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小功率燃料電池汽車及其控制系統(tǒng)和控制方法與流程

文檔序號:12853222閱讀:374來源:國知局
小功率燃料電池汽車及其控制系統(tǒng)和控制方法與流程
本發(fā)明涉及電動汽車動力裝置
技術(shù)領(lǐng)域
,具體涉及一種小功率燃料電池汽車及其控制系統(tǒng)和控制方法
背景技術(shù)
:隨著能源危機(jī)和環(huán)境惡化的進(jìn)一步加劇,節(jié)能和環(huán)保已經(jīng)成為目前汽車發(fā)展的主題。其中,燃料電池汽車由于具有零排放、效率高、續(xù)駛里程長等多種優(yōu)點,因此被認(rèn)為是未來汽車的主要發(fā)展方向之一。車輛的運行控制是一項非常復(fù)雜的過程,其頻繁的啟動、加速和爬坡,對車輛中動力系統(tǒng)功率源的功率等級要求較高,同時對功率源的功率變化響應(yīng)時間要求也較高。對于以燃料電池為主要驅(qū)動功率源的車輛,燃料電池的輸出同樣需要隨著車載工況等進(jìn)行變化,而燃料電池在此種動態(tài)工況下工作時,其耐久性及壽命欠佳,并且燃料電池的動態(tài)響應(yīng)比較慢,在啟動、急加速或爬陡坡時燃料電池的輸出特性無法滿足車輛的行駛要求。同時,對于以燃料電池為主要功率源的汽車,其采用的燃料電池的成本也勢必較高。燃料電池汽車通常具有兩個動力源,因此,動力系統(tǒng)的能量管理和控制是燃料電池汽車的核心技術(shù)之一。能量管理和控制的主要作用是根據(jù)燃料電池和動力電池的參數(shù)特點,實時控制能量輸出,優(yōu)化能量分配,同時減少燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)負(fù)荷,保護(hù)燃料電池構(gòu)成的動力系統(tǒng);并且,通過優(yōu)化燃料電池的工作區(qū)域,使動力系統(tǒng)的運行效率最優(yōu)。目前,常用的燃料電池構(gòu)成的電力系統(tǒng)的控制策略可分為定點輸出式和功率跟隨式,且兩者各有特點。其中,定點輸出式控制,即選擇燃料電池在高效區(qū)高等級功率范圍內(nèi)以定點穩(wěn)定工作,以此避免燃料電池的功率在大范圍內(nèi)快速波動,有利于燃料電池壽命的提升。但定點輸出式控制同樣存在其缺點,該缺點是:需要搭配大功率動力電池,這就極大的增加了車輛的整車成本。功率跟隨式控制,即燃料電池的輸出功率跟隨車輛需求功率的變化而變化,而動力電池的輸出功率針對動力系統(tǒng)的輸出功率起到削峰填谷的作用,以在車輛加速和爬坡時提供輔助功率,同時能夠通過動力電池回收制動能量,其能量分配的原則是根據(jù)動力電池和燃料電池各自局部的最優(yōu)功率分配,然后進(jìn)行整個動力系統(tǒng)的最優(yōu)功率調(diào)節(jié),使動力電池和燃料電池兩者相互折中,以達(dá)到能量的最優(yōu)分配。然而,功率跟隨式控制策略同樣存在缺點,具體為:功率跟隨式控制策略中,其沒有考慮到動力系統(tǒng)參數(shù)的匹配特點和特定的行駛工況,因此,不能夠充分、有效的發(fā)揮動力電池和燃料電池的作用,不利于車輛整車動力系統(tǒng)運行效率的提高,并且,在車輛整車需求功率變化較大工況下,功率跟隨式控制策略往往會對燃料電池構(gòu)成的動力系統(tǒng)造成損害。因此,如何設(shè)計一種能夠更加有效的對燃料電池與動力電池進(jìn)行高效控制,確保車輛動力系統(tǒng)高效工作,同時還能夠有效控制車輛動力系統(tǒng)成本的燃料電池動力系統(tǒng)及其控制方法就成為了亟待解決的事情。技術(shù)實現(xiàn)要素:針對上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種能夠優(yōu)化整車能量分配,使得燃料電池系統(tǒng)工作點穩(wěn)定,功率輸出波動小,延長燃料電池系統(tǒng)的使用壽命的小功率燃料電池汽車及其控制系統(tǒng)和控制方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:本發(fā)明實施例提供一種小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng),包括:小功率燃料電池發(fā)動機(jī)、dc/dc轉(zhuǎn)換器、燃料電池管理器、動力電池、動力電池管理器、模式選擇開關(guān)、逆變器和整車控制器,所述燃料電池管理器控制所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)和dc/dc轉(zhuǎn)換器,并與所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)和dc/dc轉(zhuǎn)換器構(gòu)成燃料電池系統(tǒng);所述逆變器,分別與所述燃料電池管理器、所述動力電池管理器和所述電機(jī)控制器連接;所述整車控制器分別與所述逆變器和模式選擇開關(guān)連接,用于整車控制;其中,汽車在驅(qū)動過程中,所述燃料電池系統(tǒng)在所述動力電池的荷電值小于最大門限值的過程中持續(xù)參與整車驅(qū)動,提供穩(wěn)定功率輸出,所述燃料電池系統(tǒng)的輸出功率分為經(jīng)濟(jì)等級功率、高等級功率、額定功率和峰值功率;以及所述整車控制器根據(jù)所述模式選擇開關(guān)的狀態(tài)和所述動力電池的荷電值確定所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)等級功率、高等級功率、額定功率和峰值功率中的哪一種功率進(jìn)行工作,并根據(jù)所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)的工作模式控制所述燃料電池管理器,其中,在所述動力電池的荷電值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,以及控制所述動力電池提供瞬時功率??