CN117096400B - 一种车载双燃料电池的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及燃料电池技术领域,公开了一种车载双燃料电池的控制方法及系统,包括如下步骤,S1:基于动力电池的电池剩余容量,设置两种能量控制策略;S2:判断两燃料电池电堆的衰减程度;S3:高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率。高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择两能量控制策略中与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率,从而提高了动力电池的稳定性,既能保证提供给车辆的动力输出稳定,又能减缓高衰减燃料电池的衰减速度,起到保护高衰减燃料电池的目的,从而延长燃料电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域,特别涉及一种车载双燃料电池的控制方法及系统。
背景技术
燃料电池多应用于大型车辆(如重型客车、重型工程车等),由于大型车需要较大的输出功率,通常使用两个或两个以上的燃料电池来满足动力输出,采用多个燃料电池可以避免单个燃料电池大型化带来的弊端,但是采用多个燃料电池也增加了整体协调控制的难度,尤其是多燃料电池的功率输出控制难以控制。
目前燃料电池车辆均采用燃料电池-动力电池的混合动力系统控制方案(基于动力电池的电池剩余容量分段标定燃料电池的发电功率),其中,燃料电池作为主要电源,动力电池作为辅助电源,共同满足车辆的动力输出和能量回收,但是,当前的控制方案并没有考虑车辆搭载有多个燃料电池时如何对每个燃料电池进行区别控制,由于每个燃料电池的状态不同,其对应的衰减程度也不同,若均采用相同的控制方案,会导致衰减程度高的燃料电池过早衰退,从而影响车辆的正常行驶。
发明内容
本发明旨在解决上述问题而提供一种车载双燃料电池的控制方法及系统,解决现有控制方法单一化,不能区别控制不同衰减程度燃料电池的问题。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种车载双燃料电池的控制方法,包括如下步骤:
S1:基于动力电池的电池剩余容量,设置两种能量控制策略,两种能量控制策略分别用于控制两燃料电池的变载频率;
S2:判断两燃料电池电堆的衰减程度,将衰减程度低的燃料电池定义为低衰减燃料电池,衰减程度高的燃料电池定义为高衰减燃料电池;
S3:高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率。
优选的,所述步骤S1中两种能量控制策略分别为第一能量控制策略和第二能量控制策略;
所述第一能量控制策略包括如下步骤:
将动力电池的电池剩余容量分为n个区间;
将燃料电池的发电功率分为与所述n个区间一一对应的n个阶段;
动力电池的电池剩余容量与燃料电池的发电功率呈反比关系,根据动力电池的电池剩余容量匹配对应的燃料电池发电功率;
其中,n为大于1的正整数;
所述第二能量控制策略包括如下步骤:
将动力电池的电池剩余容量分为m个区间;
将燃料电池的发电功率分为与所述m个区间一一对应的m个阶段;
动力电池的电池剩余容量与燃料电池的发电功率呈反比关系,根据动力电池的电池剩余容量匹配对应的燃料电池发电功率;
其中,m为大于1的正整数,且m大于n。
优选的,步骤S2中判断两燃料电池电堆的衰减程度包括如下步骤:
设置阈值;
启动两燃料电池,将两燃料电池拉载至相同的电堆电流,保持其他运行参数相同;
计算两燃料电池的电堆平均单电压差值,将所得电堆平均单电压差值与阈值比较;
当电堆平均单电压差值大于阈值时,定义电堆平均单电压更高的燃料电池为低衰减燃料电池,电堆平均单电压更低的燃料电池为高衰减燃料电池。
