氢能燃料电池车的能量管理方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010024276.9 (22)申请日 2020.01.10 (71)申请人 佛山市飞驰汽车制造有限公司 地址 528000 广东省佛山市禅城区石湾新 岗路39号 (72)发明人 刘豹石建珍谭少军钱祥 (74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普 通合伙) 43114 代理人 颜勇 (51)Int.Cl. B60L 58/40(2019.01) (54)发明名称 一种氢能燃料电池车的能量管理方法 (57)摘要 本发明提供了一种针对氢能燃料电池车的 能量管理方法， 在可进行。

2、信息和数据处理的集成 电路单元内灌入数据代码组成的可按一定算法 运行的程序， 该运行程序的算法为燃料电池应该 输出功率为上一时段电池的净输出电量加上前 两个时段的燃料电池的功率输出偏差值。 通过采 用本方法， 可使燃料电池稳定输出， 延长燃料电 池的使用寿命； 同时可使配套的电池的SOC在小 范围波动， 延长电池的使用寿命。 通过采用本发 明的方法， 可以降低整车的配电量， 降低整车成 本， 提高竞争力。 权利要求书1页 说明书3页 CN 111016739 A 2020.04.17 CN 111016739 A 1.一种氢能燃料电池车的能量管理方法， 在可进行信息和数据处理的集成电路单元内 。

3、灌入数据代码组成的可按一定算法运行的程序， 其特征在于： 所述的一定方法包括以下步 骤， ( )当电池的SOC值在设定的SocTargetMax和SocTargetMin之间时， 按设定的燃料电池 变载最小间隔时间T将车辆的运行过程分为若干相同的时间段Tn， 其中n为非负整数； 所述 的SocTargetMax为设定的电池SOC的最大目标值， SocTargetMin为设定的电池SOC的最小目 标值； ()当n1时， 燃料电池实际应该的输出功率为燃料电池的待机功率； ()当n2时， 先按公式(1)计算得到时间段内燃料电池的输出偏差值FcsDifPower_ Tn， 公式中IBat为该时间段内电。

4、池的电流， IFcs为该时间段内燃料电池的电流， t为时间， 再按公式(2)计算得到时间段内燃料电池的实时输出功率FcsRealPower_Tn， ()比较燃料电池的实时输出功率FcsRealPower_Tn值、 燃料电池允许输出功率值 Fcs_Allow_Power值和电池允许充电功率值Bat_allow_ChargePower， 将其中的最小值作为 燃料电池的实际应该输出的功率值反馈至整车控制单元； ()重复以上步骤()和()， 直至车辆运行结束。 2.如权利要求1所述的氢能燃料电池车的能量管理方法， 其特征在于： 在所述的步骤 ()中， 采用公式(3)替换所述的公式(2)计算得到时间段内。

5、燃料电池的实时输出功率 FcsRealPower_Tn， 公式中的K的取值范围为-1010。 3.如权利要求1或2所述的氢能燃料电池车的能量管理方法， 其特征在于： 在所述步骤 ( )之前， 增加以下过程， 若电池的SOC大于设定的SOC_Max， 则输出燃料电池不开机信号； 若 SocTargetMax电池的SOCSOC_Max， 则输出燃料电池以待机功率运行的信号， 若电池的 SOCSocTargetMin,则输出燃料电池按最大额定功率运行的信号； 所述的SOC_Max为电池 不允许充电的最高SOC限制点值。 4.如权利要求1或2所述的氢能燃料电池车的能量管理方法， 其特征在于： 所述的燃。

6、料 电池变载最小间隔时间T为150秒300秒。 5.如权利要求3所述的氢能燃料电池车的能量管理方法， 其特征在于： 所述的燃料电池 变载最小间隔时间T为150秒300秒。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111016739 A 2 一种氢能燃料电池车的能量管理方法 技术领域 0001 本发明涉及一种新能源车的能量管理方法， 特别涉及一种氢能燃料电池车的能量 管理方法。 背景技术 0002 氢能源汽车正逐渐转变为未来交通运输业最理想的能源替代解决方案， 氢能源车 具有零排放、 能量转换率高、 续航里程长、 加氢时间短等优点， 得到了各大车企的青睐和国 家的大力扶持。 与传统内燃机相比， 燃料电。

