[发明专利]一种双堆燃料电池系统整车能量控制方法

说明书

本发明公开了一种双堆燃料电池系统整车能量控制方法，包括：针对目标车型，在特定工况下进行纯电模式运行，得到运行状态下整车需求的功率；根据高、中、低的原则，对整车功率进行分段并确定个功率段的占比；根据整车功率确定双堆燃料电池的功率分配；根据锂电池情况对其进行分区；根据外界环境温度确定燃料电池系统是否需要启动低温起动过程；根据锂电池温度、SOC区间、整车功率需求确定燃电池系统的功率输出。本发明基于燃料电池系统控制器、锂电池控制器和整车控制器，可通过整车数据完成燃料电池系统电堆功率匹配、整车能量控制策略制定与优化，并通过锂电池运行区间划分、燃料电池怠速功率降低等，进一步保证了整车和锂电池的性能。

技术领域

本发明涉及燃料电池系统，特别涉及一种双堆燃料电池系统整车能量控制方法。

背景技术

近年来，日益严重的环境和能源问题，氢能与燃料电池的研究和应用引起了越来越广泛的关注。氢能无污染、零碳排放，符合目前碳中和/碳达峰的政策，而直接将氢的化学能转化为电能的氢燃料电池，装车后能够实现无污染、长续航、短燃料加载时间等，被认为是最适合长途运行车辆的车载动力源。

燃料电池单电池的输出电压和功率都较低，而且有波动，为了实现大功率、高电压输出，需要多节单电池串联，但由于组装工艺、水、热控制等方面的原因，导致目前单堆功率较低。专利号为CN 112201814 A的专利公布了一种高效双电堆燃料电池发动机装置及方法。系统包括氢系统、稳压腔、第一电堆、第二电堆等，计算整车需求功率、第一电堆及第二电堆的运行时间来保证燃料电池系统运行在高效点。通过双堆的灵活控制，可以在增加燃料电池发动机的额定功率的同时，降低怠速功率。但目前基本选用功率相当的双堆系统，使系统的怠速功率较高，给整车能量控制策略的制定带来一定的困扰。

发明内容

本发明目的是：提供一种双堆燃料电池系统整车能量控制方法，在确定整车运行工况的基础上，计算整车功率需求，并根据整车功率需求，组合功率大小不同的两个电堆，形成双堆系统，并根据整车实时功率需求，控制系统电堆的开关，使燃料电池系统运行在高效区间、整车SOC尽量稳定。

本发明的技术方案是：

一种双堆燃料电池系统整车能量控制方法，包括步骤：

S1、针对目标车型，在特定工况下进行纯电模式运行，得到运行状态下整车需求的功率；

S2、根据高、中、低的原则，对整车功率进行分段并确定个功率段的占比；

S3、根据整车功率确定双堆燃料电池的功率分配，使小堆的高效区间在整车低功率区间，大堆的高效区间在中、高功率区间，并使大堆与小堆的功率之和满足整车的大平均功率需求；双堆燃料电池的目标功率等于整车平均功率；

S4、根据锂电池情况对其进行分区：高SOC区间、中SOC区间、低SOC区间、低温区间、高温区间；在高、低温区间控制燃料电池系统不开机或者限制功率输出；在温度允许的情况下，低SOC区间燃料电池系统以最大功率运行，高SOC区间燃料电池系统小功率输出或者直接关机；中SOC区间时燃料电池的输出功率跟随整车的平均功率变化；

S5、低温环境下燃料电池自启动采用小堆自加热启动；在锂电池低温区间，判断SOC大小，锂电池允许充电电流，系统控制小堆是否开启及开启功率；锂电池温度合适、SOC合适区间，根据整车平均功率，控制双堆的开启情况及功率输出情况。

优选的，步骤S1中，通过采集电机电流、电压、输出功率、辅助系统功率、电池电压、电池电流、电池输出功率、电池SOC的数据信息，计算得到运行状态下整车需求的功率。

优选的，步骤S3中，双堆燃料电池的小堆的最小输出功率P_s-min,最大输出功率为P_s-max, 大堆的最小输出功率P_l-min,最大输出功率为P_l-max；电堆系统最大功率为P_l-min+P_l-max；电堆系统最小功率为小电堆系统允许最小功率P_s-min。