃料电池系统选择最佳功率Pbest，所述燃料电池系统提供整车动力及附件功率需求，适时给所述辅助能源超级电容充电，让所述辅助能源超级电容SOC维持在合理范围内；
当整车需求的实时功率P在大功率区间时，所述燃料电池系统选择最大功率Pmax，提供整车动力及附件功率需求，适时给所述辅助能源超级电容充电，让所述辅助能源超级电容SOC维持在合理范围内；
对于整车行驶过程中快速变换的功率需求，由所述辅助能源超级电容承担快速变换部分的能量，由所述燃料电池系统承担慢速变化部分的能量。
2.如权利要求1所述的一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，其特征在于：通过所述油门踏板开度值、制动踏板开度值、档位开关信号、车速和电机转速计算出整车需求的实时功率P的步骤如下：
1)计算出整车实时需求扭矩T
T＝f(AP,BP,V)
AP为油门踏板开度值、BP为制动踏板开度值、V为车速、f为AP、BP和V的相关函数；
2)计算出整车实时需求功率P
P＝9550*T/N
N为电机转速。
3.如权利要求1或2所述的一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，其特征在于：所述辅助能源超级电容SOC在[0,20]区间时属于仅充电区间，[20,80]区间属于可充放电区间，[80,100]区间属于仅放电区间。
4.如权利要求3所述的一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，其特征在于：整车需求的实时功率P在[0,0.2]Pmax内属于小功率区间；整车需求的实时功率P在[0.2,0.7]Pmax内属于中等功率区间；整车需求的实时功率P在[0.7,1.0]Pmax属于大功率区间。
5.如权利要求4所述的一种提高氢燃料电池汽车续驶里程的控制方法，其特征在于：所述最佳功率Pbest为最大功率Pmax的50％。
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