优选的,当两燃料电池的电堆平均单电压差值小于阈值时,比较两燃料电池的电堆单电压均低差的差值,定义电堆单电压均低差更小的燃料电池为低衰减燃料电池,电堆单电压均低差更大的燃料电池为高衰减燃料电池。
优选的,两燃料电池的其他运行参数包括空气流量、空气压力、氢气压力和电堆温度。
优选的,所述阈值设定在0.04V-0.06V之间。
优选的,高衰减燃料电池选择第一能量控制策略为车辆提供动力输出,低衰减燃料电池选择第二能量控制策略为车辆提供动力输出。
一种车载双燃料电池系统,使用所述的控制方法,包括动力电池、第一燃料电池系统、第二燃料电池系统、逆变器和驱动电机;
所述动力电池、第一燃料电池系统和第二燃料电池系统分别与所述逆变器的输入端连接,所述逆变器的输出端与驱动电机连接。
优选的,所述第一燃料电池系统包括第一燃料电池和第一DC/DC升压转换器;
所述第一燃料电池的输出端与所述第一DC/DC升压转换器的输入端连接,所述第一DC/DC升压转换器的输出端与所述逆变器的输入端连接,所述第一DC/DC升压转换器用于提高第一燃料电池的输出电压;
所述第二燃料电池系统包括第二燃料电池和第二DC/DC升压转换器;
所述第二燃料电池的输出端与所述第二DC/DC升压转换器的输入端连接,所述第二DC/DC升压转换器的输出端与所述逆变器的输入端连接,所述第二DC/DC升压转换器用于提高第二燃料电池的输出电压。
优选的,所述动力电池、第一燃料电池系统和第二燃料电池系统并联设置于所述逆变器的输入端。
本发明的贡献在于:高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择两能量控制策略中与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率,从而提高了动力电池的稳定性,既能保证提供给车辆的动力输出稳定,又能减缓高衰减燃料电池的衰减速度,起到保护高衰减燃料电池的目的,从而延长燃料电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明车载双燃料电池的控制方法的示意图;
图2是本发明第一能量控制策略和第二能量控制策略的其中一实施例的示意图;
图3是本发明第一能量控制策略和第二能量控制策略的另一实施例(与图2区别在于m取值不同)的示意图;
图4是本发明判断燃点电池衰减程度方法的示意图;
图5是本发明动力电池的电池剩余容量和燃料电池的发电功率之间的示意图;
图6是本发明车载双燃料电池系统的示意图;
其中:动力电池10、第一燃料电池系统20、第一燃料电池21、第一DC/DC升压转换器22、第二燃料电池系统30、第二燃料电池31、第二DC/DC升压转换器32、逆变器40、驱动电机50。
具体实施方式
下列实施例是对本发明的进一步解释和补充,对本发明不构成任何限制。
如图1所示,一种车载双燃料电池的控制方法,包括如下步骤:
S1:基于动力电池10的电池剩余容量(即动力电池10的SOC),设置两种能量控制策略,两种能量控制策略分别用于控制两燃料电池的变载频率;
S2:判断两燃料电池电堆的衰减程度,将衰减程度低的燃料电池定义为低衰减燃料电池,衰减程度高的燃料电池定义为高衰减燃料电池;
S3:高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率。
本发明中两燃料电池用于为车辆提供动力输出,动力电池10起到辅助动力输出的作用,动力电池10与两燃料电池配合共同为车辆提供动力,进一步的说明,动力电池10的电池剩余容量与两燃料电池的发电功率呈反比,即设定动力电池10的电池剩余容量越高,两燃料电池所需提供的对应发电功率越低,随着动力电池10的电池剩余容量越来越低,两燃料电池所需提供的发电功率越来越高,进一步的说明,燃料电池的发电功率变化为阶段式的变化,动力电池10的电池剩余容量(范围在0-100%之间)每减少一定比例的数值,燃料电池的发电功率相对应的会发生变化,举例说明,如:动力电池10的电池剩余容量每减少10%,燃料电池的发电功率对应的会发生一次变化(变大);燃料电池的发电功率的变化次数称为变载频率,而燃料电池变载频率的增加会加速燃料电池电堆的衰减。
