燃料电池汽车及其控制方法和控制系统的制作方法_2

文档序号:8506131阅读:来源:国知局
效率,并可以简化整车控制算法,实现降低整车控制成本。
[0026]进一步地,在本发明的一个实施例中,其中,当所述燃料电池汽车无故障,且所述动力电池的荷电值小于最高门限值且大于最低门限值,且所述模式选择开关未被驾驶员选择或所述模式选择开关的状态为系统控制模式时,控制所述燃料电池管理器以功率跟随模式运行;当所述燃料电池汽车无故障,且所述动力电池的荷电值小于所述最高门限值且大于所述最低门限值,且所述模式选择开关的状态为功率跟随模式时,控制所述燃料电池管理器以所述功率跟随模式运行;当所述燃料电池汽车无故障,且所述动力电池的荷电值小于所述最高门限值且大于所述最低门限值,且所述模式选择开关的状态为恒温器模式时,控制所述燃料电池管理器在所述动力电池的荷电值小于预设阈值时,启动所述燃料电池发动机以最佳效率点为所述动力电池充电,直至所述动力电池的荷电值大于所述预设阈值。
[0027]进一步地,在本发明的一个实施例中,其中,当所述燃料电池汽车无故障,且所述动力电池的荷电值小于最低门限值时,禁止所述模式选择开关工作,并控制所述燃料电池管理器以最佳效率点为所述动力电池充电,直至所述动力电池的荷电值大于所述最低门限值。
[0028]进一步地,在本发明的一个实施例中,其中,当所述燃料电池汽车无故障,且所述动力电池的荷电值大于或等于最高门限值时,控制所述燃料电池汽车进入纯电动模式。
[0029]进一步地,在本发明的一个实施例中,所述控制所述燃料电池管理器以功率跟随模式运行具体包括:获取所述燃料电池汽车的需求功率;获取所述动力电池的充放电功率;根据所述燃料电池汽车的需求功率和所述充放电功率确定所述燃料电池发动机的稳态输出功率;以及根据所述燃料电池发动机的稳态输出功率获取所述DC/DC变换器的动态目标电流,并根据所述动态目标电流控制所述DC/DC变换器。
[0030]进一步地,在本发明的一个实施例中,根据所述动力电池的充放电功率和所述燃料电池发动机的稳态输出功率确定所述燃料电池汽车的总功率,并根据所述总功率对电机控制器进行控制。
[0031]进一步地,在本发明的一个实施例中,通过以下公式计算所述燃料电池发动机的稳态输出功率:
[0032]Pf= P d*-Pb+Paux
[0033]其中,Pd*为所述燃料电池汽车的需求功率,Pb为所述动力电池的充放电功率,P aux为所述燃料电池汽车的附件功率,Pf—min<Pf〈Pf—_,IPf (k+1)-Pf (k) I < ΔPf, Pf _与P f max分别为所述燃料电池发动机的最小瞬时功率和最大瞬时功率,△ Pf为所述燃料电池发动机的稳态输出功率的允许变化率。
[0034]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0035]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0036]图1为根据本发明实施例的燃料电池汽车的控制系统的方框示意图;
[0037]图2为根据本发明一个实施例的燃料电池汽车的控制系统的结构示意图;
[0038]图3为根据本发明一个实施例的燃料电池汽车的控制系统的根据动力电池的荷电值划分的燃料电池汽车稳态的工作模式列表的示意图;
[0039]图4为根据本发明实施例的燃料电池汽车的控制方法的流程图;以及
[0040]图5为根据本发明一个具体实施例的燃料电池汽车的控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
[0042]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本发明。此外,本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜,本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外,以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例,也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0043]在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0044]下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的燃料电池汽车的控制系统、燃料电池汽车以及燃料电池汽车的控制方法。
[0045]如图1所示,本发明实施例的燃料电池汽车的控制系统包括:燃料电池发动机10、DC/DC变换器20、燃料电池管理器30、动力电池40、电池管理器50、模式选择开关60、电机70、电机控制器80以及整车控制器90。其中,燃料电池管理器30控制燃料电池发动机10和DC/DC变换器20(例如高压DC/DC转换器)。电池管理器50控制动力电池40。整车控制器90分别与燃料电池管理器30、电池管理器50和电机控制器80相连,整车控制器90根据燃料电池汽车的故障状态、动力电池40的荷电值和模式选择开关60的状态确定燃料电池发动机10的工作模式,并根据工作模式对燃料电池管理器30进行控制。
[0046]其中,燃料电池系统可以包括燃料电池管理器30、燃料电池发动机10、和DC/DC变换器20等。具体地,在本发明的一个实施例中,如图2所示,燃料电池发动机10通过高压DC/DC转换器与动力电池40并联,电机70和电机控制器80与母线连接,电机70经减速箱与差速器与驱动桥连接,燃料电池管理器30、电池管理器50、电机控制器80和各传感器均通过CAN总线与整车控制器90相连。具体地,在本发明的一个实施例中,整车控制器90可以包括驾驶员命令解释模块、电机状态功能模块、动力电池状态功能模块、整车诊断处理模块、输入输出处理控制模块、附件控制模块、工作模式控制模块、能量管理模块等。其中,能量管理模块负责能量在燃料电池发动机10和动力电池40之间分配,是整车控制器90的核心丰旲块。
[0047]需要说明的是,驾驶员可以通过模式选择开关60输入模式指令来设置预期控制模式。在本发明的一个实施例中,驾驶员输入的模式指令可以为:模式1、模式2和模式3,其中,驾驶员输入的模式指令为模式I时,模式选择开关60的状态为功率跟随模式,驾驶员输入的模式指令为模式2时,模式选择开关60的状态为恒温器模式,驾驶员输入的模式指令为模式3时,模式选择开关60的状态为取消输入模式指令进入系统控制模式。
[0048]具体地,在本发明的一个实施例中,在燃料电池汽车的控制系统启动时,首先进行初始化,整车控制器90采集动力电池40的荷电值、车速、燃料电池发动机10和电机70的状态等车辆参数,并等待驾驶员输入模式指令,其中,如果驾驶员没有输入模式指令,则整车控制器90可以控制燃料电池管理器30以系统控制模式运行,如果驾驶员输入模式指令,则整车控制器90可以控制燃料电池管理器30以驾驶员输入的模式运行。
[0049]进一步地,在本发明的一个实施例中,当燃料电池汽车无故障,且动力电池40的荷电值小于最高门限值且大于最低门限值,且模式选择开关60未被驾驶员选择或模式选择开关60的状态为系统控制模式时,整车控制器90可以控制燃料电池管理器30以功率跟随模式运行。此时,燃料电池发动机10跟随燃料电池汽车的需求功率变化满足整车行驶需求,且在燃料电池汽车的需求功率瞬时变化较大时,动力电池40短时放电或充电,以作为燃料电池系统的辅助。进一步地,在本发明的另一个实施例中,当燃料电池汽车无故障,且动力电池40的荷电值小于最高门限值且大于最低门限值,且模式选择开关60的状态为功率跟随模式时,整车控制器90可以控
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