[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

技術領域

本發明涉及燃料電池汽車領域，尤其是涉及一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法。?

背景技術

燃料電池轎車是一種新能源汽車，由于它具有節能、環保和噪聲小的優點近年來成為汽車研發的熱點。動力系統的開發是燃料電池轎車發展的關鍵技術。?

電-電混合燃料電池汽車的動力系統具有區別于其他類型車輛動力系統顯著的特點，由于燃料電池自身的輸出特性偏軟，在通常情況下，燃料電池轎車的動力源由主動力源燃料電池系統與輔助動力源蓄電池組成，而兩種動力源如何配合使用是由動力系統能量管理策略決定的。燃料電池轎車動力系統能量管理策略的優劣將直接影響整車的動力性、安全性以及氫燃料經濟性。燃料電池和蓄電池的壽命是燃料電池轎車開發的另一難題，現在已開發出的燃料電池和蓄電池通常有一定的工作壽命，較優的動力系統能量管理策略可以使燃料電池和蓄電池工作在合理的狀態下，從而可以大大延長燃料電池和蓄電池的使用壽命。?

近年來燃料電池的冷啟動成為研究的熱點，由于燃料電池的工作原理，燃料電池堆內有大量的水存在，在寒冷環境下停機會使燃料電池內的水結冰，這樣會造成燃料電池的損壞甚至報廢。所以冷啟動問題是燃料電池轎車研發不能回避的問題，如何使燃料電池轎車在寒冷的環境下停機并長時間停車后能夠在短時間內順利啟動已成為燃料電池汽車研發的關鍵技術。將燃料電池的冷啟動控制策略和整車能量管理策略相結合，不僅可以保護燃料電池在冷環境下的安全，而且在整車能量管理策略的配合下可以保證冷啟動的可靠性和縮短冷啟動的時間。?

傳統內燃機轎車的故障診斷研究已經非常成熟，并且很多故障都可以用直接的物理方法進行診斷。然而燃料電池轎車由于自身的特點很多故障不能直接檢測，若將基于模型的故障診斷方法和容錯處理策略融入動力系統的控制算法，不僅可以有?效地檢測出燃料電池汽車動力系統的故障并做出相應的處理，而且可以有效的提高燃料電池轎車實際運行過程中的安全性和維修保養的方便性。?

由于燃料電池轎車所用燃料的特殊性和高壓電路的存在，燃料電池轎車和傳統內燃機轎車相比，其對安全性的要求更高。在動力系統控制算法中設定一些緊急情況處理措施以保證汽車和乘客的安全性是燃料電池轎車開發必不可少的。?

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高可靠性燃料電池轎車動力系統控制方法，通過對燃料電池轎車動力系統的協調控制，在滿足整車能量需求的前提下實現燃料電池和蓄電池的能量平衡，降低能耗，提高動力系統的使用壽命，同時具有冷啟動協調、故障診斷及容錯處理、氫氣和高壓電安全保護控制等功能。?

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：?

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，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。?

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。?

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：?