一種電動汽車燃料電池群組控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源交通工具領(lǐng)域和燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種電動汽車燃料電池群組控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電動汽車作為新能源汽車的代表，具有比傳統(tǒng)燃油汽車更好的經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性，已經(jīng)成為了現(xiàn)代及未來汽車發(fā)展必然選擇。電動汽車大體分為3類:純電動汽車(ElectricVehicle, EV)、混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle，HEV)以及燃料電池電動汽車(Fuel Cell Electric Vehicle，F(xiàn)CEV)。純電動汽車具有能源多樣化、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，但由于受到蓄電池性能的制約，存在的充電時間長、續(xù)駛里程較短等問題使現(xiàn)階段難以推廣普及。燃料電池汽車的核心部件是燃料電池，通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能動力，在成本和整體性能上，特別是行程和補(bǔ)充燃料時間上明顯優(yōu)于其他電池的電動汽車，并且燃料電池所用的燃科(甲醇、汽油、柴油、天然氣等)來源廣泛，又可再生，并可實(shí)現(xiàn)無污染、零排放等環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，是已知最理想的電動汽車類型。電力汽車在使用燃料電池的同時也配置蓄電池等基本輔助部件。
[0003]對于電動汽車燃料電池控制的研究，現(xiàn)階段重點(diǎn)主要集中于，盡量提高動力系統(tǒng)效率，改善整車的燃油經(jīng)濟(jì)性，增加燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命?，F(xiàn)階段主要出現(xiàn)了針對燃料電池汽車動力性優(yōu)化的功率流分配策略，針對燃料電池汽車經(jīng)濟(jì)性優(yōu)化的基于動態(tài)邏輯規(guī)則的多能源動力系統(tǒng)能量優(yōu)化管理策略，針對燃料電池耐久性的優(yōu)化的氫氣“前饋”控制策略等。
[0004]中國專利CN102751518A提供了一種不僅能快速轉(zhuǎn)移到怠速停止還能抑制怠速停止中的電解質(zhì)膜的劣化以及單體電池電壓的下降、且不需要設(shè)置放電電阻器的燃料電池系統(tǒng)及其控制方法。中國專利CN1536699提供了一種燃料電池組的控制裝置。中國專利CN101540407提供了一種燃料電池控制裝置及其方法。中國專利CN101098012提供了一種燃料電池控制系統(tǒng)及其控制方法。以上專利與燃料電池控制方法與裝置相關(guān)，但是沒有提及如何進(jìn)行燃料電池群組控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種電動汽車燃料電池群組控制方法，可運(yùn)用于電動汽車燃料電池管理控制，以提高動力系統(tǒng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，延緩燃料電池的性能衰減程度，增加燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命，具有良好的工程實(shí)用價值等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種電動汽車燃料電池群組控制方法，包括以下步驟:將車載的大功率燃料電池堆分為若干個小功率燃料電池堆，在電動汽車運(yùn)行過程中，通過分組啟停的方式開啟和關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。
[0008]所述分組啟停的方式包括:根據(jù)電動汽車運(yùn)行狀態(tài)開啟若干個小功率燃料電池堆，同時，根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。
[0009]所述電動汽車運(yùn)行狀態(tài)的衡量標(biāo)準(zhǔn)為電動汽車的需求功率和蓄電池SOC值。
[0010]當(dāng)蓄電池SOC值小于0.5時，蓄電池處于低荷電狀態(tài)，則開啟使小功率燃料電池堆輸出總功率大于電動汽車需求功率的小功率燃料電池堆；當(dāng)蓄電池SOC值大于等于0.5時，蓄電池處于高荷電狀態(tài)，則開啟使小功率燃料電池堆輸出總功率小于電動汽車需求功率的小功率燃料電池堆。
[0011]所述根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆包括:縮短性能衰減程度大的小功率燃料電池堆的開啟時間，增加性能衰減程度小的小功率燃料電池堆的開啟時間。
[0012]處于開啟狀態(tài)的若干個小功率燃料電池堆的輸出功率的分配方式為；在大功率燃料電池堆輸出總功率一定的條件下，每個小功率燃料電池堆輸出功率的數(shù)值相等或不相等。
[0013]所述電動汽車包括所有種類的燃料電池汽車。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]I)提出燃料電池堆分組啟停這一方法，將車載大功率燃料電池堆分為若干個小功率燃料電池堆，在燃料電池汽車運(yùn)行過程中，根據(jù)其運(yùn)行狀態(tài)選擇開啟若干個小功率燃料電池堆，使工作中的燃料電池小堆在效率較高的功率點(diǎn)運(yùn)行，以提高燃料電池汽車的動力系統(tǒng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。
[0016]2)通過有選擇性地關(guān)閉某些燃料電池小堆可以延緩燃料電池的性能衰減程度，從而增加燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命，具有良好的工程實(shí)用價值。
[0017]3)電動汽車運(yùn)行狀態(tài)的衡量標(biāo)準(zhǔn)為電動汽車的需求功率和蓄電池SOC值，使得電動汽車運(yùn)行狀態(tài)在高效率范圍內(nèi)，綜合考慮不同因素，使得料電池堆分組啟停的效率更高。
[0018]4)有選擇性地關(guān)閉某些燃料電池小堆的方式可采用:設(shè)置性能衰減程度較小的燃料電池小堆的開啟時間相對較長，設(shè)置性能衰減程度較大的燃料電池小堆的開啟時間相對較短，可以平衡各燃料電池小堆的性能衰減程度，延緩燃料電池的性能衰減程度，增加燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命。
[0019]5)燃料電池小堆的工作與否由燃料電池汽車的需求功率、蓄電池S0C(S0C =Stateof Charge)值、燃料電池小堆的性能衰減程度共同決定，給出控制燃料電池堆分組啟停的衡量標(biāo)準(zhǔn)與具體的實(shí)施方式。