蛇x地,在所述模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為常規(guī)模式時,其中,當(dāng)所述動力電池的荷電值大于最高門限值時,所述整車控制器控制所述小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,所述燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),所述動力電池提供整車所需功率;當(dāng)所述動力電池的荷電值小于最低門限值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以額定功率點為所述動力電池充電,直至所述動力電池的荷電值大于所述最低門限值;當(dāng)所述動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)等級功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制所述動力電池提供整車瞬時功率;當(dāng)所述動力電池的荷電值大于最低門限值且小于預(yù)設(shè)閾值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器基于駕駛員的功率需求來調(diào)整所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)的輸出功率,其中,當(dāng)駕駛員功率需求小于所述經(jīng)濟(jì)等級功率時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出經(jīng)濟(jì)等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求大于所述高等級功率時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出高等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求處于高效區(qū)功率范圍內(nèi)時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器以跟隨模式運行??蛇x地,在所述模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為長途模式時,其中,當(dāng)所述動力電池的荷電值大于最高門限值時,所述整車控制器控制所述小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,所述燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),所述動力電池提供整車所需功率;當(dāng)所述動力電池的荷電值小于預(yù)設(shè)閾值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以峰值功率點為所述動力電池充電,直至所述動力電池的荷電值大于所述預(yù)設(shè)閾值;當(dāng)所述動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以額定功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制所述動力電池提供整車瞬時功率。可選地,所述最高門限值為所述動力電池滿荷電量的80%,所述最低門限值為所述動力電池滿荷電量的30%,所述預(yù)設(shè)閾值為所述動力電池滿荷電量的40%。本發(fā)明另一實施例提供一種小功率燃料電池汽車,包括前述的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)。本發(fā)明另一實施例還提供一種小功率燃料電池汽車的控制方法,包括以下步驟:獲取模式選擇開關(guān)的狀態(tài)和動力電池的荷電值;根據(jù)獲取的模式選擇開關(guān)的狀態(tài)和動力電池的荷電值確定小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)等級功率、高等級功率、額定功率和峰值功率中的哪一種功率進(jìn)行工作,并根據(jù)所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)的工作模式控制燃料電池管理器,其中,在所述動力電池的荷電值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時,控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,以及控制所述動力電池提供瞬時功率??蛇x地,在所述模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為常規(guī)模式時,其中,當(dāng)所述動力電池的荷電值大于最高門限值時,所述整車控制器控制所述小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,所述燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),所述動力電池提供整車所需功率;當(dāng)所述動力電池的荷電值小于最低門限值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以額定功率點為所述動力電池充電,直至所述動力電池的荷電值大于所述最低門限值;當(dāng)所述動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)等級功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制所述動力電池提供整車瞬時功率;當(dāng)所述動力電池的荷電值大于最低門限值且小于預(yù)設(shè)閾值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器基于駕駛員的功率需求來調(diào)整所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)的輸出功率,其中,當(dāng)駕駛員功率需求小于所述經(jīng)濟(jì)等級功率時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出經(jīng)濟(jì)等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求大于所述經(jīng)濟(jì)等級功率時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出高等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求處于高效區(qū)功率范圍內(nèi)時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器以跟隨模式運行。