[發明專利]一種基于有限狀態分層的燃料電池汽車能量管理方法

有效

• 申請號: 201911149443.6
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110962693B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 李從心;原誠寅
• 申請（專利權）人: 北京新能源汽車技術創新中心有限公司
• 主分類號: B60L58/40
• 分類號: B60L58/40;B60L58/30;B60L58/12;B60L50/75
• 代理公司: 北京思創大成知識產權代理有限公司 11614
• 代理人: 張立君

本發明公開了一種基于有限狀態分層的燃料電池汽車能量管理方法，包括：獲取動力電池荷電狀態SOC；基于動力電池荷電狀態SOC，確定動力電池荷電狀態SOC對應的模式區間；基于模式區間，確定動力電池荷電狀態SOC對應的子層；基于對應的子層，分別為燃料電池系統和鋰電池系統分配功率。本發明的基于有限狀態分層的燃料電池汽車能量管理方法基于動力電池荷電狀態SOC劃分對應的模式區間，進而劃分對應的子層，在汽車行駛工況下為燃料電池系統和鋰電池系統分配功率，實現根據燃料電池汽車實時運行狀態，在線優化燃料電池汽車的實時功率分配，使整車性能得到進一步優化，避免燃料電池系統頻繁啟停。

技術領域

本發明屬于新能源汽車管理控制技術領域，更具體地，涉及一種基于有限狀態分層的燃料電池汽車能量管理方法。

背景技術

電堆系統的能量管理和控制是燃料電池汽車開發的關鍵技術，直接關系到汽車動力性、經濟性和電堆的壽命。因此，燃料電池系統搭載整車后的控制系統設計及策略制定是開發的核心內容，而燃料電池車輛的混合動力系統是控制系統的重要部分，在動力系統構型及主要零部件選型確定的前提下，混合動力系統由能量管理控制策略來決定。不同的能量管理需求對應不同的管理策略，總體來講，就是在駕駛員意圖解釋的基礎上，優化控制汽車各個子部件，以實現駕駛員的駕駛意圖。整車控制系統一方面需要讓多個能量源工作在合適的工作模式下，另一方面要實現汽車能量效率的優化控制。

目前，燃料電池混合動力系統的能量管理控制策略主要有開關控制策略和功率跟隨控制策略兩大類。開關控制策略中，在整個控制過程，動力電池荷電狀態SOC用來確定燃料電池系統的開關狀態。當燃料電池系統開始運行后，功率維持在相對恒定的值。這種控制策略的優勢在于保證燃料電池可以工作在負載相對穩定的環境下，有利于壽命延長和系統高效。但這種策略應用的場合受到電堆功率一般不會太大的限制，所以車輛會出現動力性受限，如果SOC閾值設置不合理，還會出現頻繁開關燃料電池系統的狀況，反復啟動反而對電堆的控制和壽命帶來負面影響。功率跟隨策略要求盡量保持燃料電池系統原有狀態，控制目標是電量消耗最小。要求燃料電池系統輸出的功率按照車輛行駛過程中的功率需求在設定的功率范圍內變化。但是跟隨模式的控制相當復雜，這種控制模式中，燃料電池系統需要能夠提供車輛驅動的平均功率，所以一般適用于電堆功率較大的電電混合系統。

因此，特別需要一種相對簡單的控制策略，能夠優化確定燃料電池系統和動力電池系統的工作范圍，同時要求在汽車行駛工況下能夠實時對燃料電池系統與動力電池系統之間的功率分配進行控制，還能避免燃料電池系統頻繁啟停。

發明內容

本發明的目的是提出基于有限狀態分層的燃料電池汽車能量管理方法，能夠優化確定燃料電池系統和動力電池系統的工作范圍，同時要求在汽車行駛工況下能夠實時對燃料電池系統與動力電池系統之間的功率分配進行控制，還能避免燃料電池系統頻繁啟停。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于有限狀態分層的燃料電池汽車能量管理方法，包括：獲取動力電池荷電狀態SOC；基于所述動力電池荷電狀態SOC，確定所述動力電池荷電狀態SOC對應的模式區間；基于所述模式區間，確定所述動力電池荷電狀態SOC對應的子層；基于所述對應的子層，分別為燃料電池系統和鋰電池系統分配功率。

優選地，所述基于所述動力電池荷電狀態SOC，確定所述動力電池荷電狀態SOC對應的模式區間包括：若所述動力電池荷電狀態SOC大于第一閾值，則所述動力電池荷電狀態SOC對應第一模式區間；若所述動力電池荷電狀態SOC小于或等于所述第一閾值，且所述動力電池荷電狀態SOC大于或等于第二閾值，則所述動力電池荷電狀態SOC對應第二模式區間；若所述動力電池荷電狀態SOC小于所述第二閾值，則所述動力電池荷電狀態SOC 對應第三模式區間。