CN114312489A - 一种燃料电池发动机功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃料电池发动机功率控制方法，包括设定动力电池荷电状态区间；标定与各个动力电池荷电状态区间对应的额定功率占比；根据额定功率占比计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比；获得燃料电池前N秒内的平均输出功率；根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池前N秒内的平均功率和燃料电池的额定功率计算当前燃料电池的目标功率；根据燃料电池的目标功率设定当前燃料电池的目标功率区间；将燃料电池输出功率控制在目标功率区间范围内。本发明的优点在于：能够同时根据动力电池状态和整车需求功率变化趋势对燃料电池的输出功率进行控制，优化了燃料电池车辆的动力性。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池车辆领域，具体而言，涉及一种燃料电池发动机功率控制方法。
背景技术
氢燃料电池是一种将氢与氧反应产生的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置，具有发电效率高，环境污染小等优点，因此被广泛应用于汽车领域。燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。但是与传统电池不同，燃料电池并不具备储存电能的能力，其产生的电能需要立即使用或使用传统的动力电池，如锂电池，进行储存。由于燃料电池的上述特性，目前燃料电池车辆通常采用动力电池和燃料电池配合作为整车的动力来源，两者互相配合驱动整车运行。
动力电池输出功率的能力受其荷电状态的影响较大，因此现有的燃料电池发动机功率控制方法通常会根据动力电池的荷电状态(SOC)动态调节燃料电池输出功率，从而使动力电池SOC维持在目标值。现有的另一种燃料电池发动机功率控制方法是让燃料电池根据动力电池的荷电状态固定输出功率。
上述现有的燃料电池发动机功率控制方法的缺点在于燃料电池发动机功率控制策略过度依赖动力电池且受燃料电池系统拉载斜率限制。燃料电池系统拉载斜率限制是指为了增大燃料电池的使用寿命，燃料电池发动机功率控制方法对燃料电池博纳规律加载斜率的限制。因此，现有的燃料电池发动机功率控制方法无法及时对整车功率需求的突然提高做出及时的相应，降低了整车运行的动力性。
综上所述，需要提供一种燃料电池发动机功率控制方法，其能够克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明旨在提供一种燃料电池发动机功率控制方法，其能够克服现有技术的缺陷。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现。
本发明的一个实施方式提供了一种燃料电池发动机功率控制方法,其中所述燃料电池发动机功率控制方法包括多个步骤：
步骤1：设定动力电池荷电状态区间SOC1、SOC2…SOCn；
步骤2：标定与各个动力电池荷电状态区间SOC1、SOC2…SOCn对应的额定功率占比a1、a2…an；
步骤3：根据额定功率占比a1、a2…an计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比A1、A2…An；
步骤4：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均输出功率Pv；
步骤5：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P；
步骤6：根据燃料电池的目标功率P设定当前燃料电池的目标功率区间为P-Pa至P+Pb，其中Pa和Pb为根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、动力电池的容量和动力电池的充放电速率事先标定功率值；
步骤7：将燃料电池输出功率控制在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤7：将燃料电池输出功率控制在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内包括：
步骤701：将燃料电池输出功率调整到当前燃料电池的目标功率P；
步骤702：根据整车需求功率在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内实时修正燃料电池输出功率。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤3：根据额定功率占比a1、a2…an计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比A1、A2…An，其中A1＝100％-a1、A2＝100％-a2…An＝100％-an。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤4：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv包括：
步骤401：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内平均输出电流Iv和平均输出电压Uv；
步骤402：根据平均输出电流Iv和平均输出电压Uv计算燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤5：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P包括：
步骤501：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间获得对应的额定功率占比a和平均功率占比A；
步骤502：根据额定功率占比a、平均功率占比A、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P，计算公式为P＝Pr*a+Pv*A。
该燃料电池发动机功率控制方法的优点在于：能够同时根据动力电池状态和整车需求功率变化趋势对燃料电池的输出功率进行控制，使燃料电池的输出功率符合当前动力电池的荷电状态的同时也符合当前整车功率需求的变化；通过设定表征整车需求功率的目标功率，避免了当整车需求功率快速增大时燃料电池系统输出功率无法及时相应的情况出现，优化了燃料电池车辆的动力性。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池发动机功率控制方法的流程图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
图1示出了根据本发明一个实施方式的燃料电池发动机功率控制方法的流程图。如图1所示，所述燃料电池发动机功率控制方法包括多个步骤：
步骤1：设定动力电池荷电状态区间SOC1、SOC2…SOCn；
步骤2：标定与各个动力电池荷电状态区间SOC1、SOC2…SOCn对应的额定功率占比a1、a2…an；