可選地,在所述模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為長途模式時,其中,當(dāng)所述動力電池的荷電值大于最高門限值時,所述整車控制器控制所述小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,所述燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),所述動力電池提供整車所需功率;當(dāng)所述動力電池的荷電值小于預(yù)設(shè)閾值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以峰值功率點為所述動力電池充電,直至所述動力電池的荷電值大于所述預(yù)設(shè)閾值;當(dāng)所述動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,所述整車控制器控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以額定功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制所述動力電池提供整車瞬時功率??蛇x地,所述最高門限值為所述動力電池滿荷電量的80%,所述最低門限值為所述動力電池滿荷電量的30%,所述預(yù)設(shè)閾值為所述動力電池滿荷電量的40%。本發(fā)明提供的小功率燃料電池汽車及其控制系統(tǒng)和控制方法通過采用小功率燃料電池發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng),降低了對燃料電池的功率要求,并有效的降低車輛的整車制造成本。此外,燃料電池動力系統(tǒng)采用不停機(jī)策略,使得動力系統(tǒng)的工作點穩(wěn)定,功率輸出動態(tài)波動小,有效的延長燃料電池動力系統(tǒng)的使用壽命;同時,通過采用小功率燃料電池發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng),能夠有效的降低動力系統(tǒng)的集成難度,并減小動力系統(tǒng)的體積,利于動力系統(tǒng)的集成開發(fā)和車輛的整車布置。附圖說明圖1為本發(fā)明實施例的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明實施例的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)的輸出功率等級示意圖。圖3為本發(fā)明實施例的小功率燃料電池汽車的控制方法的流程示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚,下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1為本發(fā)明的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示,本發(fā)明一方面提供一種小功率燃料電池發(fā)動機(jī)汽車的控制系統(tǒng),包括:小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1、dc/dc轉(zhuǎn)換器2、燃料電池管理器3、動力電池4、動力電池管理器5、電機(jī)6、電機(jī)控制器7、模式選擇開關(guān)8、逆變器9和整車控制器10。其中,燃料電池管理器3控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1和dc/dc轉(zhuǎn)換器2(例如高壓dc/dc轉(zhuǎn)換器),并與小功率燃料電池發(fā)動機(jī)和dc/dc轉(zhuǎn)換器構(gòu)成燃料電池系統(tǒng)。動力電池管理器5控制動力電池4。逆變器9分別與燃料電池管理器3、動力電池管理器5和電機(jī)控制器7連接,用于將燃料電池發(fā)動機(jī)1和動力電池4產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換為交流電壓供電機(jī)6使用。整車控制器10分別與逆變器9和模式選擇開關(guān)8連接,用于整車控制。其中,汽車在驅(qū)動過程中,燃料電池系統(tǒng)在動力電池的荷電值小于最大門限值的過程中持續(xù)參與整車驅(qū)動,提供穩(wěn)定功率輸出,燃料電池系統(tǒng)的輸出功率分為經(jīng)濟(jì)等級功率、高等級功率、額定功率和峰值功率(如圖2所示);整車控制器10根據(jù)模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)和動力電池4的荷電值確定小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1以經(jīng)濟(jì)等級功率、高等級功率、額定功率和峰值功率中的哪一種功率進(jìn)行工作,并根據(jù)小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1的工作模式控制燃料電池管理器3,其中,在動力電池4的荷電值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,以及控制動力電池4提供瞬時功率。