一种氢燃料电池控制方法及系统与流程

1.本发明属于氢燃料电池技术领域，尤其涉及一种氢燃料电池控制方法及系统。


背景技术：

2.氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置，其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。
3.氢燃料电池是一种高效、清洁的发电方式，其发展迅速，目前燃料电池车在商用车领域逐步广泛使用，这就涉及到燃料电池与动力电池之间的功率匹配使用问题，尤其是在重卡领域，其需求的电机持续功率和峰值功率都较大，对燃料电池功率和动力电池的功率需求都很大，同时由于燃料电池功率特性比较软，不能及时得跟随电机需求输出功率，需要动力电池随时补充剩余功率，但是在电池高soc或不允许充电时，燃料电池系统就不能一直工作发电，导致整车驱动行驶所需的功率全部来自动力电池，这对动力电池的持续放电功率和峰值放电功率要求很高，造成动力电池难选型、或者选型的重量体积很大，影响整车装配与设计。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氢燃料电池控制方法及系统，旨在解决背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种氢燃料电池控制方法，所述方法具体包括以下步骤：实时进行车辆状态监测，生成状态监测数据；根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc低于70%时，允许继续充电；根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc不低于70%时，不允许继续充电；根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电。
6.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电具体包括以下步骤：根据所述状态监测数据，分析确定动力电池soc、车速v和油门深度r；在动力电池soc≥70%，车速0≤v≤v2，油门深度0≤r≤100%，且持续时间3s以内时，燃料电池不启动工作，处于怠速状态；在动力电池soc≥70%，车速0≤v≤v2，油门深度r≥t2/tm，且持续时间3s及以上，燃料电池系统启动，目标功率为pm2至pm1，其中，t2是使用电池峰值功率在车速v2时能够达到的最大扭矩，tm为峰值扭矩。
7.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电还包括以下步骤：在后续的车速中，每5s监控一次车速v，燃料电池的目标功率随车辆所需功率p至pn1实时调节。
8.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电还包括以下步骤：在动力电池soc≥70%，车速v＞v2，油门深度r≥t2/tm，且持续3s或者3s内加速度a≥0.5m/s2，燃料电池系统启动，目标功率为pm2至pm1。
9.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电还包括以下步骤：在动力电池soc≥70%，车速v＞v2，油门深度r＜t2/tm且3s内加速度a＜0.5m/s2，燃料电池系统目标功率随车辆所需功率p至pn1实时调节。
10.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电还包括以下步骤：充电的判断进入条件是动力电池soc≥70%，充电的判断退出条件是动力电池soc＜65%。
11.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述在动力电池soc＜65%时，退出充电的判断还包括以下步骤：在动力电池soc＜65%时，燃料系统在pmc至pm1之间工作，其中，pmc= pm2-pm1。
12.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述pm1为动力电池的峰值功率，是车速v为v 2时，车辆加速可使用的最大功率。
13.作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述pm2为电机的峰值功率，所述pn1为动力电池的额定功率。
14.一种氢燃料电池控制系统，所述系统包括状态监测单元和充电控制单元，其中：状态监测单元，用于实时进行车辆状态监测，生成状态监测数据；充电控制单元，用于根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc低于70%时，允许继续充电；根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc不低于70%时，不允许继续充电；根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明实施例通过实时进行车辆状态监测，生成状态监测数据；根据状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc低于70%时，允许继续充电；根据状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc不低于70%时，不允许继续充电；根据状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电。能够解决燃料电池与动力电池的功率匹配问题，避免因为车辆功率需求大，增大电池功率的选型需求，且解决在高soc时，车辆的动力性不会因为燃料电池特性导致明显的变化，造成不好的驾驶感受的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述
