用于控制燃料电池车辆的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于控制燃料电池车辆的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年10月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请N0.10-2013-0124412的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
[0003]本公开内容涉及一种用于控制燃料电池车辆的方法和系统，其中，双向转换器实时监测燃料电池车辆的状态以提高燃料电池车辆在过渡状态中的控制响应。
【背景技术】
[0004]一般而言，装配在燃料电池车辆内的燃料电池系统被配置为向燃料电池堆供应作为燃料的氢和空气，通过燃料电池堆内的氢和氧的电化学反应产生电力。燃料电池车辆是通过利用由燃料电池堆产生的电力操作电动机驱动的。燃料电池车辆进一步包括高压电池，以使用燃料电池系统的能量和高压电池的能量。
[0005]如图1所示，包括燃料电池系统和高压电池的燃料电池车辆通常包括双向转换器20，双向转换器20有效地控制来自燃料电池系统和高压电池两者的能量流。双向转换器可以是双向直流-直流(DC/DC)转换器或大容量的双向DC/DC转换器。另外，如图1所示，燃料电池车辆包括被配置为操作燃料电池车辆的燃料电池控制器10。燃料电池控制器可以称作燃料电池控制单元(F⑶)。在图1中，参考标号30表示燃料电池系统，40表示逆变器，50表示高压电池，60表示电机(motor)，70表示低压DC/DC转换器，以及80表示辅助电池。对本领域的技术人员来说，所表示的元件是已知的，因此，将省略对其的详细描述。
[0006]参考图1，与高压电池50的充电和放电相关联的能量流、能量大小、和模式切换可以基于来自燃料电池控制器10的命令确定。由高压电池50供应的放电能量经由执行电力转换的双向转换器20被供应至燃料电池车辆的电负载。当燃料电池车辆被驱动时，在高压电池50的充电量(SOC)减小时，双向转换器20将来自燃料电池的能量供应至高压电池50。当燃料电池车辆中产生制动信号时，双向转换器20基于燃料电池控制器10的命令将通过再生制动产生的再生制动能量供应至高压电池50以对高压电池50充电。
[0007]在燃料电池车辆被驱动时，上述能量流可以在几百毫秒至几秒内处理。然而，由于即使在其中燃料电池车辆需要快速的能量转换的过渡状态中，双向转换器基于来自作为双向控制器之上的上位控制器的燃料电池控制器的命令执行预定控制，所以过冲/下冲电压可能会突然产生。在燃料电池车辆被驱动时，过冲/下冲电压影响高压电池的输出电压，引起突然振动，因过压而产生故障以及组件的耐用性下降。
[0008]本部分中公开的上述信息仅用于加强对本发明【背景技术】的理解，且因此可包括不形成此国家中本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0009]本公开内容提供用于控制燃料电池车辆的方法和系统，其中，双向转换器可以被配置为基于双向转换器的性能直接实时检测燃料电池车辆的状态以提高燃料电池车辆在过渡状态下的控制响应。
[0010]本公开内容的示例性实施方式提供一种控制燃料电池车辆的方法，燃料电池车辆可以包括:燃料电池系统、高压电池、被配置为控制来自燃料电池系统和高压电池的能量流的双向转换器、和被配置为操作燃料电池车辆的燃料电池控制器。控制燃料电池车辆的方法可以包括:在燃料电池车辆被驱动时，由双向转换器从燃料电池控制器接收用于高压电池中的电流限制值的命令；由双向转换器确定燃料电池车辆是否切换至预定模式；以及当燃料电池车辆被切换至预定模式时，由双向转换器改变高压电池的所述电流限制值，并基于改变的电流限制值执行预定控制。
[0011 ] 预定模式可以包括再生制动模式和突然加速模式。双向转换器可以被配置为当燃料电池车辆被切换至预定模式时从电流限制值减去高压电池的电流值，并且当差值小于预定值时改变电流限制值。此外，双向转换器可以被配置为在燃料电池车辆被切换至再生制动模式且差值小于所述预定值时以预定比率减小电流限制值。当燃料电池车辆被切换至突然加速模式且差值小于预定值时，双向转换器可以被配置为以预定比率增加电流限制值。与差值比较的预定值可以是约5%的电流限制值。
[0012]本公开内容的另一个示例性实施方式提供一种用于控制具有燃料电池系统和高压电池的燃料电池车辆的系统，该系统可包括:配置为控制来自燃料电池系统和高压电池的能量流的双向转换器，以及操作为双向转换器之上的上位控制器、被配置为操作燃料电池车辆的燃料电池控制器。
[0013]双向转换器可以通过被配置为执行程序的处理来操作，程序包括用于执行控制燃料电池车辆的方法的一系列命令，该方法可以包括:在燃料电池车辆被驱动时，由双向转换器从燃料电池控制器接收用于高压电池中的电流限制值的命令；由双向转换器确定燃料电池车辆是否切换至预定模式；以及当燃料电池车辆被切换至预定模式时，由双向转换器改变高压电池的所述电流限制值，并基于改变的电流限制值执行预定控制。