进一步的说明,由于每个燃料电池的状态不同,每个燃料电池在使用过程中的衰减程度也会不同(即使在相同的环境中使用),本发明基于动力电池10的电池剩余容量,设置了两种不同的能量控制策略,两种能量控制策略能够针对两燃料电池提供不同的发电功率方案,从而控制两燃料电池的变载频率,具体的,两种能量控制策略分别与两燃料电池结合使用前,需要判断两燃料电池电堆的衰减程度(燃料电池内均包含有电堆和辅机,燃料电池的衰减具体指的是燃料电池电堆的衰减),为便于区分两燃料电池,将衰减程度低的燃料电池定义为低衰减燃料电池,衰减程度高的燃料电池定义为高衰减燃料电池,判断出两燃料电池电堆的衰减程度后,高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择两能量控制策略中与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率。
进一步的说明,动力电池10的稳定性由动力电池10的电池剩余容量减少量决定,即每当动力电池10的电池剩余容量减少量达到预设值,对应的燃料电池的发电功率均会发生改变,减少量的设定数值越小(说明动力电池10的电池剩余容量划分区间越多),对应的动力电池10的稳定性越好,对于车辆的动力输出控制越精准,但是对应燃料电池的变载频率会相应变大,对应燃料电池电堆的衰减速度增加,举例说明:
第一种情况,设定每当动力电池10的电池剩余容量减少5%(5%为占电池总容量的比例),燃料电池的发电功率发生改变;
第二种情况,设定每当动力电池10的电池剩余容量减少10%,燃料电池的发电功率发生改变;
第一种情况中动力电池10的动力输出相较于第二种情况来说更加稳定,且第一种情况中对应燃料电池的动力输出控制也更加精准,提供给车辆的总的动力输出更加稳定,但是第一种情况中燃料电池的变载频率较大(电池剩余容量每减少5%,对应燃料电池的发电功率就发生一次变化),对应燃料电池的电堆衰减速度会加快。
本发明中,高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择两能量控制策略中与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率,提高了动力电池10的稳定性,既能保证提供给车辆的动力输出稳定,又能减缓高衰减燃料电池的衰减速度,起到保护高衰减燃料电池的目的,从而延长燃料电池的使用寿命。
如图2-3所示,所述步骤S1中两种能量控制策略分别为第一能量控制策略和第二能量控制策略;
所述第一能量控制策略包括如下步骤:
将动力电池10的电池剩余容量(即将图2中(a)、图3中(c)的横坐标SOC分为n个区间)分为n个区间;
将燃料电池的发电功率分为与所述n个区间一一对应的n个阶段;
动力电池10的电池剩余容量与燃料电池的发电功率呈反比关系,根据动力电池10的电池剩余容量匹配对应的燃料电池发电功率;
其中,n为大于1的正整数;
所述第二能量控制策略包括如下步骤:
将动力电池10的电池剩余容量(即将图2中(b)、图3中(d)的横坐标SOC分为m个区间)分为m个区间;
将燃料电池的发电功率分为与所述m个区间一一对应的m个阶段;
动力电池10的电池剩余容量与燃料电池的发电功率呈反比关系,根据动力电池10的电池剩余容量匹配对应的燃料电池发电功率;
其中, m为大于1的正整数,且m大于n。
第一能量控制策略与第二能量控制策略相比,区别在于对动力电池10的电池剩余容量的划分上,具体的:
第二能量控制策略划分的区间多于第一能量控制策略(m>n,为确保在第二能量控制策略的控制下对应燃料电池的动力输出更加稳定精准,优选设置m的数值为n的整数倍),即在第二能量控制策略的控制下,动力电池10的电池剩余容量划分的区间更多,基于动力电池10的电池剩余容量的变化燃料电池的发电功率变化次数增多,变载频率增加,对车辆的动力输出更加精准,确保车辆能够稳定运行;
