用于控制燃料电池车的进气的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及用于控制燃料电池车的进气的方法和系统，以超前保持特定量的气流，从而在燃料电池的输出功率增加时供应更稳定的输出功率。
【背景技术】
[0002]对于燃料电池车的商业化，重要的是保持基本上稳定的输出功率性能和相当于内燃机车辆的发动机的耐久性的燃料电池的耐久性。为了增加输出功率稳定性，应针对目标输出功率稳定地供应特定量的气流。由于使用鼓风机的空气供应很慢，所以当输出功率在未保持特定量的气流的情况下增加时因较慢的空气供应可能发生耐久性退化和输出功率性能降低。因此需要超前(例如，在输出功率增加之前，以防止耐久性退化和输出功率性能降低)保持特定量的气流。在超前供应空气时，应避免过多的空气供应，过多的空气供应可能导致燃料电池耗尽(dry-out)和耐久性退化。
[0003]因此，燃料电池车超前保持特定量的气流，从而更稳定地增加燃料电池的输出功率并确保车辆的加速性能。另外，燃料电池车通过优化空气供应来避免燃料电池的空气短缺或过多空气供应从而改善耐久性。
[0004]在相关技术中，配备有额外电池的燃料电池混合动力车使用估计的燃料电池电流值来供应空气，该估计的燃料电池电流值通过从电动机所需的电流值减去电池辅助的电流值而获得。电动机所需的电流值使用电动机输出图基于电动机扭矩命令值来计算。当电动机需求图由于电动机产品的变化而不准确时，可能发生过多的空气供应或空气短缺。这种情况可能在感应电动机中发生。特别地，在感应电动机中，当输出功率随转子的温度而改变时，可能难以获得准确的电动机图。基于电池堆所需的功率量的发明，在不考虑鼓风机的较慢速度的空气供应的情况下，可能无法满足车辆的加速性能。
[0005]前述内容仅旨在帮助理解本发明的【背景技术】，而不旨在表明本发明落在本领域技术人员已知的相关技术的范围内。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用于控制燃料电池车的进气的方法和系统，以超前保持特定量的气流，从而在燃料电池的输出功率增加时供应更稳定的输出功率。
[0007]因此，用于控制燃料电池车的进气的方法可包括:基于驾驶者需求计算基础进气值；根据驾驶者需求计算电动机电流需求值(即，电动机所需的电流值);计算电动机电流需求值的变化率；通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值来计算补充进气值；通过将基础进气值与补充进气值相加来计算最终进气值；以及以最终进气值操作燃料电池的进气系统的鼓风机。
[0008]补充计算中的增益值可根据车速而增加或减小。另外，补充计算中的增益值可通过数据图获得，车速输入到该数据图，且从该数据图输出增益值。补充计算中的增益值可与车速成比例，且补充进气值可在补充计算中通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值，然后乘以电动机电流误差值来计算。
[0009]电动机电流误差值可为电动机电流需求值与电动机电流值之间的差值。电动机电流误差值可通过将电动机电流需求值与电动机电流值之间的差值除以电动机电流需求值而归一化。在补充计算中，补充进气值可通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值，然后乘以电动机电流误差值来计算，增益值可根据车速增加或减小。另外，补充计算中的增益值可与车速成比例。电动机电流误差值可通过将电动机电流需求值与电动机电流值之间的差值除以电动机电流需求值而归一化。
[0010]用于控制燃料电池车的进气的方法可包括:基于驾驶者需求计算基础进气值；基于驾驶者需求计算电动机电流需求值；计算电动机电流需求值的变化率；通过将基于车速的反映值与电动机电流需求值的变化率和增益值的乘积相加来计算补充进气值；通过将基础进气值与补充进气值相加来计算最终进气值；以及以最终进气值操作燃料电池的进气系统的鼓风机。补充计算中的增益值可使用数据图获得，车速可输入到该数据图，且可从该数据图输出反映值。补充计算中的反映值可与车速成比例。
[0011]用于控制燃料电池车的进气的方法可包括:基于驾驶者需求计算基础进气值和电动机电流需求值；通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值来计算补充进气值；通过将基础进气值与补充进气值相加来计算最终进气值；以及以最终进气值操作燃料电池的进气系统的鼓风机。
[0012]用于这种方法的用于控制燃料电池车的进气的系统可包括:车辆加速踏板；车辆驱动电动机；鼓风机，其配置成将空气供应到燃料电池；以及控制器，其配置成基于加速接合度计算燃料电池的基础进气值和电动机电流需求值，通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值来计算补充进气值，然后通过将基础进气值与补充进气值相加来计算最终进气值并且以最终进气值操作鼓风机。
