CN115991124A - 一种燃料电池车辆及其低温启动控制方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料电池车辆及其低温启动控制方法和系统，属于新能源车辆控制技术领域。本发明在整车识别到环境温度较低时，控制除霜器开启工作并实时判断动力电池的充电能力，当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率后，整车控制除霜器关机，同时整车控制判断整车的消耗大于燃料电池的最小功率后给燃料电池系统发送开机指令，否则给燃料电池系统发送关机指令。本发明一方面保证了燃料电池车辆在环境温度较低时能够正常运行，大大提高了燃料电池车辆的运营场景；另一方面当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时控制除霜器关机，减少除霜器长时间工作造成能量不必要的浪费，很大程度上降低了整车的能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料电池车辆及其低温启动控制方法和系统，属于新能源车辆控制技术领域。
背景技术
燃料电池车辆(FCEV)作为新能源车辆的一种，以其效率高、噪音低、无污染物排出等优点成为新能源车辆的发展趋势。但是在环境温度较低时，整车的动力电池的充电能力较低或没有，此时，若整车没有驱动需求，燃料电池发动机工作产生的电量将面临无处消耗；若整车有驱动需求，而燃料电池发动机没有开机工作，则整车的运营直接依赖动力电池，从而大大降低了燃料电池车辆的使用场景，阻碍燃料电池车辆的推广、普及。
目前市场上运行的燃料电池车辆主要是考虑动力电池的充电能力，当动力电池的充电能力小于燃料电池的最小功率时，燃料电池发动机处于待机状态，整车纯电行驶，这种方案虽然能够保证车辆正常行驶，但是车辆对动力电池的依赖较大，燃料电池发动机没有发挥应有的作用，且整车的续驶里程也不能保证。
申请公布号为CN111613811A中国发明专利申请文件公开了一种氢燃料电池低温冷启动方法及系统，该专利利用燃料电池的氢气侧和氧气测浓差过电势拉低燃料电池对外输出效率，将尽可能多的化学能转化为热能用于燃料电池堆本体加热，使得燃料电池迅速暖机。公告号为CN209344233U专利文件公开了一种燃料电池动力系统组合低温冷启动装置及控制方法，能够解决燃料电池于低温状态下采用不同的加热方式来应对难以启动的问题，从而使燃料电池稳定的运行。这些专利都提出了低温状态下对燃料电池系统本身的加热，而忽略了低温状态下整车的低温(动力电池在温度较低的情况下自身的充电能力较低或没有)引起的发动机启动问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料电池车辆及其低温启动控制方法和系统，以解决目前燃料电池车辆低温环境下正常启动以及燃料电池车辆的运营场景低的问题。
本发明为解决上述技术问题而提供一种燃料电池车辆低温启动控制方法，该控制方法包括以下步骤：
1)在车辆所处环境温度低于设定阈值，且车辆进入FC混合动力模式时，控制除霜器开启工作并实时判断动力电池的充电能力；
2)当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时，控制除霜器关机；
3)判断整车的消耗是否大于燃料电池的最小功率，若大于，控制燃料电池系统开机，否则控制燃料电池系统关机。
本发明在环境温度较低时，控制除霜器开启工作直至动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率，当整车的消耗大于燃料电池的最小功率后给燃料电池系统发送开机指令，否则给燃料电池系统发送关机指令。本发明一方面保证了燃料电池车辆在环境温度较低时能够正常运行，大大提高了燃料电池车辆的运营场景；另一方面当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时控制除霜器关机，减少除霜器长时间工作造成能量不必要的浪费，很大程度上降低了整车的能耗。
进一步地，为了快速准确判断环境温度，所述车辆所处环境温度低于设定阈值指的是动力电池的最低温度低于设定温度。
进一步地，所述的设定温度为5℃。
进一步地，所述步骤1)中在控制除霜器开启工作同时还需要控制动力电池开启自动加热。
进一步地，所述步骤2)中当动力电池的充电能力不大于燃料电池的最小功率时，除霜器一直处于工作状态。
本发明还提供了一种燃料电池车辆低温启动控制系统，该控制系统包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现本发明所述的燃料电池车辆低温启动控制方法。
本发明一方面保证了燃料电池车辆在环境温度较低时能够正常运行，大大提高了燃料电池车辆的运营场景；另一方面当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时控制除霜器关机，减少除霜器长时间工作造成能量不必要的浪费，很大程度上降低了整车的能耗。
本发明还提供了一种燃料电池车辆，包括燃料电池、动力电池、整车控制器和除霜器，所述整车控制器用于在车辆所处环境温度低于设定阈值，且车辆进入FC混合动力模式时，控制除霜器开启工作并实时判断动力电池的充电能力，当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时，控制除霜器关机；同时判断整车的消耗是否大于燃料电池的最小功率，若大于，控制燃料电池系统开机，否则控制燃料电池系统关机。
本发明一方面保证了燃料电池车辆在环境温度较低时能够正常运行，大大提高了燃料电池车辆的运营场景；另一方面当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时控制除霜器关机，减少除霜器长时间工作造成能量不必要的浪费，很大程度上降低了整车的能耗。
进一步地，为了快速准确判断环境温度，所述车辆所处环境温度低于设定阈值是由BMS判断，当BMS判断出动力电池的最低温度低于设定温度时说明车辆所处环境温度低于设定阈值。
进一步地，所述整车控制器在控制除霜器开启工作同时BMS还控制动力电池开启自动加热。
进一步地，当动力电池的充电能力不大于燃料电池的最小功率时，整车控制器控制除霜器一直处于工作状态。
附图说明
图1是本发明燃料电池车辆低温启动控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
