CN113997831A - 一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法。本发明的方法具体为通过获取动力电池上升或者下降10％SOC所用的时间，并根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，并将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。本实施例的方法对燃料电池进行分档输出，并对动力电池的SOC上升和下降速度进行累计，从而预判后续整车对电池总功率的需求，相对于传统的控制方法，可以有效在保证满足动力需求的情况下减少不必要的动力电池充放电次数，更大的利用了燃料电池进行发电输出，增长了动力电池使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于汽车功率控制技术领域，具体来说是一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法。
背景技术
因为氢气和氧气的产物只有水，所以氢能源作为有效的清洁能源，现已经被广泛应用到了各大领域，氢燃料电池汽车对于解决当前燃油汽车时代造成的环境污染有着至关重要的作用，相比目前的纯电动汽车更具发展前景。现有的氢燃料电池无法回收驱动电机回馈制动能源，需要加入辅助动力电池后利用动力电池来回收驱动电机回馈制动能源，但现有技术无法对燃料电池功率进行合理控制，且传统的燃料电池的输出功率调节都是通过监控动力电池的SOC进行分档控制，这造成了动力电池没必要的充放电，减少动力电池使用寿命且浪费能源。
经检索。中国发明专利：一种车辆燃料电池功率控制方法及装置(申请号为CN202010513609.4，申请日为2020.10.16)，该申请案的控制方法包括：获取动力电池实际充电功率、动力电池脉冲充电持续时间和动力电池脉冲充电目标时间；在检测到所述动力电池实际充电功率大于动力电池稳定恒流充电功率，以及所述动力电池脉冲充电持续时间大于动力电池脉冲充电目标时间时，控制燃料电池功率降载至第一目标功率；在检测到所述动力电池实际充电功率小于等于所述动力电池稳定恒流充电功率时，控制燃料电池功率升载至第二目标功率。但是该申请案的不足之处在于根据实际进行实时调节。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的燃料电池的输出功率调节都是通过监控动力电池的SOC进行分档控制，这造成了动力电池没必要的充放电，减少动力电池使用寿命且浪费能源的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，获取动力电池上升或者下降10％SOC所用的时间，并根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，并将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。
优选的，所述当前氢燃料电池发电档位分为档位一、档位二和档位三，具体为：
启动车辆时，当动力电池SOC在80～100％时，氢燃料电池不启动；
启动车辆时，当动力电池SOC在60～80％时，氢燃料电池处于档位一进行发电；
启动车辆时，当动力电池SOC在40～60％时，氢燃料电池处于档位二进行发电；
启动车辆时，当动力电池SOC小于40％时，氢燃料电池处于档位三进行发电。
优选的，获取动力电池下降10％SOC所用的时间为t1，预设时间阈值T1和T2，T1＜T2根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X具体为：
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t1＜T1，X为1；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，T1＜t1＜T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t1＞T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t1＜T1，X为2；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，T1＜t1＜T2，X为1.5；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t1＞T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t1＜T1，X为4；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，T1＜t1＜T2，X为3；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t1＞T2，X为2。
优选的，获取动力电池上升10％SOC所用的时间为t2，预设时间阈值T3和T4，T3＜T4根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X具体为：
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t2＜T3，X为0.2；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，T3＜t2＜T4，X为0.4；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t2＞T4，X为0.6；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t2＜T3，X为03；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，T3＜t2＜T4，X为0.5；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t2＞T4，X为0.6；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t2＜T3，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，T3＜t2＜T4，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t2＞T4，X为1。
优选的，当车辆启动后，若t1时间内动力电池SOC上升10％，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节具体为将当前档位的氢燃料电池发电功率×调节系数X后的功率与氢燃料电池最大允许发电功率进行比价取较小值进行发电。
优选的，当车辆启动后，若t2时间内动力电池SOC下降10％，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节具体为将当前档位的氢燃料电池发电功率×调节系数X后的功率与氢燃料电池最大允许发电功率进行比价取较小值进行发电。
