整车能量管理方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种整车能量管理方法及系统，将燃料电池系统的输出功率和电池的当前状态值建立强关联，根据关联式计算得出燃料电池系统的需求功率，并且根据当前时刻确定的燃料电池的当前需求功率，与前一时刻确定的燃料电池的前一需求功率，来确定所述燃料电池的实际输出功率。本发明专利技术可有效提高使用寿命和使用效率。

【技术实现步骤摘要】
整车能量管理方法及系统
本专利技术涉及燃料电池的能量控制
，特别是涉及一种整车能量管理方法及系统。
技术介绍
燃料电池作为一种清洁新型能源，具有无污染，能量高等优势，在能源、运输等支柱产业中逐渐发挥出重要的作用。其中，质子交换膜燃料电池，因为其运行温度低，能量密度高，功率随动性强等优势在汽车领域得到最为广泛的应用。于此同时，由于质子交换膜燃料电池的特点，在目前的工业应用条件下，普遍存在寿命时间短的问题。在车载应用环境下，燃料电池作为主要的能量源之一，往往受到复杂的应用环境制约，需要具有应对复杂工况的能力。受到这一外部条件的制约，寿命往往成为制约燃料电池产业化的一个重要因素。影响燃料电池寿命的一个重要因素就是变载幅度和频次，其会影响质子交换膜燃料电池的电压循环、RH变化、催生催化剂的长大脱落和膜的化学降解。多次的大幅度变载会使的MEA性能迅速降低，老化，达到寿命终点。除了寿命，燃料电池系统的效率也和能量管理策略相关，合理的能量管理策略可以在一定程序上降低对氢气的消耗而使外部系统获得相同的能量。电-电混动的燃料电池汽车，尤其是通常选择采用大容量锂电池系统的商用车，往往可以选择优化锂电池系统和燃料电池系统之间的能量分配比例来优化策略。因此，需要一种整车能量管理方法，以此提高燃料电池系统的使用寿命和效率。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种整车能量管理方法及系统，用于解决现有技术中燃料电池系统的寿命和效率有限的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种整车能量管理方法，其包括控制当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值的过程，具体过程为：a、预设能量控制系统所需边界值，所需边界值包括：电池的SOC上限值即SOChigh、电池的SOC下限值即SOClow、系统怠速功率即Pidle以及额定功率即Prated；b、根据所述所需边界值和电池当前状态值SOCpresent确定所述燃料电池的当前需求功率Pfcs；c、基于所述步骤b中，当前时刻确定的燃料电池的当前需求功率，与前一时刻确定的燃料电池的前一需求功率，来确定所述燃料电池的实际输出功率。优选的，所述步骤b具体包括：建立燃料电池系统的当前需求功率Pfcs与电池当前状态值SOCpresent的关联式：Pfcs＝k(Prated-Pidle)*(SOCpresent–SOClow)/(SOChigh–SOClow)+Pidle，其中，0<k≤1；根据所述关联式计算得出燃料电池系统的需求功率。优选的，所述步骤c具体包括：计算所述当前需求功率与所述前一需求功率的差值；判断所述差值是否大于预设的标准变化值，若是，则当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值应为所述前一需求功率与所述预设的标准变化值之和；若否，则当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值为所述当前需求功率。进一步的，所述预设的标准变化值为：控制器采样时间间隔t_delta与功率变化斜率Prate的乘积值。优选的，所述整车能量管理方法还包括：所述能量控制系统实时判断所述当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值是否超出燃料电池系统的最大功率，若是则控制燃料电池系统以最大功率进行运行，若否则控制燃料电池系统以所述当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值进行运行。优选的，当所述电池的当前状态值变化较大时，所述能量控制系统中设有功率补偿策略，来修正当前时刻所述燃料电池系统的需求功率值。优选的，所述功率补偿策略为：将所述前一时刻燃料电池系统的需求功率值和前一时刻燃料电池系统的实际输出功率值分别进行积分，求得前一时刻的平均功率差值，将其补偿到计算获取得所述当前时刻燃料电池系统的需求功率值中，以此作为修正后的当前时刻所述燃料电池系统的需求功率值。本专利技术还提供一种整车能量管理系统，其包括电池系统、燃料电池系统和能量控制系统，所述能量控制系统包括：通信单元，与所述电池系统、燃料电池系统通讯相连，电池系统通过所述通信单元向所述能量控制系统传送电池的当前状态值；控制模块，根据所述电池的当前状态值来计算当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值，并且控制燃料电池系统以当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值运行，其中，所述当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值采用如上所述的整车能量管理方法中的具体过程来获取。