方法实施例
本发明在环境温度较低时，控制除霜器开启工作直至动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率，当整车的消耗大于燃料电池的最小功率后给燃料电池系统发送开机指令，否则给燃料电池系统发送关机指令。该方法的实现流程如图1所示，具体实施过程如下。
1.判断燃料电池车辆所处环境温度是否低于设定阈值。
本发明通过判断动力电池最低温度是否小于设定温度阈值来实现，本实施例中的设定温度阈值为5度。具体而言，动力电池一般都会通过BMS(电池管理系统)进行电池电压、温度的采集，因此，本发明利用BMS采集到的动力电池的温度进行判断，当BMS采集到的动力电池最低温度低于5度时，则认为该燃料电池车辆处于低温环境。
作为其他实施方式，也可以在车辆上单独设置温度传感器，根据温度传感器的大小进行温度环境的判断。
2.在低温环境下进行自加热和控制除霜器工作。
当环境温度较低时，动力电池的充电能力较低或没有，为保证发动机正常开启工作，在车辆进入FC混合动力模式后，由BMS控制动力电池开启自加热；同时整车控制除霜器开启工作，直至整车识别到动力电池的充电能力大于燃料电池的最小输出功率后，整车控制除霜器关机。
3.除霜器关机后根据整车的消耗控制燃料电池是否启动工作。
整车控制判断整车的消耗大于燃料电池的最小功率后给燃料电池系统发送开机指令，否则给燃料电池系统发送关机指令。
本发明能够根据当前环境温度，智能控制除霜器开启工作，从而保证发动机正常稳定工作。能够降低整车能耗并能扩大燃料电池车辆的运营场景。
车辆实施例
本发明的燃料电池电池包括燃料电池、动力电池、BMS、整车控制器和除霜器等，其中BMS能够根据动力电池的温度判断车辆是否处于低温环境，整车控制器能够在车辆处于低温环境时控制除霜器工作直至动力电池的充电能力大于燃料电池的最小输出功率，并在此时控制除霜器停止工作；在控制除霜器停止工作后根据整车的消耗控制燃料电池是否启动工作，当整车的消耗大于燃料电池的最小功率后给燃料电池系统发送开机指令，否则给燃料电池系统发送关机指令。具体的控制过程已在方法的实施例中进行了详述，这里不再赘述。
系统实施例
本实施例提出的装置，包括处理器、存储器，存储器中存储有可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器在执行计算机程序时实现上述方法实施例的方法。
也就是说，以上方法实施例中的方法应理解可由计算机程序指令实现燃料电池车辆低温启动控制方法的流程。可提供这些计算机程序指令到处理器，使得通过处理器执行这些指令产生用于实现上述方法流程所指定的功能。
本实施例所指的处理器是指微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置；
本实施例所指的存储器包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方式的媒体加以存储。例如：利用电能方式存储信息的各式存储器，RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的的各式存储器，硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的各式存储器，CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
通过上述存储器、处理器以及计算机程序构成的装置，在计算机中由处理器执行相应的程序指令来实现，处理器可以搭载各种操作系统，如windows操作系统、linux系统、android、iOS系统等。
Claims (10)
1.一种燃料电池车辆低温启动控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：
1)在车辆所处环境温度低于设定阈值，且车辆进入FC混合动力模式时，控制除霜器开启工作并实时判断动力电池的充电能力；
2)当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时，控制除霜器关机；
3)判断整车的消耗是否大于燃料电池的最小功率，若大于，控制燃料电池系统开机，否则控制燃料电池系统关机。
2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆低温启动控制方法，其特征在于，所述车辆所处环境温度低于设定阈值指的是动力电池的最低温度低于设定温度。
3.根据权利要求2所述的燃料电池车辆低温启动控制方法，其特征在于，所述的设定温度为5℃。
4.根据权利要求2所述的燃料电池车辆低温启动控制方法，其特征在于，所述步骤1)中在控制除霜器开启工作同时还需要控制动力电池开启自动加热。
5.根据权利要求2所述的燃料电池车辆低温启动控制方法，其特征在于，所述步骤2)中当动力电池的充电能力不大于燃料电池的最小功率时，除霜器一直处于工作状态。
6.一种燃料电池车辆低温启动控制系统，其特征在于，该控制系统包括处理器和存储器，所述处理器执行由所述存储器存储的计算机程序，以实现如上述权利要求1-5任一项所述的燃料电池车辆低温启动控制方法。
7.一种燃料电池车辆，包括燃料电池、动力电池、整车控制器和除霜器，其特征在于，所述整车控制器用于在车辆所处环境温度低于设定阈值，且车辆进入FC混合动力模式时，控制除霜器开启工作并实时判断动力电池的充电能力，当动力电池的充电能力大于燃料电池的最小功率时，控制除霜器关机；同时判断整车的消耗是否大于燃料电池的最小功率，若大于，控制燃料电池系统开机，否则控制燃料电池系统关机。
8.根据权利要求7所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述车辆所处环境温度低于设定阈值是由BMS判断，当BMS判断出动力电池的最低温度低于设定温度时说明车辆所处环境温度低于设定阈值。
9.根据权利要求7或8所述的燃料电池车辆，其特征在于，所述整车控制器在控制除霜器开启工作同时BMS还控制动力电池开启自动加热。
10.根据权利要求7所述的燃料电池车辆，其特征在于，当动力电池的充电能力不大于燃料电池的最小功率时，整车控制器控制除霜器一直处于工作状态。
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