[发明专利]一种基于电动式飞轮电池与燃料电池复合能源系统驱动控制策略

说明书

一种基于电动式飞轮电池与燃料电池复合能源系统驱动控制策略属于电动汽车控制领域，其特征在于能够依据车辆、燃料电池、电动式飞轮和离合器的状态，控制复合能源系统运行于多种驱动模式。大负荷驱动工况下，借助飞轮瞬时大功率释放优势，可以降低燃料电池的放电电流，起“削峰填谷”的作用，提高其经济性和使用寿命。低负荷工况下，整车控制器控制燃料电池输出的电能经电动机转化为机械能后，将满足整车驱动后剩下的一部分机械能传递给飞轮，可提高燃料电池的运行效率并保证飞轮的能量状态。

技术领域

本发明涉及电动汽车控制领域，特别是关于一种基于电动式飞轮电池与燃料电池复合能源系统驱动控制策略。

背景技术

近年来，随着石油资源的日益短缺以及环境污染的不断加剧，世界各国都加快了研究新能源汽车的步伐。随着燃料电池技术的不断发展，燃料电池汽车凭借其能量转化效率高、绿色环保、零污染物排放的优势得到快速发展。但是，燃料电池由于输出特性比较软，无法大功率输出，因此，一方面为保证整车动力性，另一方面为保证其工作在稳定、高效率区间以达到延长其使用寿命的目的，燃料电池需和其他辅助储能装置相搭配。电动式飞轮电池具有高功率密度优势，将其设计为车载燃料电池辅助储能装置，借助合理的驱动控制方法，在负载突变的驱动工况或车辆高驱动功率的行车需求下，通过控制电动式飞轮的介入，能够有效降低燃料电池峰值功率的输出，保证其始终稳定工作在高效区间，可以显著提高燃料电池的工作效率和使用寿命。

发明内容

本发明提供一种基于电动式飞轮电池与燃料电池复合能源系统驱动控制策略，用以解决在负载突变的驱动工况或车辆高驱动功率的行车需求下，高驱动功率对燃料电池工作效率和使用寿命造成的不利影响问题。

本发明技术方案是: 提供一种基于电动式飞轮电池与燃料电池复合能源系统驱动控制策略，实现该控制策略的控制系统包括整车控制器、燃料电池管理系统、单向DC/DC控制器、电动式飞轮电池控制器、CAN总线。整车控制器执行电动式飞轮电池与燃料电池复合能源系统驱动控制方法，依据车辆工况特征，输出与之相适应的控制指令；单向DC/DC控制器接收燃料电池电压和电流信号调节燃料电池输出电压；离合器、电动式飞轮电池控制器、单向DC/DC控制器、燃料电池管理系统执行整车控制器发送的控制指令，并反馈部件相关状态信息参数。基于电动式飞轮与燃料电池的复合能源系统驱动控制策略的特征在于：

（1）控制方法主程序设计用于检测车辆运行于何种状态，通过读取驱动踏板开度数据、制动踏板开度数据、车速信号数据，判断车辆是否运行驱动、制动或故障模式；若运行于驱动模式，则进一步调用驱动控制子程序1；

（2）控制方法子程序1设计用于判断车辆需求驱动功率与燃料电池最大允许输出功率、高效功率区间的关系，并选择与之相适应的控制子程序；若车辆需求驱动功率较大，不小于标定倍数的电池峰值功率，则调用子程序2；若车辆需求驱动功率偏大，小于标定倍数的电池峰值功率且不在电池高效功率区间范围内，则调用子程序3；若车辆需求驱动功率在电池高效功率区间范围内，则飞轮不参与运行，由燃料电池单独提供车辆需求驱动功率；若车辆需求驱动功率偏小，小于燃料电池高效运行功率区间的最小值，则调用子程序4；

（3）子程序2设计用于判断系统是否运行于单独燃料电池参与驱动模式、燃料电池和飞轮复合能源系统限制车辆需求功率运行模式或燃料电池和飞轮复合能源系统不限制车辆需求功率运行模式，并通过所判定的模式，输出与之相适应的控制信号；

（4）子程序3设计用于判断系统是否运行于单独燃料电池参与驱动模式或燃料电池和飞轮复合能源系统不限制车辆需求功率运行模式，并通过所判定的模式，输出与之相适应的控制信号；

（5）子程序4设计用于判断系统是否运行于单独燃料电池参与驱动模式或燃料电池即参与驱动又为飞轮补充能量的复合运行模式，并通过所判定的模式，输出与之相适应的控制信号；

本发明的优点在于：