駕駛員可通過模式選擇開關(guān)8來輸入模式指令以設(shè)置預(yù)期控制模式。在本發(fā)明的一個實施例中,駕駛員輸入的模式指令可以為常規(guī)模式和長途模式。駕駛員可通過手動控制模式選擇開關(guān)8來切換常規(guī)模式和長途模式。具體地,在本發(fā)明的一個實施例中,在小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)啟動時,整車控制器10首先進(jìn)行初始化,并采集動力電池4的荷電值、車速、小功率燃料電池發(fā)動機(jī)和電機(jī)的狀態(tài)等整車參數(shù)和等待駕駛員輸入模式指令,其中,當(dāng)檢測到駕駛員輸入進(jìn)入常規(guī)模式或者長途模式的指令時,則根據(jù)采集的動力電池4的荷電值進(jìn)行相應(yīng)的控制,其中,在所述動力電池的荷電值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時,控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,以及控制所述動力電池提供瞬時功率。需要說明的是,在本發(fā)明中,燃料電池系統(tǒng)為小功率級別燃料電池系統(tǒng),功率需求可為20~30kw。燃料電池系統(tǒng)與燃料供應(yīng)設(shè)備如氫瓶連接,以提供穩(wěn)定功率輸出。燃料電池系統(tǒng)的額定功率根據(jù)整車運行高速工況需求匹配,在高速工況下,燃料電池系統(tǒng)以額定功率工作,燃料電池系統(tǒng)若能保證電池充電量和放電量相等,保證電量平衡,則燃料電池系統(tǒng)功率滿足匹配要求。此外,在本發(fā)明中,動力電池4作為主功率源,提供動態(tài)功率輸出,并回收制動能量,延長續(xù)航里程。動力電池4的最大功率根據(jù)整車加速性匹配,即動力電池4的功率滿足整車加速性,為車輛提供動態(tài)功率需求。動力電池4可選擇能量型電池或者能量兼功率型電池,例如,動力電池4的峰值功率可以為80~100kw。本發(fā)明的小功率燃料電池發(fā)動機(jī)汽車的控制系統(tǒng)可實現(xiàn)7種工作模式,不同工作模式下的燃料電池系統(tǒng)、電機(jī)和動力電池的狀態(tài)可如下表1所示:序號工作模式燃料電池系統(tǒng)動力電池電機(jī)1停車停機(jī)停機(jī)停機(jī)2停車發(fā)電發(fā)電充電停機(jī)3燃料電池系統(tǒng)單獨供電發(fā)電停機(jī)驅(qū)動4純電動模式怠機(jī)放電驅(qū)動5聯(lián)合供電發(fā)電放電驅(qū)動6行車發(fā)電發(fā)電充電驅(qū)動7再生制動停機(jī)/發(fā)電充電發(fā)電進(jìn)一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池4的荷電值大于最高門限值時,整車控制器10控制小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),動力電池4提供整車所需功率,在怠機(jī)狀態(tài)下,燃料電池不對外輸出功率,僅僅維持自身運轉(zhuǎn);在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池4的荷電值小于最低門限值時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1以額定功率點為動力電池充電,直至動力電池4的荷電值大于最低門限值;在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池4的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1以經(jīng)濟(jì)等級功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制動力電池4提供整車瞬時功率;在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池4的荷電值大于最低門限值且小于預(yù)設(shè)閾值時,整車控制器10控制燃料電池管理器3基于駕駛員的功率需求來調(diào)整小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1的輸出功率,其中,當(dāng)駕駛員功率需求小于經(jīng)濟(jì)等級功率時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1輸出經(jīng)濟(jì)等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求大于經(jīng)濟(jì)等級功率時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1輸出高等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求處于高效區(qū)功率范圍內(nèi)時,整車控制器控制燃料電池管理器以跟隨模式運行,即使得燃料電池的功率等于整車功率需求。因汽車工況復(fù)雜,駕駛員功率需求變化大,整車設(shè)置功率波動滯環(huán)閾值,例如,按照需求功率的±3%進(jìn)行設(shè)置,以防止燃料電池系統(tǒng)輸出功率頻繁波動,影響燃料電池系統(tǒng)壽命。