用于在燃料电池系统中基于反馈降低系统过度汲取的系统和方法技术方案

本申请涉及用于在燃料电池系统中基于反馈降低系统过度汲取的系统和方法。一种用于降低车辆中功率的过度汲取的系统包括具有电池和燃料电池电路的动力源。所述系统还包括向车辆控制器传输功率限制信号的ECU，所述功率限制信号与动力源的瞬时最大功率量对应。所述ECU还确定与可用于从电池汲取的功率量对应的电池允许功率，以使电池的SOC保持高于下限SOC阈值。所述ECU还确定与从电池汲取的瞬时功率量对应的从电池汲取的当前电池功率。所述ECU被设计为在所汲取的当前电池功率大于电池允许功率时降低功率限制信号中的瞬时最大功率量，从而降低所汲取的当前电池功率。从而降低所汲取的当前电池功率。从而降低所汲取的当前电池功率。

【技术实现步骤摘要】
用于在燃料电池系统中基于反馈降低系统过度汲取的系统和方法


[0001]本公开涉及用于降低从车辆的电池过度汲取功率的可能性的系统和方法，电池和燃料电池堆与附加的车辆部件分开提供。

技术介绍

[0002]由于不断变化的法规和激励措施，许多车辆已经脱离使用化石燃料而转向使用电功率(electrical power)。这些车辆可以包括将电能转换成扭矩的电机
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发电机。这些车辆可以使用电池来存储电功率，以及使用燃料电池电路来生成附加的电功率。一些制造商一直处于这种电功率变革的前沿并且可以制造包括作为动力源(power source)一起操作的燃料电池电路和电池的动力源。
[0003]其它制造商可以在车辆的其它领域拥有专业知识，诸如在发动机、底盘或车身设计等方面。在这方面，电源(electrical power source)可以作为原始装备制造商(OEM)部分提供给现有车辆。这种集成会带来挑战，诸如车辆的电子控制单元(ECU)与被设计为控制动力源的ECU之间的错误通信。动力源的部件可以因这种错误通信而经历不期望的结果，诸如车辆汲取比其请求更多的电功率，因此造成电池的充电状态(SOC)降到或低于预定的最小SOC阈值。请求的功率与实际汲取的功率之间的这种不匹配会进一步使SOC变得足够低以至于不能正常操作。
[0004]因此，本领域需要用于以克服这些错误通信的挑战的方式来控制电源的系统和方法，以为单独的车辆部件生成功率。

