[发明专利]燃料电池汽车综合热管理方法及其快速控制原型实现方法

说明书

本发明提出了一种燃料电池汽车综合热管理方法及其快速控制原型的实现方法，综合热管理以热泵为核心，集成了燃料电池热管理、辅助能源热管理、电机及功率电子热管理、乘员舱热管理，通过综合控制单元进行协调控制。快速控制原型系统包括上位机、快速控制原型机和被控对象；上位机主要实现的功能是系统数学模型的架构及仿真验证、自动生成代码、硬件在环仿真、参数标定与实时监控；快速控制原型机包括软件平台和硬件平台，软件平台包括底层驱动函数和任务执行框架，硬件平台包括信号调理器和数据采集卡；被控对象是整车或试验台架中的目标系统。本发明使燃料电池汽车综合热管理控制的开发得到最大程度的简化,提高了开发效率。

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体地，涉及到一种燃料电池汽车综合热管理方法及其快速控制原型的实现方法。

背景技术

燃料电池汽车凭借其高效率、零排放、低磁和低噪音的信号特性、工作温度低，红外辐射弱等特性，已成为新能源汽车中的研究热点。然而燃料电池汽车中各主要部分，例如燃料电池系统、辅助能源系统、电机与功率电子系统，其工作特性与温度有着极大的联系，尤其是燃料电池系统，对温度极为敏感；同时，乘员舱的温度也要保持在一定温度范围内，以满足车内人员的舒适性要求。热泵系统，由于其可以同时制冷和加热，可以将燃料电池汽车的各部分集成，引起了国内外学者的关注。但是热泵在冬季的发热效率很低，需要其他的加热装置辅助，以满足汽车的加热需求。

为了提高效率，节约时间，快速控制原型技术被广泛应用于系统的开发研究之中。快速控制原型系统，包括上位机、快速控制原型机和被控对象；可以快速建立控制对象及控制器模型，并对整个系统进行多次离线和在线的测试来验证控制系统软、硬件平台的可行性；将算法设计、软、硬件开发等多个阶段融合在一起，克服了传统的基于物理平台设计周期长、成本高、风险高的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足之处，提供一种燃料电池汽车综合热管理方法及其快速控制原型的实现方法，可以有效提高研发效率、降低研究成本，节约时间。

本发明采用以下技术方案：

一种燃料电池汽车综合热管理方法，其特征在于，以热泵为核心，同时包括燃料电池热管理、辅助能源热管理、电机及功率电子热管理、乘员舱热管理四个部分，每个热管理部分都包括相应的总成、换热模块、储液罐、传感器、循环泵和控制阀，通过综合控制单元进行协调控制；

所述热管理方法通过对系统参数的监控，分为多个工作模式，可以实现燃料电池汽车的冷热联供；

所述综合热管理方法既可以单独对某一部分进行冷却或加热，又可以对某几个部分同时进行冷却或加热；每个热管理部分的运行与停止通过综合控制单元中设定的温度控制区间决定，实现能量的梯次利用；

一种燃料电池汽车综合热管理快速控制原型系统，其特征在于，包括上位机、快速控制原型机和被控对象；所述上位机包括仿真软件、编译器和测量与标定软件；所述快速控制原型机包括软件平台和硬件平台，软件平台包括底层驱动函数和任务执行框架，硬件平台包括信号采集卡、信号调理器和软件平台需要的硬件资源；所述被控对象包括但不限于燃料电池汽车整车或试验台架的目标系统；

所述的快速控制原型系统的实现方法，包含以下步骤：

步骤1：在上位机中使用仿真软件进行目标热管理系统数学模型架构和控制策略设计，并通过仿真验证其正确性；

步骤2：通过自动代码生成技术将热管理系统数学模型和控制策略编译下载到硬件平台中，生成快速控制原型机；下载过程的连接方式为上位机与CAN适配器之间USB连接、CAN适配器与快速控制原型机之间CAN总线连接；

步骤3：将生成的代码程序下载并导入到测量与标定软件内，在软件中添加曲线测量控件与参数标定控件，然后设置各类型信号的输入与输出标定。