[0014]根据本公开内容的示例性实施方式，通过控制其中双向转换器实时监测燃料电池车辆的状态可以提高燃料电池车辆在过渡状态下的控制响应。换言之，根据本公开内容的示例性实施方式，可以解决当燃料电池车辆被驱动时，在切换至突然模式(例如，再生制动模式、突然加速模式等)中由于发生在高压电池的输出侧的电压/电流过冲和下冲导致的燃料电池车辆的停机问题，以保持高压组件的耐用性，并通过适当地调整电流提高控制效率。
【附图说明】
[0015]图1是示出根据现有技术的燃料电池车辆的典型控制系统的示例性方块图；
[0016]图2是示出用于控制根据本发明的示例性实施方式的燃料电池车辆的系统的示例性方块图；以及
[0017]图3是示出控制根据本发明的示例性实施方式的燃料电池车辆的方法的示例性流程图。
【具体实施方式】
[0018]应当理解,本文中所使用的术语“车辆(vehicle) ”或“车辆的(vehicular) ”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电混合电动车辆、混合动力车和其他替代燃料车辆(例如，燃料来源于非汽油能源)。如本文所称作的，混合动力车辆时具有两种以上动力源的车辆，例如，汽油动力和电动力车辆。
[0019]尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是应当理解，也可由一个或者多个模块执行该示例性处理。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指代包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为对模块进行存储，并且处理器具体地被配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。
[0020]进一步地，本发明的控制逻辑可体现为非暂存性计算机可读介质，在计算机可读介质上包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但并不限于:R0M、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡和光学数据内存装置。计算机可读介质也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而以分布式方式内存并且例如由车载通信服务器(telematics server)或控制器局域网络(CAN)执行该计算机可读介质。
[0021]本文中所使用的措辞仅是为了描述特定实施方式而并不旨在对本发明进行限制。除非上下文另有明确说明，否则如本文中所使用的单数形式“一(a)”、“一(an)”及“该”也旨在包括复数形式。还应当理解，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书时，其描述了存在所述特征、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其组合。作为本文中所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任何及所有组合。
[0022]除非在上下文中明确指出或者是显而易见的，否则本文中所使用的术语“约”被理解为在本领域中正常误差的范围内，例如在2个平均标准差内。“约”可以被理解为在所述值的 10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.I %、0.05 % 或 0.01 % 内。除非上下文另明确说明，本文中提供的所有数值由术语“约”修饰。
[0023]在下文中，将参照附图更全面地描述本公开内容，在附图中示出了本公开的示例性实施方式。如本领域技术人员将意识到的，在完全不背离本公开内容的精神或范围的前提下，可以以各种不同的方式对所描述的示例性实施方式进行修改。
[0024]图2是示出用于控制根据本发明的示例性实施方式的燃料电池车辆的系统的示例性方块图。根据本公开内容的示例性实施方式的系统可以被应用于包括燃料电池系统300和高压电池500的燃料电池车辆。系统可以包括:被配置控制来自燃料电池系统300和高压电池500的能量流的双向转换器200，以及燃料电池控制器100，被操作为双向转换器200之上的上位控制器、被配置为操作燃料电池车辆。双向转换器200可以被称作双向DC/DC转换器或大容量双向DC/DC转换器。
[0025]如图2所示，系统可以进一步包括:逆变器400、电机600、低压DC/DC转换器(LDC) 700、和辅助电池800。因为燃料电池控制器100、燃料电池系统300、逆变器400、高压电池500、电机600、LDC700、和辅助电池800通常设置在燃料电池车辆的内部且对本领域的技术人员来说是显而易见的，所以将省略对其的详细描述。即，燃料电池控制器100、燃料电池系统300、逆变器400、高压电池500、电机600、LDC700、和辅助电池800可以分别对应于图1中示出的这些。双向转换器200可以包括由程序操作的一个或多个处理器或微处理器和/或硬件，程序包括用于执行以下将描述的控制根据本公开内容的示例性实施方式的燃料电池车辆的方法的一系列命令。
[0026]在下文中，将参考附图详细地描述根据本公开内容的示例性实施方式的控制燃料电池车辆的方法。图3是示出控制根据本发明的示例性实施方式的燃料电池车辆的方法的示例性流程图。
[0027]应用该方法的燃料电池车辆可以是通过双向转换器2