第一能量控制策略由于变载频率更少,对应燃料电池的发电功率变化次数也更少,能够减少对应燃料电池电堆的负担,延缓燃料电池电堆的衰减速度。
如图4所示,步骤S2中判断两燃料电池电堆的衰减程度包括如下步骤:
设置阈值;
启动两燃料电池,将两燃料电池拉载至相同的电堆电流,保持其他运行参数相同;
计算两燃料电池的电堆平均单电压差值,将所得电堆平均单电压差值与阈值比较;
当电堆平均单电压差值大于阈值时,定义电堆平均单电压更高的燃料电池为低衰减燃料电池(电堆平均单电压更高的燃料电池相对应的衰减程度较低),电堆平均单电压更低的燃料电池为高衰减燃料电池。
具体的,预先设置好阈值,将两燃料电池在相同运行参数下拉载至相同的电堆电流(优选为燃料电池怠速时的电堆电流),确保不会有其他因素影响两燃料电池电堆的衰减程度判断;
分别读取两燃料电池的电堆平均单电压,求算两燃料电池的电堆平均单电压差值,此处做差运算用的是较高的电堆平均单电压减去较低的电堆平均单电压,将所得差值与阈值比较,若所得差值大于阈值,拥有较高的电堆平均单电压的燃料电池定义为低衰减燃料电池,拥有较低的电堆平均单电压的燃料电池定义为高衰减燃料电池。
当两燃料电池的电堆平均单电压差值小于阈值时,比较两燃料电池的电堆单电压均低差的差值,定义电堆单电压均低差更小的燃料电池为低衰减燃料电池,电堆单电压均低差更大的燃料电池为高衰减燃料电池。
若电堆平均单电压差值小于阈值,可能是测量误差带来的偏差,则不能采用上述阈值判断的方法,此时可以采用电堆单电压均低差的差值进行判断,具体为:计算两燃料电池的电堆单电压均低差(电堆单电压均低差=平均单电压-最低单电压),将所求得的两燃料电池的电堆单电压均低差进行比较,电堆单电压均低差更小的燃料电池定义为低衰减燃料电池(电堆单电压均低差更小的燃料电池相对应的衰减程度更低),电堆单电压均低差更大的燃料电池定义为高衰减燃料电池。
两燃料电池的其他运行参数包括空气流量、空气压力、氢气压力和电堆温度。
通过控制两燃料电池的空气流量、空气压力、氢气压力和电堆温度等参数一致,确保将运行参数的影响降低至最小,使得后续读取的两燃料电池的电堆平均单电压数值更加可靠,减小误差。
所述阈值设定在0.04V-0.06V之间。
高衰减燃料电池选择第一能量控制策略为车辆提供动力输出,低衰减燃料电池选择第二能量控制策略为车辆提供动力输出。
由于第一能量控制策略将动力电池10的电池剩余容量划分的区间更少(n<m),与第一能量控制策略相匹配的燃料电池所需变化的发电功率次数更少,适用于高衰减燃料电池,故而本发明中的高衰减燃料电池适合与第一能量控制策略配合使用,从而减缓高衰减燃料电池的衰减速度;
相对于第一能量控制策略,第二能量控制策略对于动力电池10的电池剩余容量划分更为细致,故而对于车辆的动力输出控制更为精准,但是需要与之相匹配的燃料电池进行多次的发电功率变化,对应的变载频率大,因此本发明中的低衰减燃料电池适合与第二能量控制策略配合使用,以便为车辆提供稳定的动力输出。
本发明的另一个实施例中,为了进一步的提高低衰减燃料电池中氢气的利用率,提高车辆续航里程,在与第二能量控制策略配合的基础上对低衰减燃料电池的发电功率进一步的优化,优化步骤如下:
A1:基于第二能量控制策略和动力电池10的电池剩余容量确定低衰减燃料电池的第一发电功率;
A2:计算动力电池10的电池剩余容量变化率,并基于动力电池10的电池剩余容量变化率对第一发电功率进行阶数调整,得到第二发电功率,将所得第二发电功率作为低衰减燃料电池的最终发电功率。
具体的,动力电池10的电池剩余容量与燃料电池的发电功率之间存在一定的对应关系(如图5所示,将动力电池10的电池剩余容量分为n个区间,则燃料电池会对应划分为n阶段发电功率,如从低到高的1阶发电功率、2阶发电功率等),根据动力电池10的电池剩余容量可以确定低衰减燃料电池对应阶数的发电功率,此处将该对应阶数的发电功率定义为第一发电功率,车辆在第一发电功率和动力电池10的电池剩余容量的配合下可以正常驾驶,但是低衰减燃料电池的第一发电功率时常会出现大于车辆实际所需发电功率的情况(尤其在车辆低速行驶时,且高衰减燃料电池也会出现该情况,但是为了减少高衰减燃料电池的变载频率,此处不对高衰减燃料电池进行处理,使得其依旧保持与第一能量控制策略配合并对车辆进行电力输出),即低衰减燃料电池提供的功率大于车辆实际所需功率,导致低衰减燃料电池处于低效状态,降低了氢气的利用率,缩短了车辆的续航里程。
