[发明专利]一种燃料电池汽车的控制方法

说明书

本发明公开了一种燃料电池汽车的控制方法，采用分层控制模式将燃料电池混合动力系统的功率输出模式分为相互相对独立的层次及其子模式，模式之间的流动通过策略中预先设定的规则实现，判断的条件依赖于车辆的运行参数。根据动力电池的SOC状态确定模块区间：高SOC区间：SOC＞75％；中SOC区间：40％≤SOC≤75％；低SOC区间：SOC＜40％。在三种SOC工作模式的划分区间上，根据当前整车需求功率P_load、燃料电池最大输出功率P_{fc_max}、燃料电池当前可用最大功率P_{fc_out_max}、燃料电池最佳效率点对应功率P_{fc_opt}、锂电池最大充电功率P_{chg_max}的信息进行功率计算和分配。本发明的燃料电池汽车的控制方法，采用分层控制模式对燃料电池采取功率控制，可有效避免系统频繁启停，优化运行区间。

技术领域

本发明涉及一种燃料电池汽车的控制方法。

背景技术

燃料电池汽车的动力系统由燃料电池发动机和动力电池双动力源构成，这也是与传统汽 车及纯电动车辆的最大不同之处。基于这种复杂的混合动力源系统，就需要开发合理的整车 控制系统，使燃料电池系统与动力电池系统能够协调工作，以保证整车的正常运行。

目前燃料电池混合动力系统的主流控制策略采用开关控制策略和功率跟随控制策略，在 燃料电池功率较小时，动力电池作为车辆的主动力来源，燃料电池系统通常作为增程器使用， 这是通常采用开关控制策略。利用动力电池SOC确定燃料电池系统何时开关。当燃料电池系 统开始运行后，功率维持在相对恒定的值。开关模式适合动力系统混合度较弱的系统，动力 电池作为车辆的主要动力来源，动力电池的荷电状态作为燃料电池系统开关指令的决策变量。 开关控制策略优势在于可以保证燃料电池系统和动力电池系统各自工作在高效率区域，尤其 是燃料电池电堆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。另外，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。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种燃料电池汽车的控制方法，采用基于有限状态情 况下的分层能量管理策略，避免系统频繁启停，优化运行区间。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种燃料电池汽车的控制方法，采用分层控制模式将燃料电池混合动力系统的功率输出 模式分为相互相对独立的层次及其子模式，模式之间的流动通过策略中预先设定的规则实现， 判断的条件依赖于车辆的运行参数，具体如下：

根据动力电池的SOC状态确定模块区间：

高SOC区间：SOC＞75％；在此种情况下，锂电池系统电量充足，整车行驶驱动功率完全 由锂电池提供，燃料电池系统处于关机模式中；

中SOC区间：40％≤SOC≤75％；此区间中，系统根据SOC当前荷电状态，维持锂电池电量 在一个较为理想的区间，燃料电池启动工作，尽量工作在其最佳效率点。当车辆出现大功率 需求时，燃料电池根据自身运行状态计算当前最大输出功率，用于和动力电池共同输出；

低SOC区间：SOC＜40％；此时锂电池系统的电量过低，需要尽快上升到合适范围，所以 燃料电池此时会工作在可达的最大功率输出点。此模式下，存在车辆动力性降低的可能；

其中高中低之间的切换设置滞回区间，以防止状态之间的反复切换，保证控制逻辑执行 的可靠性。