[0013]根据上述用于控制燃料电池车的进气的方法和系统，车辆可超前保持特定量的气流以在燃料电池的输出功率增加时供应稳定的输出功率。换句话说，车辆可通过优化空气供应来避免燃料电池的空气短缺或过多空气供应，从而改善资料电池的耐久性。另外，由于燃料电池的输出功率升高速度通过超前保持特定量的气流而得到改善，所以可以保持车辆的加速性能。
【附图说明】
[0014]根据以下【具体实施方式】结合附图将更清楚地理解本发明的以上和其他目的、特征和其他优点，其中:
[0015]图1为根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的方法的示例性流程图；
[0016]图2为根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的系统的示例性方框图；并且
[0017]图3?6为显示根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的方法的效果的示例性图。
【具体实施方式】
[0018]应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0019]虽然示例性实施方式描述为使用多个单元来执行示例性操作，但应理解，示例性操作也可由一或多个模块执行。另外，应理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置。存储器配置成存储模块，且处理器具体配置成执行所述模块，从而执行下文进一步描述的一个或多个操作。
[0020]此外，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于，R0M、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。
[0021]本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种(a、an)”和“该(the) ”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括(comprises和/或comprising) ”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
[0022]在下文中，参考附图描述本发明的示例性实施方式。
[0023]图1为根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的方法的示例性流程图，且图2为根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的系统的示例性方框图。图3?6为显示根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的方法的效果的示例性图。
[0024]如图1中所示，根据本发明的示例性实施方式的用于控制燃料电池车的进气的方法可包括:由控制器基于驾驶者需求计算燃料电池的基础进气值(S100、S120);由控制器基于驾驶者需求计算电动机电流需求值(S140);由控制器计算电动机电流需求值的变化率；由控制器通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值来计算补充进气值(S200、S300);由控制器通过将基础进气值与补充进气值相加来计算最终进气值(S400);以及由控制器以最终进气值操作燃料电池的进气系统的鼓风机(S500)。
[0025]具体地，对于燃料电池，鼓风机可以以燃料电池的电流需求值工作，燃料电池的电流需求值相应于用于燃料电池的输出功率的电流。因此，下文中描述的鼓风机的进气值与燃料电池的电流需求量具有相同的含义。
[0026]首先，车辆可配置成接收驾驶者的加速需求。典型的加速需求可通过加速器开度(即，加速器接合量)检测。控制器可配置成基于驾驶者需求计算燃料电池的基础进气值(S100、S200) ο在现有技术中，基础进气值设定为燃料电池的电流需求值，该电流需求值是根据驾驶者需求的除高电压电池500的可用电流值之外的电动机电流需求值，且鼓风机以基础进气值工作。然而，以基础进气值工作难以提供超前空气供应，因此加速感随时间减少。燃料电池的基础进气值可基于燃料电池应产生的输出功率而确定。
[0027]另外，控制器可配置成基于驾驶者需求计算电动机电流需求值(S140)。随后，可通过控制器计算电动机电流需求值的变化率。换句话说，基础进气值可以基于除高电压电池以外的燃料电池中所需的输出功率，而电动机电流需求值可以基于整个车身所需的输出功率。
[0028]随后，可通过将电动机电流需求值的变化率乘以增益值来计算补充进气值(S300)且可通过将基础进气值与补充进气值相加来计算最终进气值(S400)。最