通过计算动力电池10的电池剩余容量变化率,并根据动力电池10的电池剩余容量变化率对低衰减燃料电池的第一发电功率进行阶数调整(减小或是保持不变),将调整后的发电功率定义为第二发电功率,第二发电功率作为低衰减燃料电池的最终发电功率。
通过对低衰减燃料电池的第一发电功率进行阶数调整,使得低衰减燃料电池最终以第二发电功率为车辆提供动力输出,第二发电功率相较于第一发电功率来说能够更好的节省氢气的输出量,提高氢气的利用率,从而增加了车辆的续航里程。
进一步的说明,步骤A2中动力电池10的电池剩余容量变化率包括第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率,基于第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率对第一发电功率进行阶数调整;第一电池剩余容量变化率为Δt1时间段内动力电池10的电池剩余容量变化量与Δt1的比值;第二电池剩余容量变化率为Δt2时间段内动力电池10的电池剩余容量变化量与Δt2的比值(Δt2≥2Δt1)。
进一步的说明,基于第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率对第一发电功率进行阶数调整具体包括如下步骤:
A3:设置分别与第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率相匹配的第一阈值和第二阈值;
A4:将第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率分别与第一阈值和第二阈值比较;
A5:根据步骤S22中的比较结果对第一发电功率进行阶数调整并输出得到第二发电功率。
根据步骤A4中的比较结果,将低衰减燃料电池的第二发电功率分为4种状态,其中:
状态1:当第一电池剩余容量变化率大于第一阈值,第二电池剩余容量变化率大于第二阈值,第一发电功率减小两阶并输出得到第二发电功率;
状态2:当第一电池剩余容量变化率大于0且小于等于第一阈值,第二电池剩余容量变化率大于0且小于等于第二阈值,第一发电功率减小一阶并输出得到第二发电功率;
状态3:当第一电池剩余容量变化率小于等于0,第二电池剩余容量变化率小于等于0,第一发电功率维持当前阶数并输出得到第二发电功率;
状态4:当第一电池剩余容量变化率与第一阈值的比较结果和第二电池剩余容量变化率与第二阈值的比较结果不符合状态1、状态2和状态3所述的情形,将上一时刻的第二发电功率作为当前时刻的第二发电功率。
在车辆行驶过程中,会实时监测动力电池10的电池剩余容量,并计算动力电池10的第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率。
具体的,当第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率分别大于第一阈值和第二阈值时,说明此时低衰减燃料电池的第一发电功率偏大,整车发电功率过剩,动力电池10处于充电状态,此时可以将第一发电功率的阶数向下调整两阶并得到第二发电功率(第二发电功率最小值为1阶发电功率),低衰减燃料电池以第二发电功率与动力电池10配合即可保持车辆稳定运行。
当第一电池剩余容量变化率大于0且小于等于第一阈值,第二电池剩余容量变化率大于0且小于等于第二阈值,说明此时低衰减燃料电池的第一发电功率依旧偏大(但小于状态1的第一发电功率),整车发电功率过剩,动力电池10处于充电状态(此时充电速率相比状态1更低),故而将第一发电功率的阶数向下调整一阶并得到第二发电功率(第二发电功率最小值为1阶发电功率),低衰减燃料电池以第二发电功率与动力电池10配合即可保持车辆稳定运行。