优选的，每当动力电池SOC上升或者下降10％时，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。
优选的，当氢燃料电池的氢含量小于10％或者动力电池SOC≥95％时关闭氢燃料电池。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，通过获取动力电池上升或者下降10％SOC所用的时间，并根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，并将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。本实施例的方法对燃料电池进行分档输出，并对动力电池的SOC上升和下降速度进行累计，从而预判后续整车对电池总功率的需求，相对于传统的控制方法，可以有效在保证满足动力需求的情况下减少不必要的动力电池充放电次数，更大的利用了燃料电池进行发电输出，增长了动力电池使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照附图1，本实施例的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，通过获取动力电池上升或者下降10％SOC所用的时间，并根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，并将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。本实施例的方法对燃料电池进行分档输出，并对动力电池的SOC上升和下降速度进行累计，从而预判后续整车对电池总功率的需求，相对于传统的控制方法，可以有效在保证满足动力需求的情况下减少不必要的动力电池充放电次数，更大的利用了燃料电池进行发电输出，增长了动力电池使用寿命。
本实施例将当前氢燃料电池发电档位分为档位一、档位二和档位三，其中，档位一的氢燃料电池的输出功率为氢燃料电池的最大发电功率的20％，档位二的氢燃料电池的输出功率为氢燃料电池的最大发电功率的40％；档位三的氢燃料电池的输出功率为氢燃料电池的最大发电功率的60％。
具体为：
启动车辆时，当动力电池SOC在80～100％时，氢燃料电池不启动；
启动车辆时，当动力电池SOC在60～80％时，氢燃料电池处于档位一进行发电；
启动车辆时，当动力电池SOC在40～60％时，氢燃料电池处于档位二进行发电；
启动车辆时，当动力电池SOC小于40％时，氢燃料电池处于档位三进行发电。
获取动力电池下降10％SOC所用的时间为t1，预设时间阈值T1和T2，T1＜T2根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X具体为：
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t1＜T1，X为1；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，T1＜t1＜T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t1＞T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t1＜T1，X为2；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，T1＜t1＜T2，X为1.5；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t1＞T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t1＜T1，X为4；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，T1＜t1＜T2，X为3；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t1＞T2，X为2。
当t1＜T1时，前10％SOC变化过程中，实际车辆消耗的电量远大于氢燃料电池的发电量；当T1＜t1＜T2时，前10％SOC变化过程中，实际车辆消耗的电量略大于氢燃料电池的发电量；当t1>T2时,前10％SOC变化过程中，实际车辆消耗的电量与氢燃料电池的发电量基本持平。
本实施例的获取动力电池上升10％SOC所用的时间为t2，预设时间阈值T3和T4，T3＜T4根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X具体为：
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t2＜T3，X为0.2；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，T3＜t2＜T4，X为0.4；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t2＞T4，X为0.6；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t2＜T3，X为03；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，T3＜t2＜T4，X为0.5；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t2＞T4，X为0.6；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t2＜T3，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，T3＜t2＜T4，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t2＞T4，X为1。
当t2＜T3时，前10％SOC变化过程中，实际车辆消耗的电量远小于氢燃料电池的发电量；当T3＜t2＜T4时，前10％SOC变化过程中，实际车辆消耗的电量略小于氢燃料电池的发电量；当t2>T4时,前10％SOC变化过程中，实际车辆消耗的电量与氢燃料电池的发电量基本持平。
具体的，当车辆启动后，若t1时间内动力电池SOC上升10％，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节具体为将当前档位的氢燃料电池发电功率×调节系数X后的功率与氢燃料电池最大允许发电功率进行比价取较小值进行发电。
当车辆启动后，若t2时间内动力电池SOC下降10％，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节具体为将当前档位的氢燃料电池发电功率×调节系数X后的功率与氢燃料电池最大允许发电功率进行比价取较小值进行发电。
且每当动力电池SOC上升或者下降10％时，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。