7、池能量转换效率高， 零排放。 但燃料电池也有自 身的缺点， 比如动态响应缓慢、 频繁的动态响应和开关机会照成燃电使用寿命降低。 如何保 证整车的燃料电池和电池之间的能量分配， 既能满足整车的能量需求同时又能保证燃电、 电池同时工作在自己的高效区和高寿命区是能量管理研究的一个课题。 0003 目前针对氢能燃料电池车的能量管理均采用电池输出功率关联于实时行车功率 的方法， 这使得燃料电池的输出一直会波动， 即使采用了滤波方法， 也会使得燃电系统输出 一直变化， 基本没有稳定输出， 因此会缩短燃电寿命。 另外， 燃料电池本身的响应缓慢， 燃电 功率跟随整车行车功率实际的效果并不理想， 特别是整车处于。

8、频繁启停的城市工况， SOC会 持续下降， 不利于电池的使用寿命。 另外此种控制方法使得电池SOC的波动范围特别大， 不 适合小电量的电池与燃料电池的匹配。 发明内容 0004 本发明旨在提供一种针对氢能燃料电池车的能量管理方法， 可使燃料电池稳定输 出， 延长燃料电池的使用寿命。 本发明通过以下方案实现。 0005 一种氢能燃料电池车的能量管理方法， 在可进行信息和数据处理的集成电路单元 内灌入数据代码组成的可按一定算法运行的程序， 这种算法包括以下步骤： 0006 ( )当电池的SOC值在设定的SocTargetMax和SocTargetMin之间时， 按设定的燃料 电池变载最小间隔时间T。

9、， 将车辆的运行过程分为若干相同的时间段Tn， 其中n为非负整数； 所述的SocTargetMax为设定的电池的SOC最大目标值， SocTargetMin为设定的电池的SOC最 小目标值； 电池的SOC是指电池的荷电容量； 0007 ()当n1时， 燃料电池的实际应该输出功率为燃料电池的待机功率； 0008 ()当n2时 ， 先按公式 (1)计算得到时间段内燃料电池的输出偏差值 FcsDifPower_Tn， 公式中IBat为该时间段内电池的电流， IFcs为该时间段内燃料电池的电流， t为时间， 0009 0010 再按公式(2)计算得到时间段内燃料电池的实时输出功率FcsRealPowe。

10、r_Tn， 0011 0012 ()比较燃料电池的实时输出功率FcsRealPower_Tn值、 燃料电池允许输出功率 说明书 1/3 页 3 CN 111016739 A 3 值Fcs_Allow_Power值和电池允许充电功率值Bat_allow_ChargePower， 将其中的最小值作 为燃料电池的实际应该输出的功率值反馈至整车控制单元； 然后通过整车控制单元发送到 CAN网络， 完成能量的合理匹配； 其中燃料电池允许输出功率值Fcs_Allow_Power值和电池 允许充电功率值Bat_allow_ChargePower依据该时间段的工况， 通过CAN网络采集获取。 0013 ()重。

11、复以上步骤()和()， 直至车辆运行结束。 0014 由于燃电系统存在响应缓慢的迟滞效应， 燃料电池的输出偏差越来越大， 为消除 这种影响， 在上述步骤()中， 采用公式(3)替换所述的公式(2)计算得到时间段内燃料电 池的实时输出功率FcsRealPower_Tn， 0015 0016 公式中的K的取值范围为-1010， 且K是一个实时变化的值。 即当存在偏差时， K可 以根据实际情况增大或缩小偏差， 从而使得燃料电池的实际输出的功率接近应该输出的功 率， K值可具体标定实车来确定。 0017 为进一步保证电池在合适的范围内工作， 在上述步骤( )之前， 增加以下过程， 若 电池的SOC大于。