進(jìn)一步地,在本發(fā)明的另一個實施例中,在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為長途模式、且動力電池4的荷電值大于最高門限值時,整車控制器10控制小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),動力電池提供整車所需功率;在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為長途模式、且動力電池4的荷電值小于預(yù)設(shè)閾值時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1以峰值功率點為動力電池充電,直至動力電池4的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值;在模式選擇開關(guān)8的狀態(tài)為長途模式、且動力電池4的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,整車控制器10控制燃料電池管理器3啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)1以額定功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制動力電池4提供整車瞬時功率。在本發(fā)明的一個實施例中,最高門限值可為動力電池滿荷電量的80%,最低門限值可為動力電池滿荷電量的30%,預(yù)設(shè)閾值可為動力電池滿荷電量的40%。綜上所述可知,本發(fā)明提供的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng),燃料電池系統(tǒng)在整車驅(qū)動過程中,采用不停機(jī)策略,且在驅(qū)動過程中,輸出功率基本上只在4個功率點工作,功率輸出動態(tài)波動小,從而延長了燃料電池系統(tǒng)的使用壽命。并且燃料電池系統(tǒng)采用小功率燃料電池系統(tǒng),降低了對燃料電池系統(tǒng)的功率要求,有效地降低了整車成本,同時降低了小功率燃料電池系統(tǒng)集成難度,減少了系統(tǒng)體積,有利于系統(tǒng)集成開發(fā)和整車布置。本發(fā)明的另一方面還提供一種小功率燃料電池汽車,該燃料電池汽車包括上述的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)。本發(fā)明實施例提供的小功率燃料電池汽車,通過小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)優(yōu)化了整車能量分配,提供了燃料電池系統(tǒng)和動力電池的效率,同時保護(hù)了燃料電池系統(tǒng),可在ev車型上實現(xiàn)快速搭載開發(fā)。本發(fā)明的再一方面提供一種小功率燃料電池汽車的控制方法,該小功率燃料電池汽車的控制方法可以應(yīng)用于上述的小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng),如圖3所示,該小功率燃料電池汽車的控制方法可以包括以下步驟:s100:獲取模式選擇開關(guān)的狀態(tài)和動力電池的荷電值。駕駛員可通過模式選擇開關(guān)8來輸入模式指令以設(shè)置預(yù)期控制模式。在本發(fā)明的一個實施例中,駕駛員輸入的模式指令可以為常規(guī)模式和長途模式。駕駛員可通過手動控制模式選擇開關(guān)8來切換常規(guī)模式和長途模式。s200:根據(jù)獲取的模式選擇開關(guān)的狀態(tài)和動力電池的荷電值確定小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)等級功率、高等級功率、額定功率和峰值功率中的哪一種功率進(jìn)行工作,并根據(jù)所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)的工作模式控制燃料電池管理器,其中,在所述動力電池的荷電值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時,控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,以及控制所述動力電池提供瞬時功率。具體地,在本發(fā)明的一個實施例中,在小功率燃料電池汽車的控制系統(tǒng)啟動時,整車控制器首先進(jìn)行初始化,并采集動力電池的荷電值、車速、小功率燃料電池發(fā)動機(jī)和電機(jī)的狀態(tài)等整車參數(shù)和等待駕駛員輸入模式指令,其中,當(dāng)檢測到駕駛員輸入進(jìn)入常規(guī)模式或者長途模式的指令時,則根據(jù)采集的動力電池的荷電值進(jìn)行相應(yīng)的控制,其中,在所述動力電池的荷電值處于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時,控制所述燃料電池管理器啟動所述小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,以及控制所述動力電池提供瞬時功率。進(jìn)一步地,在本發(fā)明的一個實施例中,在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池的荷電值大于最高門限值時,整車控制器控制小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),動力電池提供整車所需功率;在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池的荷電值小于最低門限值時,整車控制器控制燃料電池管理器啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以額定功率點為動力電池充電,直至動力電池的荷電值大于最低門限值;在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,整車控制器控制燃料電池管理器啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以經(jīng)濟(jì)等級功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制動力電池提供整車瞬時功率;在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為常規(guī)模式、且動力電池的荷電值大于最低門限值且小于預(yù)設(shè)閾值時,整車控制器控制燃料電池管理器基于駕駛員的功率需求來調(diào)整小功率燃料電池發(fā)動機(jī)的輸出功率,其中,當(dāng)駕駛員功率需求小于經(jīng)濟(jì)等級功率時,整車控制器控制燃料電池管理器啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出經(jīng)濟(jì)等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求大于高等級功率時,整車控制器控制燃料電池管理器啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)輸出高等級效率,當(dāng)駕駛員功率需求處于高效區(qū)功率范圍內(nèi)時,整車控制器控制燃料電池管理器以跟隨模式運行。