[发明专利]一种燃料电池最佳工作点的获取方法

说明书

本发明涉及一种燃料电池最佳工作点的获取方法，包括以下步骤：步骤S1:构建燃料电池与辅助动力源的之间的功率协调分配优化函数；步骤S2:根据燃料电池的健康状态、放电特性和辅助动力源的荷电状态实时计算功率协调分配优化函数的最小值,并以此获取满足汽车动力性要求且投入产出最佳的燃料电池与辅助动力源的最佳功率分配；步骤S3:构建电压电流双闭环直流/直流变换器；步骤S4:根据燃料电池与辅助动力源的最佳功率分配，计算燃料电池最佳输出电流与母线电压，作为电压电流双闭环控制的参考值；步骤S5:将得到的燃料电池最佳输出电流与母线电压输入电压电流双闭环直流/直流变换器，实现对燃料电池最佳工作点的控制，使燃料电池投入产出比最大化。

技术领域

本发明属于混合动力汽车的能量分配控制领域，具体涉及一种燃料电池最佳工作点的获取方法。

背景技术

伴随着化石能源的日渐枯竭以及其对环境的污染，人们开始寻找新的替代性能源，例如太阳能、核能、氢能等等开始逐步开始出现和应用。燃料电池凭借其节能环保特征，并因其拥有能量转换效率高、续航里程久、燃料加注迅速等优点，被认为是目前替代化石能源极具前景的车用发电装置。

然而燃料电池作为供能装置应用在燃料电池-辅助动力源混合动力汽车上时，由于汽车运行工况的急剧变化，其如何最佳的分配燃料电池的功率，一直是困扰着各界学者和燃料电池能量管理系统的研发人员。当燃料电池的分配功率过大时，由于燃料电池功率响应慢的放电特征，面对工况的剧烈变化，会导致功率的供给相对于工况的需求功率变化产生滞后现象。当燃料电池的分配功率过小时，没有充分发挥燃料电池的高能量密度的储能性能，无法达到辅助动力源—燃料电池混合动力的最佳配合。与此同时，燃料电池在没有进行合理的工作点工作时易产生以下衰退：a)阴极出现高电位，加速了阴极区域碳载体的腐蚀速度。b)电池长期处于开路电压，造成交换膜的薄化和Pt催化剂的团聚。c)频繁的电压循环，造成Pt催化剂的溶解和迁移。d)长期处于大电流密度下，会加快交换膜的衰减和Pt催化剂的流失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃料电池最佳工作点的获取方法，汽车在运行过程中能够能够最优的兼顾燃料电池行驶动力性、经济性和耐久性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种燃料电池最佳工作点的获取方法，包括以下步骤：

步骤S1:构建燃料电池与辅助动力源的之间的功率协调分配优化函数；

步骤S2：根据燃料电池的健康状态、放电特性和辅助动力源的荷电状态实时计算功率协调分配优化函数的最小值，并以此获取满足汽车动力性要求且投入产出最佳的燃料电池与辅助动力源的最佳功率分配；

步骤S3：构建电压电流双闭环直流/直流变换器；

步骤S4：根据燃料电池与辅助动力源的最佳功率分配，计算燃料电池最佳输出电流与母线电压，作为电压电流双闭环控制的参考值；

步骤S5：将得到的燃料电池最佳输出电流与母线电压作为参考值输入电压电流双闭环直流/直流变换器，获取燃料电池最佳工作点。

进一步的，所述功率协调分配优化函数包括功率协调分配优化函数Y_ch和辅助动力源放电时的功率协调分配优化函数Y_dis，具体如下：