[發明專利]多堆氫燃料電池系統功率管理方法

有效

• 申請號: 202110879175.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113602153B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 莊偉超;牛俊嚴;殷國棟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B60L58/30
• 分類號: B60L58/30;B60L58/31;H01M8/04955;H01M8/04858;H01M8/04537
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

本發明涉及一種多堆氫燃料電池系統功率管理方法，包括以下步驟：獲取車輛速度、加速度和油門踏板實時信息；計算車輛實時功率需求P_d；獲取多堆燃料電池系統和動力電池的實時狀態信息；根據所述功率需求P_d和所述實時狀態信息，通過滯后控制策略確定每一時刻的多堆氫燃料電池系統中燃料電池堆的開啟數量，然后根據每個燃料電池堆的累計運行時間，依據工作時間均勻分布的原則確定開啟哪些燃料電池堆，實現動力電池和多堆氫燃料電池系統的功率流分配。本發明的電池系統功率管理方法縮短了每個燃料電池堆的有效工作時間，減少了啟停次數，延長了使用壽命；保證了各燃料電池堆的老化程度相近，便于維護。

技術領域

本發明涉及電動汽車電池系統功率管理技術領域，尤其是一種多堆氫燃料電池系統功率管理方法。

背景技術

傳統的單堆燃料電池發電系統存在耐用性差、成本高以及可靠性差的缺點，嚴重制約了當前燃料電池發電系統的普及使用。目前，多堆燃料電池系統成為解決這一問題的首選。但多堆燃料電池系統在提高燃料電池耐用性和可靠性的同時也增加了控制的復雜度。針對此，國內外研究者開展了大量理論和實驗探討，如何更好地分配多個燃料電池堆和動力電池之間的功率流，延長燃料電池的壽命成為需要解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供一種多堆氫燃料電池系統功率管理方法，目的是平衡燃料電池堆和動力電池之間的功率流、延長燃料電池的使用壽命。

本發明采用的技術方案如下：

一種多堆氫燃料電池系統功率管理方法，所述多堆氫燃料電池系統和動力電池配合為電動汽車提供動力，所述多堆氫燃料電池系統包括多個燃料電池堆，所述功率管理方法包括以下步驟：

步驟1)：獲取車輛速度、加速度和油門踏板行程實時信息；

步驟2)：根據所述實時信息和車輛行駛動力學方程計算車輛實時功率需求P_d；

步驟3)：獲取所述多堆氫燃料電池系統和所述動力電池的實時狀態信息，所述實時狀態信息包括每個燃料電池堆的累計運行時間、動力電池的荷電狀態；

步驟4)：根據所述功率需求P_d和步驟3)所得實時狀態信息，通過滯后控制策略確定每一時刻的多堆氫燃料電池系統中燃料電池堆的開機數量N_f，實現動力電池和多堆氫燃料電池系統的功率流分配；

步驟5)：根據所述步驟4)所得的開機數量N_f、每個燃料電池堆的累計運行時間，依據工作時間均勻分布的原則確定開啟哪些燃料電池堆，并通過相應電控程序執行相關動作。

其進一步技術方案為：

所述步驟3)中，根據實際應用場景，設定動力電池的最高充電狀態SOC_upper、最低充電狀態SOC_low、最高荷電狀態SOC_max和最低荷電狀態SOC_min，滿足SOC_min＜SOC_low＜SOC_upper＜SOC_max；選定所述多堆氫燃料電池系統中的燃料電池堆的總數n和每個燃料電池堆的固定輸出功率P_fc；

所述步驟4)中，所述滯后控制策略如下：

初選k+1時刻的燃料電池的開機數為N_d(k+1)，N_d(k+1)滿足：N_d(k+1)P_fc≤P_d(k+1)≤(N_d(k+1)+1)P_fc的條件，P_d(k+1)代表k+1時刻車輛的功率需求，然后作如下邏輯判斷：