12、设定的SOC_Max， 则输出燃料电池不开机信号； 若SocTargetMax电池的SOC SOC_Max， 则输出燃料电池以待机功率运行的信号， 若电池的SOCSocTargetMin,则输出 燃料电池按最大额定功率运行的信号； 所述的SOC_Max为电池不允许充电的最高SOC限制点 值。 0018 所述的燃料电池变载最小间隔时间T为150秒300秒时， 该算法的精确性和速度 匹配更佳。 0019 与现有技术相比， 本发明的方法具有以下优点： 0020 1、 能在一个较小的设定的电池的SOC区间内， 使得燃料电池输出功率在满足整车 需求的同时， 在每个时间段内燃料电池都有稳定的输出， 可有效。

13、延长燃料电池的使用寿命。 0021 2、 本发明的方法， 可使配套的电池的SOC在小范围波动， 延长电池的使用寿命。 同 时此方法由于能控制电池的SOC在一个小范围内波动， 因此在特别在电池容量较低时， 仍能 实现与燃料电池系统很好的与匹配。 0022 3、 通过采用本发明的方法， 可以降低整车的配电量， 降低整车成本， 提高竞争力。 采用的电池电量可比目前同燃料电池车规格所采用的电池电量降低50以上， 整车成本降 低20以上。 具体实施方式 0023 实施例1 0024 一种8.5米氢能燃料电池客车的能量管理方法， 采用的燃料电池为46KW， 采用的配 套锂电池容量为32AH。 在可进行信息。

14、和数据处理的集成电路单元内灌入数据代码组成的 可按一定算法运行的程序， 这种算法包括以下步骤： 0025 ( )设定配套锂电池的SOC最大目标值SocTargetMax为满荷电容量的75， 设定锂 电池的SOC最小目标值SocTargetMin为满荷电容量的65， 当锂电池的SOC值在设定的 SocTargetMax和SocTargetMin之间时， 按设定的燃料电池变载最小间隔时间T为150秒， 将 车辆的运行过程分为若干相同的时间段Tn， 其中n为非负整数； 0026 ()当n1时， 燃料电池的实际应该输出功率为燃料电池的待机功率8kw； 说明书 2/3 页 4 CN 111016739 。

15、A 4 0027 ()当n2时 ， 先按公式 (1)计算得到时间段内燃料电池的输出偏差值 FcsDifPower_Tn， 公式中IBat为该时间段内锂电池的电流， IFcs为该时间段内燃料电池的电 流， t为时间， IBat、 IFcs均通过CAN总线数据采集获得， 0028 0029 再按公式(3)计算得到时间段内燃料电池的实时输出功率FcsRealPower_Tn， 公式 中的K值经实车标定为-33， 0030 0031 ()比较燃料电池的实时输出功率FcsRealPower_Tn值、 燃料电池允许输出功率 值Fcs_Allow_Power值和电池允许充电功率值Bat_allow_Char。

16、gePower， 其中燃料电池允许 输出功率值Fcs_Allow_Power值和电池允许充电功率值Bat_allow_ChargePower依据该时 间段车辆所处的工况， 通过CAN网络采集获取。 其中的最小值作为燃料电池的实际应该输出 的功率值反馈至整车控制单元； 然后通过整车控制单元发送到CAN网络， 完成能量的合理匹 配； 0032 ()重复以上步骤()和()， 直至车辆运行结束。 0033 实施例2 0034 在实施例1的基础上， 为进一步保证电池在合适的范围内工作， 在上述步骤( )之 前， 增加以下过程， 设定电池不允许充电的最高SOC限制点值SOC_Max为满荷电容量的83， 若。

17、电池的SOC大于SOC_Max值， 则输出燃料电池不开机信号； 若SocTargetMax电池的SOC SOC_Max， 则输出燃料电池以待机功率运行的信号， 若电池的SOCSocTargetMin， 则输出燃 料电池按最大额定功率运行的信号。 0035 实施例3 0036 针对12m的氢能燃料电池巴士， 采用的燃料电池为60KW， 采用的配套锂电池容量为 192AH。 其能量管理方法与实施例1基本相同， 不同之处有： 0037 1、 公式(3)中的K值经实车标定为-23.5 0038 2、 设定燃料电池变载最小间隔时间T为300秒。 说明书 3/3 页 5 CN 111016739 A 5 。