[0020]6)專門針對燃料電池堆進(jìn)行設(shè)計(jì)，適用于所有種類的燃料電池汽車，應(yīng)用廣泛。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明方法流程示意圖；
[0022]圖2為實(shí)施例中燃料電池分組開啟功率分配示意圖；
[0023]圖3為結(jié)合某車型的仿真結(jié)果得出的燃料電池堆分組前后的效率-功率曲線對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0025]—種電動汽車燃料電池群組控制方法，適用于所有種類的燃料電池汽車，包括以下步驟:將車載蓄電池的大功率燃料電池堆(簡稱大堆)分為若干個小功率燃料電池堆(簡稱小堆)，在電動汽車運(yùn)行過程中，通過分組啟停的方式開啟和關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。分組啟停的方式包括:根據(jù)電動汽車運(yùn)行狀態(tài)開啟若干個小功率燃料電池堆，同時，根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。
[0026]電動汽車行駛過程中，燃料電池汽車的需求功率、蓄電池SOC值隨著運(yùn)行狀態(tài)的變化而變化。因此，電動汽車運(yùn)行狀態(tài)的衡量標(biāo)準(zhǔn)可以選取為電動汽車的需求功率和蓄電池SOC值。當(dāng)蓄電池SOC值小于0.5時，蓄電池處于低荷電狀態(tài)，則開啟使小功率燃料電池堆輸出總功率大于電動汽車需求功率的小功率燃料電池堆，即開啟較多的小功率燃料電池堆；當(dāng)蓄電池SOC值大于等于0.5時，蓄電池處于高荷電狀態(tài)，則開啟使小功率燃料電池堆輸出總功率小于電動汽車需求功率的小功率燃料電池堆，即開啟較少的小功率燃料電池堆。
[0027]根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆包括:縮短性能衰減程度大的小功率燃料電池堆的開啟時間，增加性能衰減程度小的小功率燃料電池堆的開啟時間，也就是通過適時地關(guān)閉這些電池堆來實(shí)現(xiàn)，可以平衡各小功率燃料電池堆的性能衰減程度，延緩燃料電池的性能衰減程度，增加燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命。
[0028]處于開啟狀態(tài)的若干個小功率燃料電池堆的輸出功率的分配方式為；在大功率燃料電池堆輸出總功率一定的條件下，每個小功率燃料電池堆輸出功率的數(shù)值相等或不相等。圖2舉例表明了具體的兩種燃料電池分組開啟時的功率分配，單位:kW。
[0029]如果在同一張圖上畫出燃料電池堆分組前后的效率-功率曲線對比圖，可知分組后的效率-功率曲線一直位于分組前的效率-功率曲線上方，分組后的效率-功率曲線的高效率范圍也比分組前的高效率范圍廣，相應(yīng)的示意圖如圖3所示。
[0030]由此得知，燃料電池群組控制技術(shù)可使工作中的小功率燃料電池堆在效率較高的功率點(diǎn)運(yùn)行，以提高燃料電池汽車的動力系統(tǒng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明可運(yùn)用于電動汽車燃料電池管理控制，同時亦可運(yùn)用在其它新能源交通工具領(lǐng)域，如航空航天以及船舶工業(yè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，包括以下步驟:將車載的大功率燃料電池堆分為若干個小功率燃料電池堆，在電動汽車運(yùn)行過程中，通過分組啟停的方式開啟和關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，所述分組啟停的方式包括:根據(jù)電動汽車運(yùn)行狀態(tài)開啟若干個小功率燃料電池堆，同時，根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，所述電動汽車運(yùn)行狀態(tài)的衡量標(biāo)準(zhǔn)為電動汽車的需求功率和蓄電池SOC值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，當(dāng)蓄電池SOC值小于0.5時，蓄電池處于低荷電狀態(tài)，則開啟使小功率燃料電池堆輸出總功率大于電動汽車需求功率的小功率燃料電池堆；當(dāng)蓄電池SOC值大于等于0.5時，蓄電池處于高荷電狀態(tài)，則開啟使小功率燃料電池堆輸出總功率小于電動汽車需求功率的小功率燃料電池堆。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，所述根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆包括:縮短性能衰減程度大的小功率燃料電池堆的開啟時間，增加性能衰減程度小的小功率燃料電池堆的開啟時間。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，處于開啟狀態(tài)的若干個小功率燃料電池堆的輸出功率的分配方式為；在大功率燃料電池堆輸出總功率一定的條件下，每個小功率燃料電池堆輸出功率的數(shù)值相等或不相等。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動汽車燃料電池群組控制方法，其特征在于，所述電動汽車包括所有種類的燃料電池汽車。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電動汽車燃料電池群組控制方法，包括以下步驟：將車載的大功率燃料電池堆分為若干個小功率燃料電池堆，在電動汽車運(yùn)行過程中，通過分組啟停的方式開啟和關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆；所述分組啟停的方式包括：根據(jù)電動汽車運(yùn)行狀態(tài)開啟若干個小功率燃料電池堆，同時，根據(jù)小功率燃料電池堆的性能衰減程度關(guān)閉若干個小功率燃料電池堆。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可運(yùn)用于電動汽車燃料電池管理控制，以提高動力系統(tǒng)效率和燃油經(jīng)濟(jì)性，延緩燃料電池的性能衰減程度，增加燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命，具有良好的工程實(shí)用價值等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】B60L11/18
【公開號】CN105109356
【申請?zhí)枴緾N201510566376
【發(fā)明人】宋珂, 王珮琪, 張濤, 牛文旭, 章桐
【申請人】同濟(jì)大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年9月8日