[发明专利]一种燃料电池混合动力移动焊接机器人能量管理方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池混合动力移动焊接机器人能量管理方法，主要用于管理燃料电池系统单元向锂电池单元充电以及混合动力系统整体对机器人供电，构建了与燃料电池系统单元、锂电池单元进行电连接的能量管理单元。本发明根据实时的机器人负载功率需求，并结合锂电池实时荷电状态SOC，将混合动力系统分为9种运行模式以确保燃料电池工作在恒功率或负载均衡状态下，与现有技术相比，避免了燃料电池输出特性持续扰动的变化，弥补了燃料电池动态性能的不足，进一步提高了燃料电池/锂电池混合动力驱动的移动焊接机器人整车的供电可靠性以及使用寿命。

技术领域

本发明涉及混合动力系统的控制技术，尤其是涉及一种燃料电池混合动力移动焊接机器人能量管理方法。

背景技术

移动焊接机器人在现代造船、石油、机械、化工以及航天等领域应用越来越广泛，如进行大型舰船舱体、甲板、船身的焊接、大型球罐的焊接以及大型石油输送管道的野外对接作业、水下作业等，但是移动焊接机器人普遍采用蓄电池作为其动力或者电缆供电进行驱动，而蓄电池具有功率密度低、单次充电时间长、使用寿命短、体积重量大等缺点，电缆供电受电缆长度及环境影响，这两方面都极大地限制了移动焊接机器人在以上领域的应用。

为了更好地解决移动焊接机器人的动力系统存在的以上问题，使移动焊接机器人更加快速有效和稳定地执行各种任务，采用燃料电池/蓄电池混合动力系统来快速响应移动焊接机器人所需功率，从而有效提高移动焊接机器人的焊接精度。而燃料电池混合动力系统中燃料电池动态响应具有一定时滞，如何改善燃料电池的动态特性，提高其使用寿命，并根据工况的快速多变的要求将机器人功率需求实现在燃料电池和蓄电池装置间合理分配，实现多能源系统的功率平衡，是能量管理的关键与难点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池混合动力移动焊接机器人能量管理方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种燃料电池混合动力移动焊接机器人能量管理方法，所述移动焊接机器人采用燃料电池和蓄电池混合动力，所述能量管理方法包括按照蓄电池的不同荷电状态和机器人负载功率大小分别采用以下运行模式：

模式1：高SOC且P_loadP_fcmin，燃料电池以最小功率工作并为燃料电池系统的辅助设备提供能量；

模式2：高SOC且P_fcminP_loadP_fcmax，燃料电池以机器人负载功率工作；

模式3：高SOC且P_loadP_fcmax，燃料电池以最大功率工作，剩余的需求能量由蓄电池进行补充；

模式4：正常SOC且P_loadP_fcmin，与模式1工作方式相同；

模式5：正常SOC且P_fcminP_loadP_fcopt，让燃料电池工作在最佳运行功率，蓄电池处于能量吸收状态；

模式6：正常SOC且P_fcoptP_loadP_fcmax，燃料电池以机器人负载功率工作，当机器人负载功率需求突增时，蓄电池对燃料电池输出进行补充；

模式7：正常SOC且P_loadP_fcmax，与模式3工作方式相同；

模式8：低SOC且P_loadP_fcmax，燃料电池以机器人负载功率工作并同时为蓄电池充电，使其SOC达到正常水平；

模式9：低SOC且P_load≥P_fcmax，与模式3工作方式相同；