当第一电池剩余容量变化率等于0,第二电池剩余容量变化率等于0,此时低衰减燃料电池的第一发电功率仍然偏大,但是来自低衰减燃料电池过剩的发电功率与动力电池10所输出的发电功率持平,此时动力电池10维持在一个稳定的数值上进行功率输出,有利于车辆的平稳运行,故而保持低衰减燃料电池当前的发电功率,即不调整第一发电功率的阶数,使得第二发电功率与第一发电功率相等,确保车辆平稳运行。
当第一电池剩余容量变化率小于0,第二电池剩余容量变化率小于0,此时低衰减燃料电池的第一发电功率偏小,要维持车辆的稳定运行需要额外补充发电功率,此时动力电池10处于欠电状态(需要由动力电池10输出更多的功率弥补所欠缺的部分),动力电池10的电池剩余容量会逐渐降低,由于此时第一发电功率偏小,故而不调整第一发电功率的阶数,使得第二发电功率与第一发电功率相等。
当第一电池剩余容量变化率和第二电池剩余容量变化率不处于上述三种状态时(不属于状态1、状态2和状态3),使得当前时刻低衰减燃料电池的第二发电功率维持上一时刻低衰减燃料电池的第二发电功率。
通过上述优化方法,使得低衰减燃料电池提高对氢气的利用率,提高车辆的续航里程。
在本发明的另一实施例中,一种车载双燃料电池系统,使用上述的控制方法,如图6所示,包括:动力电池10、第一燃料电池系统20、第二燃料电池系统30、逆变器40和驱动电机50;
所述动力电池10、第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30分别与所述逆变器40的输入端连接,所述逆变器40的输出端与驱动电机50连接。
车载双燃料电池系统包括了动力电池10、第一燃料电池系统20、第二燃料电池系统30、逆变器40和驱动电机50,其中,第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30均用于为车辆提供动力输出,动力电池10在本系统中起到了缓冲器的作用,当第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30输出电力不足时,动力电池10会放电,确保车辆能够稳定运行,当第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30输出电力过剩或驱动电机50制动发电时,动力电池10会进行充电。
逆变器40用于将直流电转换为三相交流电并供应于驱动电机50。
所述第一燃料电池系统20包括第一燃料电池21和第一DC/DC升压转换器22;
所述第一燃料电池21的输出端与所述第一DC/DC升压转换器22的输入端连接,所述第一DC/DC升压转换器22的输出端与所述逆变器40的输入端连接,所述第一DC/DC升压转换器22用于提高第一燃料电池11的输出电压;
所述第二燃料电池系统30包括第二燃料电池31和第二DC/DC升压转换器32;
所述第二燃料电池31的输出端与所述第二DC/DC升压转换器32的输入端连接,所述第二DC/DC升压转换器32的输出端与所述逆变器40的输入端连接,所述第二DC/DC升压转换器32用于提高第二燃料电池31的输出电压。
所述动力电池10、第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30并联设置于所述逆变器40的输入端。
动力电池10、第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30并联设置于所述逆变器40的输入端,动力电池10、第一燃料电池系统20和第二燃料电池系统30均可单独输出电力至逆变器40,确保车辆不会因为其中某一燃料电池或者动力电池10不能正常工作而停止运行。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示,但本发明的保护范围并不局限于此,在不偏离本发明构思的条件下,对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种车载双燃料电池的控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:基于动力电池的电池剩余容量,设置两种能量控制策略,两种能量控制策略分别用于控制两燃料电池的变载频率;