因汽車工況復(fù)雜,駕駛員功率需求變化大,整車設(shè)置功率波動滯環(huán)閾值,以防止燃料電池系統(tǒng)輸出功率頻繁波動,影響燃料電池系統(tǒng)壽命。進(jìn)一步地,在本發(fā)明的另一個實施例中,在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為長途模式、且動力電池的荷電值大于最高門限值時,整車控制器控制小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式,燃料電池系統(tǒng)處于停機(jī)狀態(tài)或者怠機(jī)狀態(tài),動力電池提供整車所需功率;在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為長途模式、且動力電池的荷電值小于預(yù)設(shè)閾值時,整車控制器控制燃料電池管理器啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以峰值功率點為動力電池充電,直至動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值;在模式選擇開關(guān)的狀態(tài)為長途模式、且動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值且小于最高門限值時,整車控制器控制燃料電池管理器啟動小功率燃料電池發(fā)動機(jī)以額定功率點輸出持續(xù)穩(wěn)定的功率,控制動力電池提供整車瞬時功率。在本發(fā)明的一個實施例中,最高門限值可為動力電池滿荷電量的80%,最低門限值可為動力電池滿荷電量的30%,預(yù)設(shè)閾值可為動力電池滿荷電量的40%。進(jìn)一步地,在本發(fā)明的一個具體實施例中,小功率燃料電池汽車的控制方法可包括以下步驟:s301:判斷駕駛員輸入的模式指令。如果駕駛員輸入的模式指令為常規(guī)模式,進(jìn)入步驟s302;如果駕駛員輸入的模式指令為長途模式,進(jìn)入步驟s314。s302:判斷動力電池的荷電值是否大于最高門限值。如果是,進(jìn)入步驟s303,如果不是,進(jìn)入步驟s304。s303:控制小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式。s304:判斷動力電池的荷電值是否小于最高門限值且大于預(yù)設(shè)閾值。如果是,進(jìn)入步驟s305,如果不是,進(jìn)入步驟s306。s305:控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)啟動輸出經(jīng)濟(jì)等級功率,控制動力電池提供整車瞬時功率。s306:判斷動力電池的荷電值是否小于預(yù)設(shè)閾值且大于最低門限值。如果是,進(jìn)入步驟s307,如果不是,進(jìn)入步驟s313。s307:判斷駕駛員功率需求是否小于經(jīng)濟(jì)等級功率。如果是,進(jìn)入步驟s308,如果不是,進(jìn)入步驟s309。s308:控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)啟動輸出經(jīng)濟(jì)等級功率。s309:判斷駕駛員功率需求是否大于高等級功率。如果是,進(jìn)入步驟s310,如果不是,進(jìn)入步驟s311。s310:控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)啟動輸出高等級功率。進(jìn)入步驟s311。s311:控制燃料電池管理器以跟隨模式工作。s312:判斷動力電池的荷電值是否小于最低門限值。如果是,進(jìn)入步驟s313,如果不是,進(jìn)入步驟s301。s313:控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)啟動輸出額定功率,直至動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值。s314:判斷動力電池的荷電值是否大于最高門限值。如果是,進(jìn)入步驟s315,如果不是,進(jìn)入步驟s316。s315:控制小功率燃料電池汽車進(jìn)入純電動模式。s316:判斷動力電池的荷電值是否小于最高門限值且大于預(yù)設(shè)閾值。如果是,進(jìn)入步驟s317,如果不是,進(jìn)入步驟s318。s317:控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)啟動輸出額定功率,控制動力電池提供整車瞬時功率。s318:判斷動力電池的荷電值是否小于預(yù)設(shè)閾值。如果是,進(jìn)入步驟s319,如果不是,進(jìn)入步驟s301。s319:控制小功率燃料電池發(fā)動機(jī)啟動輸出峰值功率,直至動力電池的荷電值大于預(yù)設(shè)閾值。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本
技術(shù)領(lǐng)域
的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和潤飾,這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12
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