[發明專利]一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法

有效

• 申請號: 201310138904.6
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103231662A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 趙治國;王麗華;張賽;王心堅;章桐
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

1.一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，所述的動力系統包括整車控制器、空調、燃料電池、燃料電池控制器、蓄電池、蓄電池控制器、電機和電機控制器，所述的整車控制器通過I/O接口分別連接蓄電池、燃料電池、電機和空調，所述的整車控制器、燃料電池控制器、蓄電池控制器和電機控制器通過CAN線相互通信連接，所述的燃燒電池通過氫路連接有氫氣罐，其特征在于，該控制方法在燃料電池和電機控制器間增設DC/DC變換器，所述的DC/DC變換器與整車控制器連接，該控制方法具體包括：

能量管理控制子方法：根據駕駛員的駕駛意圖估計整車的能量需求，并根據燃料電池的輸出特性和蓄電池的SOC情況調整DC/DC變換器的輸出電流控制燃料電池和蓄電池的輸出功率；

冷啟動控制子方法：通過控制蓄電池的充放電、空調的開啟，并發送駕駛員指令，配合燃料電池控制器在冷環境下停止或啟動燃料電池；

故障診斷及容錯處理子方法：通過分析處理整車控制器接收的狀態信號實現故障診斷，并實時輸出診斷結果，同時，進行容錯處理；

氫氣和電安全控制子方法：通過實時監控氫氣罐、氫路和高壓電路的狀態對氫氣罐、氫路和高壓電路進行安全控制。

2.根據權利要求1所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的能量管理控制子方法具體包括以下步驟：

101)通過基于蓄電池電流、SOC雙閉環反饋的動力系統功率平衡控制算法控制蓄電池的SOC值處于最佳狀態；

102)根據加速踏板信號計算出驅動電機目標轉矩，并根據當前蓄電池的SOC值和燃料電池的工作狀態，計算DC/DC變換器應輸出電流的大小，并根據輸出電流控制燃料電池和蓄電池的輸出功率分配。

3.根據權利要求2所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的基于蓄電池電流、SOC雙閉環反饋的動力系統功率平衡控制算法具體為：

根據期望SOC和蓄電池實際SOC的差值計算期望電流，將蓄電池實際電流和期望電流進行比較，并以電機負載為擾動和前饋補償，計算蓄電池電流的控制量傳輸給蓄電池控制器，蓄電池控制器控制蓄電池的輸出電流和SOC值。

4.根據權利要求3所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的期望SOC為50％。

5.根據權利要求1所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的冷啟動控制子方法包括停機控制和啟動控制兩個部分，所述的停機控制具體為：

201)整車控制器接收冷停機指令并向燃料電池控制器發送停機信號，燃料電池控制器根據整車功率需求調整燃料電池輸出功率向蓄電池充電，使蓄電池SOC值達到期望SOC；

202)燃料電池控制器進行燃料電池吹掃除水；

所述的啟動控制具體為：

301)整車控制器接收冷啟動指令并向燃料電池控制器發送啟動信號，同時控制高壓電路上電，以提供加熱融冰所需的電能；

302)燃料電池控制器控制燃料電池怠速運行，當燃料電池堆的溫度達到預定溫度后，冷啟動結束。

6.根據權利要求1所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的冷環境指溫度低于0℃的環境。

7.根據權利要求1所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的故障診斷及容錯處理子方法具體為：

401)整車控制器通過CAN線或I/O接口實時接收動力系統中各零部件控制器的狀態信號；

402)根據狀態信號判斷各零部件是否存在故障，并對故障進行分級，并根據故障診斷結果進行容錯處理。

8.根據權利要求7所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的故障的類型包括燃料電池質子交換膜的濕度異常、動力蓄電池內阻異常、電機退磁和DC/DC電感異常。

9.根據權利要求1所述的一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，其特征在于，所述的氫氣和電安全控制子方法包括氫氣安全控制和電安全控制，所述的氫氣安全控制具體為：根據氫氣罐的壓力、溫度、氫氣濃度以及是否發生碰撞情況實現過壓保護、高溫保護、碰撞保護、低壓報警以及泄露檢測與控制；

所述的電安全控制具體為：根據電源正、負極對地的絕緣電阻判斷高壓電路是否存在漏電，若是，則根據漏電大小做出不同級別的報警。