当氢燃料电池的氢含量小于10％或者动力电池SOC≥95％时关闭氢燃料电池。
实施例2
本实施例的整车的动力电池带电量为300kWh，氢燃料电池最大发电功率为150kW，整车最大耗电功率为100kW。
为了避免动力电池SOC高时氢燃料电池过早的启动导致很快将动力电池充满造成氢燃料电池不必要的启停，首先设定启动车辆时当动力电池SOC在80％-100％时，氢燃料电池不启动，处于待机状态；当动力电池SOC在60％-80％时，氢燃料电池处于1档30kW功率发电；当SOC处于40％-60％时，氢燃料电池处于2档50kW功率发电；当动力电池SOC小于40％时氢燃料电池处于2档70kW功率发电；
车辆启动后，若t1时间内，SOC下降10％，则通过动力电池SOC下降时调节燃料电池功率时间—权重Map确定调节系数，氢燃料电池按照：当前挡位发电功率×调节系数并与氢燃料电池最大允许发电功率比较取小值后执行发电；
若t2时间内，SOC上升10％，则通过动力电池SOC上升时调节燃料电池功率时间—权重Map确定调节系数，氢燃料电池按照：当前挡位发电功率×调节系数并与氢燃料电池最大允许发电功率比较取小值后执行发电。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：获取动力电池上升或者下降10％SOC所用的时间，并根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，并将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。
2.根据权利要求1所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：所述当前氢燃料电池发电档位分为档位一、档位二和档位三，具体为：
启动车辆时，当动力电池SOC在80～100％时，氢燃料电池不启动；
启动车辆时，当动力电池SOC在60～80％时，氢燃料电池处于档位一进行发电；
启动车辆时，当动力电池SOC在40～60％时，氢燃料电池处于档位二进行发电；
启动车辆时，当动力电池SOC小于40％时，氢燃料电池处于档位三进行发电。
3.根据权利要求2所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：获取动力电池下降10％SOC所用的时间为t1，预设时间阈值T1和T2，T1＜T2根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X具体为：
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t1＜T1，X为1；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，T1＜t1＜T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t1＞T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t1＜T1，X为2；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，T1＜t1＜T2，X为1.5；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t1＞T2，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t1＜T1，X为4；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，T1＜t1＜T2，X为3；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t1＞T2，X为2。
4.根据权利要求2所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：获取动力电池上升10％SOC所用的时间为t2，预设时间阈值T3和T4，T3＜T4根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X具体为：
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t2＜T3，X为0.2；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，T3＜t2＜T4，X为0.4；
当氢燃料电池处于档位一进行发电时，t2＞T4，X为0.6；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t2＜T3，X为03；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，T3＜t2＜T4，X为0.5；
当氢燃料电池处于档位二进行发电时，t2＞T4，X为0.6；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t2＜T3，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，T3＜t2＜T4，X为1；
当氢燃料电池处于档位三进行发电时，t2＞T4，X为1。
5.根据权利要求3所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：当车辆启动后，若t2时间内动力电池SOC下降10％，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节具体为将当前档位的氢燃料电池发电功率×调节系数X后的功率与氢燃料电池最大允许发电功率进行比价取较小值进行发电。
6.根据权利要求4所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：当车辆启动后，若t1时间内动力电池SOC上升10％，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节具体为将当前档位的氢燃料电池发电功率×调节系数X后的功率与氢燃料电池最大允许发电功率进行比价取较小值进行发电。
7.根据权利要求5或6任一项所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：每当动力电池SOC上升或者下降10％时，根据当前氢燃料电池发电档位获取调节系数X，将当前氢燃料电池实际发电功率按照调节系数X进行调节。
8.根据权利要求7所述的一种氢电混动汽车燃料电池功率输出控制方法，其特征在于：当氢燃料电池的氢含量小于10％或者动力电池SOC≥95％时关闭氢燃料电池。
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| CN113997831B (zh) | 2024-02-27 |
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