[發(fā)明專利]用于在燃料電池混合動力車中能源管理的方法和設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310146881.3
• 申請日: 2013-04-25
• 公開（公告）號: CN103373237A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬賽厄斯·茲利;莫尼卡·德爾弗林格;阿努爾夫·斯龐海默;阿明·沃姆
• 申請（專利權(quán)）人: 福特全球技術(shù)公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 北京連和連知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11278
• 代理人: 賀小明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于在燃料電池混合動車中能源管理的方法和設(shè)備。本發(fā)明尤其涉及用于在燃料電池混合動車中能源管理的方法和設(shè)備，僅以電能驅(qū)動該車，并且該車具有驅(qū)動系統(tǒng)以及燃料電池和為了給驅(qū)動系統(tǒng)準(zhǔn)備電能的HV電池。

背景技術(shù)

在此類燃料電池混合動力車（FCEV=“Fuel?Cell?Electric?Vehicle（燃料電池電動汽車）”）中由燃料電池和/或HV電池提供驅(qū)動系統(tǒng)所需的電能。因此在此類燃料電池混合動力車中需要在HV電池和燃料電池之間調(diào)節(jié)待提供的功率或能量分配的策略。

在DE19938623C2中公開了一種使得驅(qū)動系統(tǒng)的功率損耗均衡最小化的系統(tǒng)，其以混合動力系統(tǒng)的形式由諸如內(nèi)燃機(jī)或燃料電池的天然能源轉(zhuǎn)化器和電化學(xué)蓄能器組成，其中，驅(qū)動系統(tǒng)具有至少一個自由度用于通過操作或控制設(shè)備改變驅(qū)動系統(tǒng)的至少一個組件的驅(qū)動點(diǎn)。

在EP1455930B1中公開了一種燃料電池-能量生產(chǎn)裝置，只要用于活化燃料電池所需的預(yù)計能量大于或等于預(yù)定的指定值，在其中就不發(fā)生燃料電池的活化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供用于在燃料電池混合動力車中能源管理的方法和設(shè)備，其實(shí)現(xiàn)了帶有較高效率的穩(wěn)固運(yùn)行。

通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)此目的：

在依據(jù)本發(fā)明的方法中為了在燃料電池混合動力車中進(jìn)行能源管理，其中燃料電池混合動力車具有驅(qū)動系統(tǒng)以及燃料電池和為了給驅(qū)動系統(tǒng)準(zhǔn)備電能的HV電池，將在第一運(yùn)行模式中僅通過HV電池來準(zhǔn)備用于驅(qū)動系統(tǒng)的電能，并在第二運(yùn)行模式中不僅通過HV電池而且還通過燃料電池來準(zhǔn)備用于驅(qū)動系統(tǒng)的電能。在此，在至少一個預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)第一運(yùn)行模式和第二運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)化，其中，所述預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)在燃料電池混合動力車的運(yùn)行中依賴于即時的行車狀況而改變。

燃料電池系統(tǒng)在界限之下將無效，或在界限之上在使用燃料電池系統(tǒng)和HV電池的情況下實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動，依據(jù)發(fā)明這一界限并非固定的或恒定的值，而是由大量參數(shù)持續(xù)重新確定。在高于起動界限時，在既使用燃料電池又使用HV電池的情況下實(shí)現(xiàn)混合驅(qū)動。混合驅(qū)動的特征在于，能夠分別單獨(dú)的或共同的以不同份額或比例使用HV電池和燃料電池，即基本上在整體上可想見的負(fù)荷狀態(tài)直至全負(fù)荷。在這里，HV電池并非保持在固定的充電狀態(tài)上，而是順利的充電和再次放電。

依據(jù)本發(fā)明的策略在其調(diào)節(jié)汽車實(shí)際行駛狀況的范圍中是具有適應(yīng)性的。依據(jù)本發(fā)明的策略的出眾之處，尤其在于燃料電池在駕車情況下根據(jù)行駛狀況和車輛狀況（例如關(guān)鍵部位的老化狀況）的計算基礎(chǔ)上適應(yīng)性的開啟/停止功率電平，以及相比而言較高的能量含量和相比于常規(guī)系統(tǒng)而言HV電池更高的利用。這尤其意味著，燃料電池系統(tǒng)的開啟/停止功率電平并不具有固定值，而是根據(jù)行駛狀況和車輛狀況在駕車情況下計算得到，其中，尤其顧及到確定重要組件的老化情況。根據(jù)預(yù)定的開啟-停止-觸發(fā)-活動來實(shí)現(xiàn)使用燃料電池系統(tǒng)，所述活動再次依賴于各自的行車狀況而變化。

根據(jù)實(shí)施方式，例如只要HV電池在預(yù)定的時間段（dT）之內(nèi)充電狀態(tài)（SOC）下降了預(yù)定的值（dSOC），即對燃料電池系統(tǒng)發(fā)出起動要求。

根據(jù)另一實(shí)施方式，只要HV電池的充電狀態(tài)（SOC）達(dá)到下限值即對燃料電池系統(tǒng)發(fā)出起動要求，并且只要HV電池的充電狀態(tài)（SOD）達(dá)到上限值即對燃料電池系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉要求。

此外，本發(fā)明以如下概念為基礎(chǔ)，即僅以HV電池覆蓋在燃料電池混合動力車的空轉(zhuǎn)以及低負(fù)荷范圍中的工作點(diǎn)，與此相對的，僅在相比而言較高負(fù)荷時啟動燃料電池系統(tǒng)。換言之，功率截止電平（power?cutofflevel）在本發(fā)明中偏向較高的值，低于該值將實(shí)現(xiàn)燃料電池系統(tǒng)的關(guān)閉，并僅通過HV電池提供用于驅(qū)動系統(tǒng)的能量。正如借助模擬所證實(shí)的那樣，對于當(dāng)前所用的以及將來的燃料電池概念來說，由此既能夠提高效率、降低H₂的消耗，又能夠?qū)崿F(xiàn)更好的穩(wěn)固性。

這樣通過本發(fā)明尤其將提供一種能量管理策略，其中，通過HV電池提供用于汽車驅(qū)動系統(tǒng)所需的能量直到功率要求，其本質(zhì)上比當(dāng)前FCEV概念中的要更高。根本的意義在于，相比于現(xiàn)有系統(tǒng)HV，電池比較而言更高的能量含量在此帶有如下結(jié)果，即能夠在相當(dāng)大的程度上實(shí)現(xiàn)電池所支持的運(yùn)行。本發(fā)明在此利用如下情況，即在燃料電池混合動力車中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時，不同于常規(guī)混合動力車（其既具有電動機(jī)又具有內(nèi)燃機(jī)），能夠使得混合驅(qū)動直至較高的負(fù)載。