[發(fā)明專利]增程式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)故障控制系統(tǒng)、方法及車輛

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110362978.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN113043848B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉銘;梁建英;徐磊;李艷昆;張文超;田慶;周卓敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司
• 主分類號(hào): B60L3/00
• 分類號(hào): B60L3/00;B60L50/75;B60L53/24;B60L7/10;B60L58/12;B60L58/40
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發(fā)明公開了一種增程式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)故障控制系統(tǒng)及方法，包括：兩組或兩組以上的動(dòng)力系統(tǒng)，每一組動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池單元、升壓電路和動(dòng)力電池單元，所述燃料電池單元的輸出經(jīng)過升壓電路后與動(dòng)力電池單元連接；相鄰組動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池單元的輸出端之間連接開關(guān)元件；控制單元，被配置為當(dāng)某一組動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池單元故障時(shí)，選擇與其相鄰組的動(dòng)力系統(tǒng)，并控制相應(yīng)的開關(guān)元件閉合，以實(shí)現(xiàn)相鄰組燃料電池單元為故障組的動(dòng)力電池單元進(jìn)行充電。本發(fā)明在燃料電池故障工況下，仍可控制故障組動(dòng)力電池單元SOC處于設(shè)定的SOC放電區(qū)間，避免深放工況，延長動(dòng)力電池使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道車輛混合動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增程式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)故障控制系統(tǒng)、方法及車輛。

背景技術(shù)

本部分的陳述僅僅是提供了與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，不必然構(gòu)成在先技術(shù)。

目前，增程式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)一般包括燃料電池和動(dòng)力電池；通過燃料電池和動(dòng)力電池的共同協(xié)調(diào)作用，保證車輛在不同的工況下正常運(yùn)行。

由于氫燃料電池的無污染、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，氫燃料電池在作為軌道車輛用備用電源領(lǐng)域具有重大潛力。燃料電池以氫氣和氧氣為反應(yīng)物，生成電與水，轉(zhuǎn)換效率高且完全無污染、零排放，是未來車載能源的發(fā)展方向。

軌道交通車輛往往需要配置大功率的氫動(dòng)力系統(tǒng)，各氫動(dòng)力系統(tǒng)呈模塊化布局；如果某一模塊組的氫動(dòng)力系統(tǒng)中燃料電池發(fā)生故障，則可能會(huì)造成該組的動(dòng)力電池深度放電，降低電池的使用壽命，還可能會(huì)因?yàn)楣收辖M動(dòng)力電池SOC過低導(dǎo)致本組動(dòng)力切除，降低列車運(yùn)行性能，甚至撤線進(jìn)庫檢修。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種增程式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)故障控制系統(tǒng)、方法及車輛，該系統(tǒng)能夠在某組氫動(dòng)力系統(tǒng)燃料電池故障工況下，仍可控制故障組動(dòng)力電池SOC處于設(shè)定的SOC放電區(qū)間，避免深放工況，延長動(dòng)力電池使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第一個(gè)方面，提供了一種增程式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)故障控制系統(tǒng)，包括：

兩組或兩組以上的動(dòng)力系統(tǒng)，每一組動(dòng)力系統(tǒng)包括燃料電池單元、升壓電路和動(dòng)力電池單元，所述燃料電池單元的輸出經(jīng)過升壓電路后與動(dòng)力電池單元連接；相鄰組動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池單元的輸出端之間連接開關(guān)元件；

控制單元，被配置為當(dāng)某一組動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池單元故障時(shí)，選擇與其相鄰組的動(dòng)力系統(tǒng)，并控制相應(yīng)的開關(guān)元件閉合，以實(shí)現(xiàn)相鄰組燃料電池單元為故障組的動(dòng)力電池單元進(jìn)行充電。

作為進(jìn)一步地方案，每一組動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一套牽引變流器；每一組動(dòng)力系統(tǒng)中，動(dòng)力電池單元的放電能力能夠至少滿足牽引變流器的功率需求。

作為進(jìn)一步地方案，當(dāng)某一組動(dòng)力系統(tǒng)的燃料電池單元故障時(shí)，如果車輛處于牽引工況，則由故障組動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力電池單元和相鄰組燃料電池單元共同為故障組的牽引變流器提供所需功率。

如果車輛處于勻速、惰行或停車工況，則由相鄰組的燃料電池單元為故障組的牽引變流器提供牽引供電，同時(shí)為故障組的動(dòng)力電池單元和該相鄰組的動(dòng)力電池單元進(jìn)行充電。

如果車輛處于制動(dòng)工況，燃料電池降載為最小輸出功率，由再生制動(dòng)反饋能量給動(dòng)力電池單元充電。

作為進(jìn)一步地方案，相鄰組燃料電池單元的輸出功率等于相鄰組升壓電路的給定功率與故障組升壓電路的給定功率之和。

作為進(jìn)一步地方案，相鄰組升壓電路的給定功率和故障組升壓電路的給定功率分別依據(jù)與其連接的動(dòng)力電池單元的SOC大小確定。

作為進(jìn)一步地方案，擇與其相鄰組的動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，如果與其相鄰的只有一組動(dòng)力系統(tǒng)，則選擇該組作為相鄰組；如果與其相鄰的有兩組動(dòng)力系統(tǒng)，則選擇兩組動(dòng)力系統(tǒng)中動(dòng)力電池SOC大的一組作為相鄰組。