[发明专利]一种燃料电池汽车能量管理优化方法和系统

说明书

本发明提供了一种燃料电池汽车能量管理优化方法和系统，通过差异化设定进入与退出燃料电池启动工况的条件、差异化设定进入蓄电池驱动放电工况与充电工况的条件，避免了燃料电池的频繁启停与蓄电池的反复充放电问题，解决了传统技术中的车辆动力源切换频繁的问题。本发明降低了工况间的频繁切换，从而提高了燃料电池与蓄电池的使用寿命。

技术领域

本发明属于电池能量管理技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车能量管理优化方法和系统。

背景技术

能量管理策略是燃料电池汽车的开发的关键技术，其关系到整车的动力性与经济性，同时也会影响到燃料电池及蓄电池的使用寿命。燃料电池的使用寿命与其频繁启停关系较大，同样蓄电池的使用寿命会受到蓄电池的频繁充、放电影响。因此，合理的能量管理策略应尽可能避免燃料电池的频繁启停与蓄电池的频繁充放电情况。

当前能量管理策略多采用开关型系统，即当车辆状态满足一定条件时，进入工作模式A，不满足该条件则进入工作模式B。当车辆的工作状态长时间处在该条件附近时，会发生工作模式A、B之间的反复切换。如果工作模式A与工作模式B的转换存在燃料电池的启、停转换和/或蓄电池的充、放电转换，则会严重影响燃料电池及蓄电池的使用寿命。

因此，对于开关型能量管理策略，需要一种优化的控制来避免状态之间的频繁切换。

常规采用开关型控制的能量管理策略，其基本流程如图1所示：

程序启动后，首先进行系统参数监测，比如监测车辆的车速，油门踏板开度(驾驶员需求功率)，蓄电池SOC(State of Charge，荷电状态)等，然后对监测的参数进行条件A判断。例如条件A为SOC大于某个设定值，如果条件A成立，则进入工作模式A，否则进一步判断条件B是否成立，如果条件B成立，则进入工作模式B，否则进入工作模式C。系统根据不同的工作模式，对蓄电池及燃料电池的能量进行分配，并将该能量分配值输入给FCCU(FuelCell Control Unit，燃料电池控制器)及BMS(Battery Management System，电池管理系统)，最终控制燃料电池及蓄电池的输出。

上述能量管理策略单一的从满足条件A即进入工作模式A，不满足条件A即进入工作模式B或工作模式C。如工作模式A为蓄电池单独驱动工作模式，工作模式B为燃料电池与蓄电池共同驱动，工作模式C为燃料电池驱动且对蓄电池进行充电，则工作模式A进入到工作模式B，燃料电池会发生启动工作、停机工作状态的变化，工作模式A进入到工作模式C，蓄电池会发生充、放电状态的变化。如果此时车辆的工作状态在条件A附近波动，则会出现工作模式A到B或A到C的反复切换，此种情况对燃料电池和蓄电池的寿命均会产生不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种燃料电池汽车能量管理优化方法和系统，用于避免燃料电池的频繁启停与蓄电池的频繁充放电。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种燃料电池汽车能量管理优化方法，包括以下步骤：

S1：搭建燃料电池汽车能量管理优化系统，包括油门踏板、位置传感器、VCU、FCCU、BMS、MCU、燃料电池、蓄电池、DC/DC电源模块、驱动电机；油门踏板和位置传感器的信号输出端分别连接VCU的信号输入端；VCU整车控制器的信号收发端分别连接MCU的信号收发端、BMS的信号收发端、FCCU的信号收发端；VCU包括能量管理策略模块；MCU的另一信号收发端连接驱动电机的信号收发端；BMS的另一信号收发端连接蓄电池的信号收发端；FCCU的另一信号收发端连接燃料电池的信号收发端；燃料电池和蓄电池的能量输出端分别连接DC/DC电源模块的能量输入端，DC/DC电源模块的能量输出端连接驱动电机的能量输入端；

S2：在蓄电池SOC值的单条件判断下，对蓄电池驱动状态和充电状态的切换进行能量管理策略优化；

S3：在蓄电池SOC值和驾驶员需求功率P的多条件判断下，对蓄电池单独驱动状态和双电池驱动状态的切换进行能量管理策略优化；