如上所述，本专利技术的整车能量管理方法及系统，具有以下有益效果：将燃料电池系统的输出功率和电池的当前状态值SOCpresent建立强关联。由于电池的当前状态值在整车能量管理的相关信息中，变化较为缓慢，使用SOCpresent计算的燃料电池系统的实际输出功率，也会相应的变化缓慢。同时，通过控制电池的状态值平衡，在当前状态值较高时，燃料电池系统会提供较低的输出功率，当前状态值较低时，燃料电池系统会提供较高的输出功率，这样可以将燃料电池的使用点的分布进行调整，使燃料电池系统的工况使用更加集中，变载大幅减小，怠速点和额定点的使用占比也明显变少，以此提高使用寿命和使用效率。附图说明图1显示为整车的系统框架示意图。图2显示为本专利技术的整车能量管理方法的一实施例图。图3显示为本专利技术的整车能量管理方法的另一实施例图。图4显示为采用与车速相关的整车能量管理方法其燃料电池变载幅度的次数，功率分布百分比，以及雨流图。元件标号说明1电池系统2燃料电池系统具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1至图4。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。整车的能量平衡有：Pmotor+Paux＝Pbat+Pfcs；其中：Pmotor：电机功率；Paux：附件功率，包括空调，转向泵等；Pbat：电池功率；Pfcs：燃料电池的输出功率；通过上述整车的能量平衡关系，修改在不同的需求功率(Pmotor+Paux)下，Pbat与Pfcs的不同占比，就可以实现不同的功率分配。实际的使用过程中，由于锂电池(本说明书中简称电池)是个被动的能量源，现有技术中一般燃料电池系统通过控制其主动输出的功率大小，来起到功率分配的目的，但是其容易产生运行点的高集中，造成高载低效。本实施例中将燃料电池的输出功率Pf本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整车能量管理方法，其特征在于，/n包括控制当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值的过程，具体过程为：/na、预设能量控制系统所需边界值，所需边界值包括：电池的SOC上限值即SOC high、电池的SOC下限值即SOC low、系统怠速功率即Pidle以及额定功率即P rated；/nb、根据所述所需边界值和电池当前状态值SOC present确定所述燃料电池的当前需求功率Pfcs；/nc、基于所述步骤b中，当前时刻确定的燃料电池的当前需求功率，与前一时刻确定的燃料电池的前一需求功率，来确定所述燃料电池的实际输出功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种整车能量管理方法，其特征在于，
包括控制当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值的过程，具体过程为：
a、预设能量控制系统所需边界值，所需边界值包括：电池的SOC上限值即SOChigh、电池的SOC下限值即SOClow、系统怠速功率即Pidle以及额定功率即Prated；
b、根据所述所需边界值和电池当前状态值SOCpresent确定所述燃料电池的当前需求功率Pfcs；
c、基于所述步骤b中，当前时刻确定的燃料电池的当前需求功率，与前一时刻确定的燃料电池的前一需求功率，来确定所述燃料电池的实际输出功率。


2.根据权利要求1所述的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤b具体包括：建立燃料电池系统的当前需求功率Pfcs与电池当前状态值SOCpresent的关联式：
Pfcs＝k(Prated-Pidle)*(SOCpresent–SOClow)/(SOChigh–SOClow)+Pidle，其中，0<k≤1；根据所述关联式计算得出燃料电池系统的需求功率。


3.根据权利要求1所述的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤c具体包括：
计算所述当前需求功率与所述前一需求功率的差值；
判断所述差值是否大于预设的标准变化值，若是，则当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值应为所述前一需求功率与所述预设的标准变化值之和；若否，则当前时刻燃料电池系统的实际输出功率值为所述当前需求功率。


4.根据权利要求3所述的整车能量管理方法，其特征在于，所述预设的标准变化值为：控制器采样时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铠，翟双，田真，何一凡，
申请(专利权)人：上海重塑能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31