S2:判断两燃料电池电堆的衰减程度,将衰减程度低的燃料电池定义为低衰减燃料电池,衰减程度高的燃料电池定义为高衰减燃料电池;
S3:高衰减燃料电池与低衰减燃料电池分别选择与之相匹配的能量控制策略,使得低衰减燃料电池的变载频率高于高衰减燃料电池的变载频率;
所述步骤S1中两种能量控制策略分别为第一能量控制策略和第二能量控制策略;
所述第一能量控制策略包括如下步骤:
将动力电池的电池剩余容量分为n个区间;
将燃料电池的发电功率分为与所述n个区间一一对应的n个阶段;
动力电池的电池剩余容量与燃料电池的发电功率呈反比关系,根据动力电池的电池剩余容量匹配对应的燃料电池发电功率;
其中,n为大于1的正整数;
所述第二能量控制策略包括如下步骤:
将动力电池的电池剩余容量分为m个区间;
将燃料电池的发电功率分为与所述m个区间一一对应的m个阶段;
动力电池的电池剩余容量与燃料电池的发电功率呈反比关系,根据动力电池的电池剩余容量匹配对应的燃料电池发电功率;
其中,m为大于1的正整数,且m大于n。
2.根据权利要求1所述的一种车载双燃料电池的控制方法,其特征在于,步骤S2中判断两燃料电池电堆的衰减程度包括如下步骤:
设置阈值;
启动两燃料电池,将两燃料电池拉载至相同的电堆电流,保持其他运行参数相同;
计算两燃料电池的电堆平均单电压差值,将所得电堆平均单电压差值与阈值比较;
当电堆平均单电压差值大于阈值时,定义电堆平均单电压更高的燃料电池为低衰减燃料电池,电堆平均单电压更低的燃料电池为高衰减燃料电池。
3.根据权利要求2所述的一种车载双燃料电池的控制方法,其特征在于:当两燃料电池的电堆平均单电压差值小于阈值时,比较两燃料电池的电堆单电压均低差的差值,定义电堆单电压均低差更小的燃料电池为低衰减燃料电池,电堆单电压均低差更大的燃料电池为高衰减燃料电池。
4.根据权利要求3所述的一种车载双燃料电池的控制方法,其特征在于:两燃料电池的其他运行参数包括空气流量、空气压力、氢气压力和电堆温度。
5.根据权利要求3所述的一种车载双燃料电池的控制方法,其特征在于:所述阈值设定在0.04V-0.06V之间。
6.根据权利要求1所述的一种车载双燃料电池的控制方法,其特征在于:高衰减燃料电池选择第一能量控制策略为车辆提供动力输出,低衰减燃料电池选择第二能量控制策略为车辆提供动力输出。
7.一种车载双燃料电池系统,使用如权利要求1-6任一项所述的控制方法,其特征在于:包括动力电池、第一燃料电池系统、第二燃料电池系统、逆变器和驱动电机;
所述动力电池、第一燃料电池系统和第二燃料电池系统分别与所述逆变器的输入端连接,所述逆变器的输出端与驱动电机连接。
8.根据权利要求7所述的一种车载双燃料电池系统,其特征在于:所述第一燃料电池系统包括第一燃料电池和第一DC/DC升压转换器;
所述第一燃料电池的输出端与所述第一DC/DC升压转换器的输入端连接,所述第一DC/DC升压转换器的输出端与所述逆变器的输入端连接,所述第一DC/DC升压转换器用于提高第一燃料电池的输出电压;
所述第二燃料电池系统包括第二燃料电池和第二DC/DC升压转换器;
所述第二燃料电池的输出端与所述第二DC/DC升压转换器的输入端连接,所述第二DC/DC升压转换器的输出端与所述逆变器的输入端连接,所述第二DC/DC升压转换器用于提高第二燃料电池的输出电压。
9.根据权利要求7所述的一种车载双燃料电池系统,其特征在于:所述动力电池、第一燃料电池系统和第二燃料电池系统并联设置于所述逆变器的输入端。
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