步骤3：根据额定功率占比a1、a2…an计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比A1、A2…An；
步骤4：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均输出功率Pv；
步骤5：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P；
步骤6：根据燃料电池的目标功率P设定当前燃料电池的目标功率区间为P-Pa至P+Pb，其中Pa和Pb为根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、动力电池的容量和动力电池的充放电速率事先标定功率值；
步骤7：将燃料电池输出功率控制在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤7：将燃料电池输出功率控制在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内包括：
步骤701：将燃料电池输出功率调整到当前燃料电池的目标功率P；
步骤702：根据整车需求功率在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内实时修正燃料电池输出功率。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤3：根据额定功率占比a1、a2…an计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比A1、A2…An，其中A1＝100％-a1、A2＝100％-a2…An＝100％-an。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤4：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv包括：
步骤401：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内平均输出电流Iv和平均输出电压Uv；平均输出电流Iv和平均输出电压Uv根据电燃料电池当前时刻前N秒内输出的实际电流和电压计算获得；
步骤402：根据平均输出电流Iv和平均输出电压Uv计算燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv。
根据本发明的上述任意一个实施方式提供的燃料电池发动机功率控制方法，其中所述步骤5：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P包括：
步骤501：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间获得对应的额定功率占比a和平均功率占比A；
步骤502：根据额定功率占比a、平均功率占比A、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P，计算公式为P＝Pr*a+Pv*A。
该燃料电池发动机功率控制方法的优点在于：能够同时根据动力电池状态和整车需求功率变化趋势对燃料电池的输出功率进行控制，使燃料电池的输出功率符合当前动力电池的荷电状态的同时也符合当前整车功率需求的变化；通过设定表征整车需求功率的目标功率，避免了当整车需求功率快速增大时燃料电池系统输出功率无法及时相应的情况出现，优化了燃料电池车辆的动力性。
当然应意识到，虽然通过本发明的示例已经进行了前面的描述，但是对本发明做出的将对本领域的技术人员显而易见的这样和其他的改进及改变应认为落入如本文提出的本发明宽广范围内。因此，尽管本发明已经参照了优选的实施方式进行描述，但是，其意并不是使具新颖性的部件由此而受到限制，相反，其旨在包括符合上述公开部分、权利要求的广阔范围之内的各种改进和等同修改。
Claims (5)
1.一种燃料电池发动机功率控制方法，其特征在于，所述燃料电池发动机功率控制方法包括多个步骤：
步骤1：设定动力电池荷电状态区间SOC1、SOC2…SOCn；
步骤2：标定与各个动力电池荷电状态区间SOC1、SOC2…SOCn对应的额定功率占比a1、a2…an；
步骤3：根据额定功率占比a1、a2…an计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比A1、A2…An；
步骤4：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均输出功率Pv；
步骤5：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P；
步骤6：根据燃料电池的目标功率P设定当前燃料电池的目标功率区间为P-Pa至P+Pb，其中Pa和Pb为根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、动力电池的容量和动力电池的充放电速率事先标定功率值；
步骤7：将燃料电池输出功率控制在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内。
2.如权利要求1所述的燃料电池的最大输出功率控制方法，其特征在于，所述步骤7：将燃料电池输出功率控制在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内包括：
步骤701：将燃料电池输出功率调整到当前燃料电池的目标功率P；
步骤702：根据整车需求功率在目标功率区间P-Pa至P+Pb的范围内实时修正燃料电池输出功率。
3.如权利要求2所述的燃料电池的最大输出功率控制方法，其特征在于，所述步骤3：根据额定功率占比a1、a2…an计算与各个动力电池荷电状态区间对应的平均功率占比A1、A2…An，其中A1＝100％-a1、A2＝100％-a2…An＝100％-an。
4.如权利要求2所述的燃料电池的最大输出功率控制方法，其特征在于，所述步骤4：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv包括：
步骤401：获得燃料电池在当前时刻的前N秒内平均输出电流Iv和平均输出电压Uv；
步骤402：根据平均输出电流Iv和平均输出电压Uv计算燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv。
5.如权利要求2所述的燃料电池的最大输出功率控制方法，其特征在于，所述步骤5：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P包括：
步骤501：根据动力电池当前的电荷状态所处于的电池荷电状态区间获得对应的额定功率占比a和平均功率占比A；
步骤502：根据额定功率占比a、平均功率占比A、燃料电池在当前时刻的前N秒内的平均功率Pv和燃料电池的额定功率Pr计算当前燃料电池的目标功率P，计算公式为P＝Pr*a+Pv*A。
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