中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
17.图1示出了本发明实施例提供的方法的流程图一。
18.图2示出了本发明实施例提供的方法的流程图二。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.可以理解的是，在现有技术中，氢燃料电池应用于重卡领域，其需求的电机持续功率和峰值功率都较大，对燃料电池功率和动力电池的功率需求都很大，同时由于燃料电池功率特性比较软，不能及时得跟随电机需求输出功率，需要动力电池随时补充剩余功率，但是在电池高soc或不允许充电时，燃料电池系统就不能一直工作发电，导致整车驱动行驶所需的功率全部来自动力电池，这对动力电池的持续放电功率和峰值放电功率要求很高，造成动力电池难选型、或者选型的重量体积很大，影响整车装配与设计。
21.为解决上述问题，本发明实施例通过实时进行车辆状态监测，生成状态监测数据；根据状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc低于70%时，允许继续充电；根据状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc不低于70%时，不允许继续充电；根据状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电。能够解决燃料电池与动力电池的功率匹配问题，避免因为车辆功率需求大，增大电池功率的选型需求，且解决在高soc时，车辆的动力性不会因为燃料电池特性导致明显的变化，造成不好的驾驶感受的问题。
22.图1示出了本发明实施例提供的方法的流程图一。
23.具体的，一种氢燃料电池控制方法，所述方法具体包括以下步骤：实时进行车辆状态监测，生成状态监测数据；根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc低于70%时，允许继续充电；根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc不低于70%时，不允许继续充电；根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电。
24.具体的，氢燃料电池车基本上都是采用高放倍率的功率型电池，考虑寿命循环次数影响，其允许充放电的动力电池soc一般都是20%~80%之间，即动力电池soc在20%以下和80%以上电池是不允许充放电的。在本发明实施例中，如图2示出了本发明实施例提供的方法的流程图二，动力电池的额定功率pn1，动力电池的峰值功率pm1，电机峰值功率pm2，车辆所需行驶功率p，根据电机的外特性，在车速v2时，车辆加速可使用的最大功率是动力电池的峰值功率pm1，在车速≥v3后车辆可使用的电机峰值功率pm2，t2是使用电池峰值功率在车速v2时能够达到的最大扭矩，在动力电池soc≥70%时，不允许充电，即充电只允许动力电池soc充电至70%，当车辆检测有a+信号且cc2信号时，如果判断动力电池soc低于70%时允许
继续充电，如果动力电池soc高于或等于70%不允许充电；但在车辆行驶过程中，动力电池soc高于70%时，动力电池是允许充电。
25.在本发明实施例中，针对动力电池soc高于70%时的动力电池允许充电情况，具体的，在动力电池soc≥70%时，车速0≤v≤v2，油门深度0≤r≤100%但是持续时间3s以内范围内，燃料电池不启动工作，处于怠速状态；如果车速0≤v≤v2，油门深度r≥t2/tm持续时间3s及以上，燃料电池系统启动，目标功率为pm2-pm1；且在后续的车速中每5s监控一次车辆车速，则燃料电池系统目标功率可随车辆所需功率（p-pn1）实时调节；在动力电池soc≥70%，车速v＞v2，油门深度r≥t2/tm持续3s或者3s内加速度a≥0.5m/s2，燃料电池系统启动，目标功率为pm2-pm1；若车辆油门深度r＜t2/tm和3s内加速度a＜0.5m/s2，则燃料电池系统目标功率可随车辆所需功率（p-pn1）实时调节。具体对于充电的判断条件为：充电的判断进入条件是动力电池soc≥70%，充电的判断退出条件是动力电池soc＜65%。
26.进一步的，在本发明提供的又一个优选实施方式中，一种氢燃料电池控制系统，所述系统包括状态监测单元和充电控制单元，其中：状态监测单元，用于实时进行车辆状态监测，生成状态监测数据；充电控制单元，用于根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc低于70%时，允许继续充电；根据所述状态监测数据，在有a+信号和cc2信号，且动力电池soc不低于70%时，不允许继续充电；根据所述状态监测数据，在车辆行驶过程中，且动力电池soc不低于70%时，允许充电。
27.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
28.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
29.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
30.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并
不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
31.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。