技术实现思路

[0005]本文描述了一种用于降低从车辆动力源过度汲取功率的系统。所述系统包括动力源，所述动力源包括被配置为存储能量并具有充电状态(SOC)的电池，以及燃料电池电路，被配置为生成以下中的至少一种电：要被电机利用的电或要被存储在所述电池中的电。所述系统还包括耦合到动力源的动力源电子控制单元(ECU)。所述动力源ECU被设计为向车辆ECU传输功率限制信号，所述功率限制信号与动力源能够提供的瞬时最大功率量对应。所述动力源ECU还被设计为确定与可用于从电池汲取的功率量对应的电池允许功率，以使电池的SOC保持高于下限SOC阈值。所述动力源ECU还被设计为确定与从所述电池汲取的瞬时功率量对应的从所述电池汲取的当前电池功率。所述动力源ECU还被设计为响应于所汲取的当前电池功率大于电池允许功率而降低功率限制信号中的瞬时最大功率量，以便降低所述车辆ECU请求的功率量，进而降低所汲取的当前电池功率。
[0006]还描述了一种用于降低从车辆动力源过度汲取功率的系统。所述系统包括动力源，所述动力源具有被配置为存储能量并具有充电状态(SOC)的电池和燃料电池电路，被配置为生成以下中的至少一种电：要被电机利用的电或要被存储在所述电池中的电。所述系统还包括耦合到动力源的动力源电子控制单元(ECU)。所述动力源ECU被设计为向车辆ECU
传输功率限制信号，所述功率限制信号指示能够从动力源汲取的瞬时最大功率量。所述动力源ECU还被设计为确定与能够从动力源汲取的瞬时最大功率量对应的内部最大允许消耗。所述动力源ECU还被设计为确定与动力源汲取的总功率量对应的当前功率消耗。所述动力源ECU还被设计为响应于当前功率消耗大于内部最大允许消耗而降低功率限制信号中的瞬时最大功率量，来降低车辆ECU请求的功率量。
[0007]还描述了一种用于降低从车辆动力源过度汲取功率的方法。所述方法包括在电池中存储能量。所述方法还包括由燃料电池电路生成以下中的至少一种电：要被电机利用的电或要被存储在电池中的电。所述方法还包括由动力源电子控制单元(ECU)向车辆ECU传输功率限制信号，所述功率限制信号与包括电池和燃料电池电路的动力源能够提供的瞬时最大功率量对应。所述方法还包括由动力源ECU确定与可用于从电池汲取的功率量对应的电池允许功率，以使电池的SOC保持高于下限SOC阈值。所述方法还包括由动力源ECU确定与从电池汲取的瞬时功率量对应的从电池汲取的当前电池功率。所述方法还包括响应于所汲取的当前电池功率大于电池允许功率而由动力源ECU降低功率限制信号中的瞬时最大功率量，以便降低车辆ECU请求的功率量，进而降低所汲取的当前电池功率。
附图说明
[0008]本专利技术的其它系统、方法、特征和优点对于本领域普通技术人员来说在检查以下附图和详细描述后将变得显而易见。旨在将所有此类附加系统、方法、特征和优点包括在本描述内，落入本专利技术的范围内并受所附权利要求的保护。附图中所示的组成部分不一定是按比例绘制的，并且可以被夸大以更好地说明本专利技术的重要特征。在附图中，相同的附图标记贯穿不同视图表示相似的部分，其中：
[0009]图1是示出具有根据本专利技术实施例的用于降低功率过度汲取和功率过度消耗的系统的车辆的框图；
[0010]图2是示出根据本专利技术实施例的图1的系统的附加特征的框图；
[0011]图3是示出缺少根据本专利技术实施例的图1的系统的车辆中的功率过度消耗的图表；
[0012]图4A和图4B是示出根据本专利技术实施例的用于降低车辆中的功率过度消耗的方法的流程图；
[0013]图5A是示出根据本专利技术实施例的图4A和图4B的方法的逻辑功能的逻辑图；
[0014]图5B是示出根据本专利技术实施例的图4A和图4B的方法如何降低功率过度消耗的可能性的图表；
[0015]图6是示出缺少根据本专利技术实施例的图1的系统的车辆中的功率过度汲取的图表；
[0016]图7A和图7B是示出根据本专利技术实施例的用于降低车辆中的功率过度汲取的方法的流程图；
[0017]图8A是示出根据本专利技术实施例的图7A和图7B的方法的逻辑功能的逻辑图；以及
[0018]图8B是示出根据本专利技术实施例的图7A和图7B的方法如何降低功率过度汲取的可能性的图表。
具体实施方式
[0019]本公开描述了用于降低车辆的动力源(包括电池和燃料电池堆)经历系统过度汲
取的可能性的系统和方法。这些系统提供许多好处和优点，诸如降低电池的充电状态(SOC)达到或降至低于最小SOC阈值的可能性。这是有利的，因为电池会受损或可能响应于降至低于最小SOC而无响应。这些系统还提供了降低电池的SOC达到或超过最大SOC阈值的可能性的好处。这是有利的，因为电池可能同样会受损或响应于超过最大SOC阈值而变得无响应。
