[發(fā)明專利]一種燃料電池汽車雙源混合動(dòng)力系統(tǒng)的上電啟動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911303571.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN111251910B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧堅(jiān);李新廣;謝長君;石英;黃亮;房偉;劉芙蓉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L50/75
• 分類號(hào): B60L50/75;B60L58/12;B60L3/00;B60R16/02
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰

本發(fā)明公開一種燃料電池汽車雙源混合動(dòng)力系統(tǒng)的上電啟動(dòng)邏輯及方法，該系統(tǒng)采用燃料電池與動(dòng)力鋰電池組的雙能源混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，汽車啟動(dòng)后整車控制喚醒所有通信節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)自檢完成后電機(jī)控制器與鋰電池管理系統(tǒng)握手。鋰電池管理系統(tǒng)對(duì)電池組剩余電量(SOC)進(jìn)行估計(jì)，其上電系統(tǒng)通過SOC估計(jì)值，分配三種啟動(dòng)模式，當(dāng)SOC＝20％時(shí)為禁止上電模式；當(dāng)20％SOC＝75％時(shí)為混合動(dòng)力模式；當(dāng)SOC75％時(shí)為純電動(dòng)模式。采用預(yù)充電上電，可抑制電流，對(duì)后級(jí)設(shè)備有保護(hù)作用，通過將雙能源動(dòng)力源的合理配合，使得鋰電池在低電量時(shí)候放電能力變?nèi)醯娜秉c(diǎn)得到了彌補(bǔ)，在增加續(xù)航里程的同時(shí)也增加了鋰電池組的壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新能源汽車領(lǐng)域，特別涉及一種燃料電池汽車雙源混合動(dòng)力系統(tǒng)的上電啟動(dòng)方法。

背景技術(shù)

由于能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，燃料電池與鋰電池組成的雙能源汽車逐步取代傳統(tǒng)的燃油汽車，雙能源汽車具有燃料電池系統(tǒng)、主DC/DC轉(zhuǎn)換器、鋰電池及其電池管理系統(tǒng)、高壓配電系統(tǒng)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)、變速箱、整車控制器等模塊。為保障車輛的正常啟動(dòng)，合理的上電啟動(dòng)邏輯及方法對(duì)鋰電池和燃料電池及各個(gè)高壓部件具有重要的意義。

雙能源汽車上電的過程分為低壓上電過程和高壓上電過程，其中低壓上電過程主要是對(duì)各個(gè)控制器上電喚醒自檢，高壓上電的過程是將動(dòng)力電池的高壓電接入驅(qū)動(dòng)回路，供給電機(jī)使用。驅(qū)動(dòng)回路的直流電壓高達(dá)200V-400V，如果將此高壓的直流電通過一個(gè)開關(guān)閉合直接供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，開關(guān)閉合瞬間由于線路電阻低會(huì)產(chǎn)生極大瞬間電流沖擊，損害接觸器和后級(jí)設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是旨在解決燃料電池和鋰電池雙能量源驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車的上電策略問題，提出一種雙能量源電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上電啟動(dòng)方法。

該系統(tǒng)包括燃料電池系統(tǒng)、主DC/DC轉(zhuǎn)換器、鋰電池及其電池管理系統(tǒng)、高壓配電系統(tǒng)、電機(jī)及其控制系統(tǒng)、變速箱、整車控制器等模塊。燃料電池通過升壓DC/DC變換器連接到高壓母線，動(dòng)力鋰電池組直接與高壓母線相連，二者共同向電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量，具體能量分配由整車控制器根據(jù)駕駛員操作信息決定。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)及電機(jī)控制器組成，電機(jī)控制器將直流電逆變成三相交流電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪。

在高壓電路沒啟動(dòng)前，使用車載鉛酸電池為電壓電路供電，由于燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)存在延時(shí)問題，采用鋰電池組作為暫時(shí)啟動(dòng)的動(dòng)力源。通過對(duì)鋰電池組的SOC值估計(jì)，分配三種啟動(dòng)模式，分別為禁止上電模式、混合動(dòng)力模式和純電動(dòng)模式。通過將雙能源動(dòng)力源的合理配合，使得鋰電池在低電量時(shí)候放電能力變?nèi)醯娜秉c(diǎn)得到了彌補(bǔ)，在增加續(xù)航里程的同時(shí)也增加了鋰電池組的壽命。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種燃料電池汽車雙源混合動(dòng)力系統(tǒng)上電啟動(dòng)方法，該系統(tǒng)通過鋰電池SOC估計(jì)值分配三種啟動(dòng)模式。模式一：當(dāng)鋰電池組SOC＝20％時(shí)，為保護(hù)鋰電池組，此時(shí)整車控制器不允許整車啟動(dòng)，并通過儀表顯示需連接外接充電；模式二：當(dāng)鋰電池組20％SOC＝75％時(shí)，則啟動(dòng)燃料電池系統(tǒng)，整車工作在混合動(dòng)力(燃料電池系統(tǒng)與鋰動(dòng)力電池組混合驅(qū)動(dòng))模式下；模式三：當(dāng)鋰電池組SOC75％時(shí)，則關(guān)閉燃料電池系統(tǒng)，整車工作在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)(僅鋰動(dòng)力電池組驅(qū)動(dòng))模式下。

模式一，首先根據(jù)鋰電池的SOC估計(jì)值，禁止高壓上電，并在儀表盤上提示是否連接外部充電信息，若是則進(jìn)行外部充電，若否則低壓下電，啟動(dòng)結(jié)束。

模式二，首先根據(jù)鋰電池的SOC估計(jì)值，然后允許高壓上電、VCU向FCU發(fā)送開機(jī)命令，燃料電池系統(tǒng)完成一系列故障自檢后，進(jìn)入混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式，即燃料電池與鋰電池共同驅(qū)動(dòng)，在儀表顯示Ready以及系統(tǒng)信息，完成上電啟動(dòng)。

模式三，首先根據(jù)鋰電池的SOC估計(jì)值，判斷完成后進(jìn)入純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式，允許高壓上電，儀表顯示Ready以及系統(tǒng)信息，完成上電啟動(dòng)。