[發明專利]一種基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構方法及裝置

在審

• 申請號: 202210394092.0
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114824384A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 吳詩雨;梁榮亮;武振;郭婷;王國卓;高豐嶺;王志軍;聶振宇
• 申請（專利權）人: 中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司
• 主分類號: H01M8/04992
• 分類號: H01M8/04992;H01M8/2465
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 徐金生

本發明公開了一種基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構方法，包括步驟：第一步，基于車輛功率平衡方程，獲得燃料電池汽車的整車動力系統需求功率；第二步，解析燃料電池汽車能量管理策略，獲得燃料電池系統校正功率；第三步，對整車動力系統需求功率與燃料電池系統校正功率求和，獲得燃料電池汽車的燃料電池電堆功率。此外，本發明還公開了基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構裝置。本發明能夠根據燃料電池汽車的速度工況，重構出等效的燃料電池的電堆功率工況，進而為燃料電池汽車能量管理策略制定、耐久性測評提供試驗依據。

技術領域

本發明涉及燃料電池汽車技術領域，特別是涉及一種基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構方法及裝置。

背景技術

目前，燃料電池汽車的基本工作原理為：氫氣和氧氣發生電化學反應，生成水并釋放能量，其具有零污染、高效率、高能量密度等優點，得到了各國政府和企業的重視。

燃料電池汽車的動力裝置包括兩部分：燃料電池和動力電池，在其工作過程中，兩部分均可為車輛提供動力。在燃料電池汽車實際運行過程中，這兩種動力裝置的功率合理分配，對整車的經濟性、動力性具有重要的影響。為了更好的滿足車輛動力性并提高經濟性，燃料電池汽車均采用了一定的能量管理策略以完成動力裝置的功率分配。

在燃料電池汽車的研發過程中，傳統的工況試驗都是基于速度-時間工況來進行車輛性能測試的。目前還沒有一種技術，可以為燃料電池汽車的研發驗證試驗提供更為直接的功率-時間工況，作為研發試驗的依據。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的技術缺陷，提供一種基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構方法及裝置。

為此，本發明提供了一種基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構方法，該燃料電池汽車包括燃料電池和動力電池這兩部分動力裝置，該方法包括以下步驟：

第一步，基于車輛功率平衡方程，計算獲得燃料電池汽車的整車動力系統需求功率；

第二步，解析燃料電池汽車能量管理策略，當燃料電池汽車能量管理策略采用功率跟隨策略時，具體解析操作為：獲取燃料電池汽車的動力電池實時荷電狀態SOC，并預先設定動力電池的荷電狀態SOC最高值和荷電狀態SOC最低值，然后基于預設的燃料電池系統校正功率計算公式，獲得燃料電池系統校正功率；

第三步，對第一步獲得的整車動力系統需求功率與第二步獲得的燃料電池系統校正功率進行求和操作，獲得燃料電池汽車的燃料電池電堆功率，即獲得燃料電池系統輸出功率。

由以上本發明提供的技術方案可見，與現有技術相比較，本發明提供了一種基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率重構方法及裝置，其設計科學，能夠根據燃料電池汽車的速度工況，重構出等效的燃料電池的電堆功率(即燃料電池系統輸出功率)工況，從而為燃料電池汽車的各種試驗提供依據，具有重大的實踐意義。

通過應用本發明，可用于構建符合中國工況的燃料電池電堆功率工況，實現基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率工況的重構，進而用于為燃料電池發動機的標定試驗、燃料電池汽車能量管理策略制定開發、燃料電池汽車耐久性試驗測評等提供指導依據，具有可操作性強、目標明確的優勢，有利于提高燃料電池汽車的能量利用率，促進其技術的發展。

本發明利用現有的中國工況的車速-時間曲線，通過微分得到車輛加速度-時間曲線，之后基于車輛功率平衡方程，得到不同速度下的車輛動力系統需求功率，結合特別制定的燃料電池汽車的功率分配策略，通過對車輛的SOC和車速等參數的判斷，最終重構出燃料電池的電堆功率(即燃料電池系統輸出功率)工況曲線。

本發明能夠實現基于中國工況的燃料電池汽車電堆功率工況的重構，解決燃料電池汽車“速度-時間”工況至“電堆功率-時間”工況的轉化問題。給出了兩種工況的轉化方法，進而為燃料電池汽車的相關研發技術提供指導依據。

附圖說明