[发明专利]一种基于辅助能源系统的氢能汽车燃料电池能量管理系统

说明书

本发明公开了一种基于辅助能源系统的氢能汽车燃料电池能量管理系统，包括：整车控制器VCU、电驱动系统EDU、辅助能源系统和氢燃料电池系统FCU；EDU包括电机控制器MCU和电机，且各ECU之间通过CAN通讯进行信息的传递和控制，其中，VCU通过电机的目标扭矩，计算得到EDU的需求功率；辅助能源系统由其包括的辅助能源电量、单节电容或电池信息以及电容或电池的衰减系数，确定辅助能源系统的可充放电功率；最终，通过VCU，将EDU的需求功率、辅助能源系统的可充放电功率作为FCU的放电功率依据，结合燃料电池的性能及响应特性，计算FCU的最终输出功率，控制FCU按照所述最终输出功率输出。

技术领域

本发明涉及新能源汽车能量管理与控制领域，更具体地说，涉及两种不同架构的燃料电池汽车能量管理系统。

背景技术

氢燃料电池新能源汽车作为新能源汽车领域的一个分支，随着制氢技术和氢燃料电池技术的进步和普及，氢燃料电池汽车将作为国家的一个重要支柱型产业发展。

在目前现有技术状态下，氢燃料电池汽车的能量管理技术及其方案不成熟，针对不同的高压架构其变化性较大，本发明是提供两种不同架构燃料电池汽车能量管理系统控制方法，此方法能更高效的使氢燃料电池工作在高效工作区间，并兼顾辅助能源的产品使用特性，使得在保证高效能量利用率的同时保证辅助能源系统的使用寿命和整车动力性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的针对不同高压架构下，能量管理技术及其方案无法保证高效能量利用率的缺陷，提供一种特定高压架构下的氢燃料电池汽车的能量管理方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于辅助能源系统的氢能汽车燃料电池能量管理系统，包括：整车控制器VCU、电驱动系统EDU、辅助能源系统和氢燃料电池系统FCU，所述辅助能源系统、氢燃料电池系统FCU、电驱动系统EDU和整车控制器VCU采集各自的数据信息后，通过CAN通讯网络，进行相关系统或模块之间的信息传递：

所述电驱动系统EDU包括电机控制器MCU和电机；

所述辅助能源系统包括电池管理系统BMS或超级电容系统SCMS，其中，在所述辅助能源系统为超级电容系统SCMS时，用于根据超级电容的电量、当前超级电容的单节电容信息，以及其衰减系数，计算出超级电容的可充、放电功率；在所述辅助能源系统为电池管理系统BMS时，用于根据BMS系统中包括的动力电池的电量、当前动力电池的单节电池信息，以及其衰减系数，计算出动力电池的可充、放电功率；

所述电机控制器MCU用于获取电机的转速，并响应VCU的目标扭矩；

所述整车控制器VCU用于通过CAN总线获取到电机的转速，以及辅助能源系统的可充、放电功率数据，一方面根据得到车内油门踏板开度、刹车踏板开度、电机控制器MCU采集到的电机转速，以及电机和电机控制器MCU的系统效率，计算出电机的目标扭矩和EDU的需求功率；另一方面，基于EDU的需求功率、辅助能源系统的可充、放电功率，以及燃料电池的性能及响应特性，计算得到氢燃料电池的系统输出功率；

所述氢燃料电池系统FCU包括氢燃料电池反应堆、FCU供气系统、升压DC系统和FCU冷却系统，用于通过CAN总线从整车控制器VCU处获取到氢燃料电池的系统输出功率，进一步控制氢燃料电池系统对外的输出功率，所述氢燃料电池系统对外的输出功率包括驱动电机所需的消耗功率，且控制FCU按照所述氢燃料电池系统的对外输出功率输出。

进一步的，当所述辅助能源系统为超级电容系统SCMS时，所述辅助能源系统中包括超级电容工作区间分配模块，上述模块用于根据超级电容的单节电容信息，以及超级电容当前的电量和衰减系数，确定超级电容的可充、放电功率；并根据超级电容的当前电量，进行超级电容的工作区间分配；其中，所述工作区间包括充电区间、放电区间、中间区间和纯电区间；