[发明专利]多堆氢燃料电池系统功率管理方法

说明书

本发明涉及一种多堆氢燃料电池系统功率管理方法，包括以下步骤：获取车辆速度、加速度和油门踏板实时信息；计算车辆实时功率需求P_d；获取多堆燃料电池系统和动力电池的实时状态信息；根据所述功率需求P_d和所述实时状态信息，通过滞后控制策略确定每一时刻的多堆氢燃料电池系统中燃料电池堆的开启数量，然后根据每个燃料电池堆的累计运行时间，依据工作时间均匀分布的原则确定开启哪些燃料电池堆，实现动力电池和多堆氢燃料电池系统的功率流分配。本发明的电池系统功率管理方法缩短了每个燃料电池堆的有效工作时间，减少了启停次数，延长了使用寿命；保证了各燃料电池堆的老化程度相近，便于维护。

技术领域

本发明涉及电动汽车电池系统功率管理技术领域，尤其是一种多堆氢燃料电池系统功率管理方法。

背景技术

传统的单堆燃料电池发电系统存在耐用性差、成本高以及可靠性差的缺点，严重制约了当前燃料电池发电系统的普及使用。目前，多堆燃料电池系统成为解决这一问题的首选。但多堆燃料电池系统在提高燃料电池耐用性和可靠性的同时也增加了控制的复杂度。针对此，国内外研究者开展了大量理论和实验探讨，如何更好地分配多个燃料电池堆和动力电池之间的功率流，延长燃料电池的寿命成为需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供一种多堆氢燃料电池系统功率管理方法，目的是平衡燃料电池堆和动力电池之间的功率流、延长燃料电池的使用寿命。

本发明采用的技术方案如下：

一种多堆氢燃料电池系统功率管理方法，所述多堆氢燃料电池系统和动力电池配合为电动汽车提供动力，所述多堆氢燃料电池系统包括多个燃料电池堆，所述功率管理方法包括以下步骤：

步骤1)：获取车辆速度、加速度和油门踏板行程实时信息；

步骤2)：根据所述实时信息和车辆行驶动力学方程计算车辆实时功率需求P_d；

步骤3)：获取所述多堆氢燃料电池系统和所述动力电池的实时状态信息，所述实时状态信息包括每个燃料电池堆的累计运行时间、动力电池的荷电状态；

步骤4)：根据所述功率需求P_d和步骤3)所得实时状态信息，通过滞后控制策略确定每一时刻的多堆氢燃料电池系统中燃料电池堆的开机数量N_f，实现动力电池和多堆氢燃料电池系统的功率流分配；

步骤5)：根据所述步骤4)所得的开机数量N_f、每个燃料电池堆的累计运行时间，依据工作时间均匀分布的原则确定开启哪些燃料电池堆，并通过相应电控程序执行相关动作。

其进一步技术方案为：

所述步骤3)中，根据实际应用场景，设定动力电池的最高充电状态SOC_upper、最低充电状态SOC_low、最高荷电状态SOC_max和最低荷电状态SOC_min，满足SOC_min＜SOC_low＜SOC_upper＜SOC_max；选定所述多堆氢燃料电池系统中的燃料电池堆的总数n和每个燃料电池堆的固定输出功率P_fc；

所述步骤4)中，所述滞后控制策略如下：

初选k+1时刻的燃料电池的开机数为N_d(k+1)，N_d(k+1)满足：N_d(k+1)P_fc≤P_d(k+1)≤(N_d(k+1)+1)P_fc的条件，P_d(k+1)代表k+1时刻车辆的功率需求，然后作如下逻辑判断：