[0020]这些系统可以有利地在动力源与其它车辆部件分开提供从而使动力源与附加车辆部件之间的通信错误成为现实的车辆中提供这些好处。作为另一个好处，系统通过调整其传输到车辆电子控制单元(ECU)的功率限制信号来实现这些结果，从而有利地允许系统在没有新的和昂贵的硬件的情况下被实现。此外，该系统有利地基于与电池的SOC相关的计算来确定系统过度汲取，使得可以在不需要使用传感器的情况下实现该系统。
[0021]示例性系统包括具有电池和燃料电池电路的动力源。该系统还包括动力源ECU。动力源ECU生成功率限制信号并将其传输到车辆ECU，该信号指示动力源在特定时间可以提供的最大功率量。ECU还确定指示电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于降低从车辆动力源过度汲取功率的系统，所述系统包括：动力源，所述动力源包括：电池，被配置为存储能量并具有充电状态SOC，以及燃料电池电路，被配置为生成以下中的至少一种电：要被电机利用的电或要被存储在所述电池中的电；以及动力源电子控制单元ECU，耦合到所述动力源并被配置为：向车辆ECU传输功率限制信号，所述功率限制信号与所述动力源能够提供的瞬时最大功率量对应，确定与可用于从所述电池汲取的功率量对应的电池允许功率，以使所述电池的SOC保持高于下限SOC阈值，确定与从所述电池汲取的瞬时功率量对应的从所述电池汲取的当前电池功率，以及响应于所汲取的当前电池功率大于所述电池允许功率，降低所述功率限制信号中的瞬时最大功率量，以便降低所述车辆ECU请求的功率量，进而降低所汲取的当前电池功率。2.根据权利要求1所述的系统，其中，动力源ECU还被配置为响应于所汲取的当前电池功率大于所述电池允许功率，增加由所述燃料电池电路生成的电的量。3.根据权利要求1所述的系统，其中，动力源ECU还被配置为利用比例
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积分
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微分PID控制器来迭代地降低所述功率限制信号中的瞬时功率量，直到所汲取的当前电池功率等于或小于所述电池允许功率。4.根据权利要求1所述的系统，其中，降低所述功率限制信号中的瞬时最大功率量降低了所述电池的SOC降至或低于所述下限SOC阈值的可能性。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置为在与所述系统分开制造的车辆中实现，使得动力源ECU被配置为与控制所述车辆的电机的操作的所述车辆ECU通信。6.根据权利要求1所述的系统，其中，动力源ECU还被配置为：确定与能够用于给所述电池充电的瞬时最大电功率量对应的电池充电限制；向所述车辆ECU传输充电限制信号，所述充电限制信号指示能够提供给所述动力源以用于给所述电池充电的瞬时最大功率量；确定与提供给所述电池以进行存储的瞬时功率量对应的当前电池充电量；以及响应于所述当前电池充电量大于所述电池充电限制，降低所述充电限制信号中能够提供给所述动力源以用于给所述电池充电的所述瞬时最大功率量。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述动力源ECU还被配置为响应于所述当前电池充电量大于所述电池充电限制，减少由所述燃料电池电路生成的电的量。8.根据权利要求6所述的系统，其中，降低所述充电限制信号中能够提供给所述动力源以用于给所述电池充电的瞬时最大功率量降低了所述电池的SOC达到或超过上限SOC阈值的可能性。9.一种用于降低从车辆动力源过度汲取功率的系统，所述系统包括：动力源，所述动力源包括：电池，被配置为存储能量并具有充电状态SOC，以及燃料电池电路，被配置为生成以下中的至少一种电：要被电机利用的电或要被存储在所述电池中的电；以及
动力源电子控制单元ECU，耦合到所述动力源并被配置为：向车辆ECU传输功率限制信号，所述功率限制信号指示能够从所述动力源汲取的瞬时最大功率量；确定与能够从所述动力源汲取的瞬时最大功率量对应的内部最大允许消耗；确定与从所述动力源汲取的总功率量对应的当前功率消耗；以及响应于所述当前功率消耗大于所述内部最大允许消耗，降低所述功率限制信号中的瞬时最大功率量，来降低所述车辆ECU请求的功率量。10.根据权利要求9所述的系统，其中，动力源ECU还被配置为响应于所述当前功率消耗大于所述内部最大允许消耗，增加由所述燃料电池电路生成的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：丰田自动车工程及制造北美公司，
类型：发明
国别省市：