[发明专利]一种基于有限状态分层的燃料电池汽车能量管理方法

说明书

本发明公开了一种基于有限状态分层的燃料电池汽车能量管理方法，包括：获取动力电池荷电状态SOC；基于动力电池荷电状态SOC，确定动力电池荷电状态SOC对应的模式区间；基于模式区间，确定动力电池荷电状态SOC对应的子层；基于对应的子层，分别为燃料电池系统和锂电池系统分配功率。本发明的基于有限状态分层的燃料电池汽车能量管理方法基于动力电池荷电状态SOC划分对应的模式区间，进而划分对应的子层，在汽车行驶工况下为燃料电池系统和锂电池系统分配功率，实现根据燃料电池汽车实时运行状态，在线优化燃料电池汽车的实时功率分配，使整车性能得到进一步优化，避免燃料电池系统频繁启停。

技术领域

本发明属于新能源汽车管理控制技术领域，更具体地，涉及一种基于有限状态分层的燃料电池汽车能量管理方法。

背景技术

电堆系统的能量管理和控制是燃料电池汽车开发的关键技术，直接关系到汽车动力性、经济性和电堆的寿命。因此，燃料电池系统搭载整车后的控制系统设计及策略制定是开发的核心内容，而燃料电池车辆的混合动力系统是控制系统的重要部分，在动力系统构型及主要零部件选型确定的前提下，混合动力系统由能量管理控制策略来决定。不同的能量管理需求对应不同的管理策略，总体来讲，就是在驾驶员意图解释的基础上，优化控制汽车各个子部件，以实现驾驶员的驾驶意图。整车控制系统一方面需要让多个能量源工作在合适的工作模式下，另一方面要实现汽车能量效率的优化控制。

目前，燃料电池混合动力系统的能量管理控制策略主要有开关控制策略和功率跟随控制策略两大类。开关控制策略中，在整个控制过程，动力电池荷电状态SOC用来确定燃料电池系统的开关状态。当燃料电池系统开始运行后，功率维持在相对恒定的值。这种控制策略的优势在于保证燃料电池可以工作在负载相对稳定的环境下，有利于寿命延长和系统高效。但这种策略应用的场合受到电堆功率一般不会太大的限制，所以车辆会出现动力性受限，如果SOC阈值设置不合理，还会出现频繁开关燃料电池系统的状况，反复启动反而对电堆的控制和寿命带来负面影响。功率跟随策略要求尽量保持燃料电池系统原有状态，控制目标是电量消耗最小。要求燃料电池系统输出的功率按照车辆行驶过程中的功率需求在设定的功率范围内变化。但是跟随模式的控制相当复杂，这种控制模式中，燃料电池系统需要能够提供车辆驱动的平均功率，所以一般适用于电堆功率较大的电电混合系统。

因此，特别需要一种相对简单的控制策略，能够优化确定燃料电池系统和动力电池系统的工作范围，同时要求在汽车行驶工况下能够实时对燃料电池系统与动力电池系统之间的功率分配进行控制，还能避免燃料电池系统频繁启停。

发明内容

本发明的目的是提出基于有限状态分层的燃料电池汽车能量管理方法，能够优化确定燃料电池系统和动力电池系统的工作范围，同时要求在汽车行驶工况下能够实时对燃料电池系统与动力电池系统之间的功率分配进行控制，还能避免燃料电池系统频繁启停。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于有限状态分层的燃料电池汽车能量管理方法，包括：获取动力电池荷电状态SOC；基于所述动力电池荷电状态SOC，确定所述动力电池荷电状态SOC对应的模式区间；基于所述模式区间，确定所述动力电池荷电状态SOC对应的子层；基于所述对应的子层，分别为燃料电池系统和锂电池系统分配功率。

优选地，所述基于所述动力电池荷电状态SOC，确定所述动力电池荷电状态SOC对应的模式区间包括：若所述动力电池荷电状态SOC大于第一阈值，则所述动力电池荷电状态SOC对应第一模式区间；若所述动力电池荷电状态SOC小于或等于所述第一阈值，且所述动力电池荷电状态SOC大于或等于第二阈值，则所述动力电池荷电状态SOC对应第二模式区间；若所述动力电池荷电状态SOC小于所述第二阈值，则所述动力电池荷电状态SOC 对应第三模式区间。