一种燃料电池整车能量管理方法与流程

本发明属于燃料电池管理，具体涉及一种燃料电池整车能量管理方法。

背景技术：

1、燃料电池汽车作为发展新能源汽车的重要部分，越来越趋向于市场化和商用化；普通燃料电池汽车主要靠燃料电池发电带动电机运转进而驱动汽车；插电式燃料电池汽车可实现外部充电，汽车的多功能性将得到进一步提升；插电燃料汽车既可以在短程模式下作为纯电动汽车使用，也可以在长途情况下通过氢电共同提供动力；增程式燃料电池汽车：由于燃料电池在低功率和高功率工作情况下的电池效率较低，为使燃料电池尽可能在高效率区工作，增程式燃料电动汽车的概念被提出，增程式燃料电池汽车能量全部由氢气提供，该车仅有加氢储氢装置，无外部充电装置，与普通燃料电池+小容量动力电池汽车不同的是，增程式汽车着重于使燃料电池保持在最高效率区域进行功率输出，在短时制动、停止状态下不改变燃料电池输出功率，而是将多余能量储存在动力电池中。

2、燃料电池车辆作为清洁能源车辆，未来将会成为新能源领域主力车型，但是也存在加氢基础设施薄弱，市场不能大规模推广；因此在整车上进行先进的能量管理方案提高整车续驶里程显得尤为关键，现在市场上车辆也进行能量管理，但是受制于燃料电池的特性，只能进行特定特定规则的能量管理，燃料电池特性工作在非最佳状态，因此整车行驶里程也非最优。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃料电池整车能量管理方法，解决能量管理功率限制和整车动力性需求之间的矛盾。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种燃料电池整车能量管理方法，包括智驾系统、燃料电池整车vcu、电池管理系统bms、燃料电池控制器、燃料系统；所述燃料电池整车vcu分别与智驾系统、燃料电池控制器、电池管理系统bms进行通讯；

3、所述智驾系统预制地图，进行整车需求功率预测；

4、所述燃料电池整车vcu经过整车需求修正燃料电池功率需求；

5、所述电池管理系统bms监测电池功率；

6、所述燃料电池控制器用于控制发电功率；

7、所述管理方法如下：

8、燃料电池按照自身功率输出能力，时刻跟随整车需求功率变化；

9、结合预置在智驾系统的地图，进行整车需求功率预测；

10、调整整车需求功率，保证整车动力性的同时保证燃料电池工作在最佳工作区。

11、作为本发明的一种优选的技术方案，所述燃料电池能量管理基于

12、确定规则型能量管理策略，基于明确含义的控制规则来操控系统工作；该策略可靠性高，但要匹配标定各项规则中的参数及插值表；

13、动态规划型能量管理策略，指定系统最优控制目标，通过计算机的计算得到全局最优解；

14、模糊型能量管理策略，通过建立模糊控制器和制定模糊逻辑规则来处理输出功率与整车需求功率非线性和不确定问题；在模糊逻辑规则中，通过设置论域和分割模糊子集最大程度上保证了汽车的动力性和燃料电池的高效性；该策略具有很好的鲁棒性，但制定的模糊规则、划分的论域和子集都是基于工程师经验，因此也具有一定的局限性；模糊型能量管理策略中，还需要改进模糊逻辑规则，使用模拟仿真平台利用迭代法寻找合适参数、论域与子集划分改进模糊逻辑规则；

15、全局优化策略，不仅要考虑车辆实时工况，还要对未来工况进行预测，利用各个小段之间的工况关系，将多阶段过程转化为一系列单阶段问题，对整车系统进行优化；优化后车辆实时能量分配可能不是该阶段的最优方案，但该分配方案一定使全过程汽车动力性、燃料电池效率保持最优状态；由于基于现有技术条件无法做到对未来工况的准确预测，且该策略对系统计算能力要求过高，该策略通常在模拟环境下作为其它策略的参考，通过比较其它策略与全局优化策略的差异性进而确定相对合适的优化策略；全局优化方法有动态规划算法；动态规划算法：动态规划算法的核心思想是：将大问题划分为小问题进行解决，从而一步步获取最优解的处理算法；动态规划算法与分治算法类似，其基本思想也是将待求解问题分解成若干个子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解；与分治法不同的是，适合于用动态规划求解的问题，经分解得到子问题往往不是互相独立的，即下一个子阶段的求解是建立在上一个子阶段的解的基础上，进行进一步的求解；动态规划可以通过填表的方式来逐步推进，得到最优解。

