[发明专利]一种燃料电池汽车双源混合动力系统的上电启动方法

说明书

本发明公开一种燃料电池汽车双源混合动力系统的上电启动逻辑及方法，该系统采用燃料电池与动力锂电池组的双能源混合动力系统结构，汽车启动后整车控制唤醒所有通信节点，各节点自检完成后电机控制器与锂电池管理系统握手。锂电池管理系统对电池组剩余电量(SOC)进行估计，其上电系统通过SOC估计值，分配三种启动模式，当SOC＝20％时为禁止上电模式；当20％SOC＝75％时为混合动力模式；当SOC75％时为纯电动模式。采用预充电上电，可抑制电流，对后级设备有保护作用，通过将双能源动力源的合理配合，使得锂电池在低电量时候放电能力变弱的缺点得到了弥补，在增加续航里程的同时也增加了锂电池组的寿命。

技术领域

本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种燃料电池汽车双源混合动力系统的上电启动方法。

背景技术

由于能源危机和环境污染的日益严重，燃料电池与锂电池组成的双能源汽车逐步取代传统的燃油汽车，双能源汽车具有燃料电池系统、主DC/DC转换器、锂电池及其电池管理系统、高压配电系统、电机及其控制系统、变速箱、整车控制器等模块。为保障车辆的正常启动，合理的上电启动逻辑及方法对锂电池和燃料电池及各个高压部件具有重要的意义。

双能源汽车上电的过程分为低压上电过程和高压上电过程，其中低压上电过程主要是对各个控制器上电唤醒自检，高压上电的过程是将动力电池的高压电接入驱动回路，供给电机使用。驱动回路的直流电压高达200V-400V，如果将此高压的直流电通过一个开关闭合直接供给驱动电机，开关闭合瞬间由于线路电阻低会产生极大瞬间电流冲击，损害接触器和后级设备。

发明内容

本发明是旨在解决燃料电池和锂电池双能量源驱动的燃料电池汽车的上电策略问题，提出一种双能量源电驱动系统上电启动方法。

该系统包括燃料电池系统、主DC/DC转换器、锂电池及其电池管理系统、高压配电系统、电机及其控制系统、变速箱、整车控制器等模块。燃料电池通过升压DC/DC变换器连接到高压母线，动力锂电池组直接与高压母线相连，二者共同向电驱动系统提供能量，具体能量分配由整车控制器根据驾驶员操作信息决定。电驱动系统由电机及电机控制器组成，电机控制器将直流电逆变成三相交流电驱动电动机，电动机驱动机械传动结构驱动车轮。

在高压电路没启动前，使用车载铅酸电池为电压电路供电，由于燃料电池发动机的启动存在延时问题，采用锂电池组作为暂时启动的动力源。通过对锂电池组的SOC值估计，分配三种启动模式，分别为禁止上电模式、混合动力模式和纯电动模式。通过将双能源动力源的合理配合，使得锂电池在低电量时候放电能力变弱的缺点得到了弥补，在增加续航里程的同时也增加了锂电池组的寿命。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种燃料电池汽车双源混合动力系统上电启动方法，该系统通过锂电池SOC估计值分配三种启动模式。模式一：当锂电池组SOC＝20％时，为保护锂电池组，此时整车控制器不允许整车启动，并通过仪表显示需连接外接充电；模式二：当锂电池组20％SOC＝75％时，则启动燃料电池系统，整车工作在混合动力(燃料电池系统与锂动力电池组混合驱动)模式下；模式三：当锂电池组SOC75％时，则关闭燃料电池系统，整车工作在纯电动驱动(仅锂动力电池组驱动)模式下。

模式一，首先根据锂电池的SOC估计值，禁止高压上电，并在仪表盘上提示是否连接外部充电信息，若是则进行外部充电，若否则低压下电，启动结束。

模式二，首先根据锂电池的SOC估计值，然后允许高压上电、VCU向FCU发送开机命令，燃料电池系统完成一系列故障自检后，进入混合动力驱动模式，即燃料电池与锂电池共同驱动，在仪表显示Ready以及系统信息，完成上电启动。

模式三，首先根据锂电池的SOC估计值，判断完成后进入纯电动驱动模式，允许高压上电，仪表显示Ready以及系统信息，完成上电启动。