16、作为本发明的一种优选的技术方案，所述动态规划算法通过填表的方式逐步推进，得到最优解。

17、作为本发明的一种优选的技术方案，确定规则型能量管理策略包括soc开关控制、功率跟随式控制；soc开关式控制：在燃料电池soc上下限内及整车功率需求高时，燃料电池在一个或几个功率点工作，保证燃料电池输出效率及寿命；功率跟随式控制：燃料电池按照自身功率输出能力，时刻跟随整车需求功率变化，保证整车动力性。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、1.燃料电池按照自身功率输出能力，时刻跟随整车需求功率变化，同时结合预置在智驾系统的地图，进行整车需求功率预测，及时调整整车需求功率，保证整车动力性的同时保证燃料电池工作在最佳工作区，解决燃料电池进行功率跟随计算的时候需求功率计算符合实际要求，解决能量管理功率限制和整车动力性需求之间的矛盾；

20、2.基于模糊型能量管理策略、全局优化策略，降低了燃料电池的过载问题，使全过程汽车动力性、燃料电池效率保持最优状态；

21、3.基于动态规划型能量管理策略，针对既定工况和目标，通过计算机的快速运算，量身打造最优控制策略，为实车策略供应优化参考方向；

22、4.根据智驾系统根据地图信息进行整车需求功率预测，同时预测功率通过can通讯发给整车vcu，vcu根据预测功率进行限制实际需求计算的功率，防止“大马拉小车”现象，也避免了整车需求功率不足的问题；

23、5.整车vcu根据实际需求功率进行模糊管理计算分配功率给动力电池和燃料电池系统；计算从车速、档位、加速踏板信号、制动踏板信号、soc、充放电信号等方面进行工况的管理和能量分配。

技术特征：

1.一种燃料电池整车能量管理方法，其特征在于：包括智驾系统、燃料电池整车vcu、电池管理系统bms、燃料电池控制器、燃料系统；所述燃料电池整车vcu分别与智驾系统、燃料电池控制器、电池管理系统bms进行通讯；

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池整车能量管理方法，其特征在于：所述燃料电池能量管理基于

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池整车能量管理方法，其特征在于：所述模糊型能量管理策略中，还需要改进模糊逻辑规则，使用模拟仿真平台利用迭代法寻找合适参数、论域与子集划分改进模糊逻辑规则。

4.根据权利要求2所述的一种燃料电池整车能量管理方法，其特征在于：所述全局优化方法为动态规划算法。

5.根据权利要求4所述的一种燃料电池整车能量管理方法，其特征在于：所述动态规划算法通过填表的方式逐步推进，得到最优解。

6.根据权利要求2所述的一种燃料电池整车能量管理方法，其特征在于：确定规则型能量管理策略包括soc开关控制、功率跟随式控制。

技术总结
本发明公开了一种燃料电池整车能量管理方法，包括智驾系统、燃料电池整车VCU、电池管理系统BMS、燃料电池控制器、燃料系统；本发明的有益效果是：燃料电池按照自身功率输出能力，时刻跟随整车需求功率变化，同时结合预置在智驾系统的地图，进行整车需求功率预测，及时调整整车需求功率，保证整车动力性的同时保证燃料电池工作在最佳工作区，解决燃料电池进行功率跟随计算的时候需求功率计算符合实际要求，解决能量管理功率限制和整车动力性需求之间的矛盾；基于模糊型能量管理策略、全局优化策略，降低了燃料电池的过载问题，使全过程汽车动力性、燃料电池效率保持最优状态。

技术研发人员：李大明,李少佳,陈建业
受保护的技术使用者：卓品智能科技无锡股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11