一种燃料电池的动态响应控制方法与流程

1.本发明涉及纯电动车辆技术领域，特别涉及一种燃料电池的动态响应控制方法。


背景技术：

2.燃料电池汽车作为新生产物，目前正在进入商业化应用阶段，由于燃料电池的自身特性，在车辆起步时作为发电系统为整车提供能量或为动力电池充电，但是因其自身的特性，目前燃料电池车辆中的燃料电池响应需求功率的时间较长，因此，如何提高燃料电池对需求功率的响应速度是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明公开了一种燃料电池的动态响应控制方法，该燃料电池的动态响应控制方法中，在燃料电池的输出功率变更到目标输出功率之前，先在原来的功率的附近上下动态相应起来，可以有效延长燃料电池的寿命，且当vcu需求燃料电池变更到下一档，也就是变更到目标功率时，燃料电池可以更快的相应vcu的需求功率，提高了燃料电池的响应速度。
4.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
5.一种燃料电池的动态响应控制方法，包括：
6.a、在燃料电池以恒定功率工作的模式下，获取所述燃料电池的当前输出功率p1，并获取当前的动力电池soc；
7.b、根据获取的当前动力电池soc，判断燃料电池的输出功率是否需要变更；
8.c、根据判断结果决定所述燃料电池的控制模式；
9.若所述燃料电池的输出功率需要变更，则：
10.1)、根据获取的所述当前动力电池soc确定所述燃料电池需要变更后的目标输出功率p2；
11.2)、向所述燃料电池发送第一功率变更需求，使所述燃料电池的输出功率在大于或等于p1‑
δp且小于或等于p1 δp的范围内变化，以使所述燃料电池的输出功率在所述当前输出功率p1的附近上下波动，其中，δp为功率变化量，且p1≥δp，且∣p2‑
p1∣＞δp；
12.3)、向燃料电池发送第二变更需求，以使燃料电池的输出功率变更为目标输出功率p2，保持恒定，并转到步骤a；
13.若所述燃料电池的输出功率不需要变更，则以当前的恒定功率继续工作，并转到步骤a。
14.上述燃料电池的动态响应控制方法，在燃料电池的输出功率变更到目标输出功率之前，先在原来的功率的附近上下动态相应起来，可以有效延长燃料电池的寿命，且当vcu需求燃料电池变更到下一档，也就是变更到目标功率时，燃料电池可以更快的相应vcu的需求功率，提高了燃料电池的响应速度。
15.可选地，在步骤a之前还包括：
16.a1、判断是否启动所述燃料电池；
17.若需要启动所述燃料电池，则向所述燃料电池发送初始功率需求，使所述燃料电池以初始功率工作，并转到步骤a，其中，所述初始功率形成恒定功率；
18.若不需要启动所述燃料电池，保持所述燃料电池停机。
19.可选地，在步骤c中的步骤3)具体包括：
20.向燃料电池发送第二变更需求，使燃料电池的输出功率变更为目标输出功率p2，保持恒定之后，且转到步骤a之前包括：
21.步骤d、判断所述燃料电池是否停止工作；
22.如果不需要停止工作，则转到步骤a；
23.如果需要停止工作，则使所述燃料电池停机。
24.可选地，所述步骤c中的步骤2)具体包括：
25.在确定所述燃料电池需要变更后的目标输出功率之后，经过第一预设时间t1之后再向所述燃料电池发送所述第一功率变更需求；
26.所述步骤c中的步骤3)具体包括：
27.在所述燃料电池的输出功率在大于或等于p1‑
δp且小于或等于p1 δp的范围内变化并维持第二预设时间t2之后，再向所述燃料电池发送所述第二变更需求。
28.可选地，根据在执行所述步骤c中的步骤2)时的车辆的当前车速状态确定所述功率变化量δp。
29.可选地，所述功率变化量δp≤5kw。
30.可选地，所述功率变化量δp≤3kw。
附图说明
31.图1为本发明实施例提供的一种燃料电池的动态响应控制方法的流程图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本实施例提供的燃料电池的动态响应控制方法是基于燃料电池车辆，其中，燃料电池车包括整车控制器vcu(燃料电池功率控制集成与vcu内部)、燃料电池控制器fcu、动力电池管理器bms、燃料电池、动力电池和dcdc，整车控制器vcu通过can网络连接燃料电池控制器fcu和动力电池管理器bms，燃料电池控制器fcu连接燃料电池，动力电池管理器bms连接动力电池；其中，燃料电池的启动停机、功率决策由整车控制器vcu控制，之后通过can通讯与燃料电池控制器fcu之间进行交互，实现对燃料电池的控制。
34.本发明实施例基于燃料电池车辆的原有的控制流程，通过合理的控制方法管理燃料电池启动、停机和目标功率计算，结合车辆的运行状态和动力电池soc等因素对燃料电池的功率变更进行合理的控制，在保证燃料电池寿命的前提下，让燃料电池更快的响应vcu的需求功率，满足整车动力性的需求。
35.具体地，本发明以如下实施例进行说明，需要说明的是，以下实施例中的控制方法
均是基于燃料电池车辆的基础上进行实施，且以下控制方法均可以通过燃料电池车辆内的控制系统实现。具体地，如图1所示，本发明实施例提供了一种燃料电池的动态响应控制方法，包括：
36.首先，执行步骤a、在燃料电池以恒定功率工作的模式下，获取燃料电池的当前输出功率p1，并获取当前的动力电池soc；
37.然后，执行步骤b、根据步骤a中获取的当前动力电池soc，判断燃料电池的输出功率是否需要变更；
38.接着，执行步骤c、根据步骤b中的判断结果决定燃料电池的控制模式；
39.其中，若燃料电池的输出功率需要变更，则：
40.先执行步骤1)、根据获取的当前动力电池soc确定燃料电池需要变更后的目标输出功率p2；
41.然后执行步骤2)、在确定好了燃料电池需要变更后的目标输出功率p2之后，可以等经过第一预设时间t1之后，也就是，经过一定的时间段t1之后，向燃料电池发送第一功率变更需求，使燃料电池的输出功率在大于或等于p1‑
δp且小于或等于p1 δp的范围内持续变化，以使燃料电池的输出功率在当前输出功率p1的附近上下波动，其中，δp为功率变化量，δp为正值，且p1≥δp，且∣p2‑
p1∣＞δp；具体地，使燃料电池的输出功率在p1‑
δp与p1 δp之间持续变化，可以是依次向燃料电池发送多个变更功率指令，每次变更功率指令中的暂时目标功率p可以为p1 δp1或p1‑
δp1，其中，δp1为正值，δp1为小于或等于δp的一个值，也就是暂时目标功率p为一个比目标输出功率p2小，但是在输出功率p1的附近上下波动的一个功率值，使燃料电池的输出功率在暂时目标功率p维持第二预设时间t2，也就是让燃料电池的输出功率在p1附近上下小范围内动态响应起来，经过时间t2之后，再进行下一步；
42.最后执行3)、在燃料电池的输出功率为暂时目标功率p的基础上，向燃料电池发送第二功率变更需求，以使燃料电池的输出功率变更为目标输出功率p2，保持恒定，并转到步骤a，依次往复以上步骤对燃料电池的输出功率进行调节；
43.若燃料电池的输出功率不需要变更，则以当前的恒定功率继续工作，并转到步骤a，依次往复以上步骤对燃料电池的输出功率进行调节。
44.因此，上述燃料电池的动态响应控制方法中，在燃料电池的输出功率变更到目标输出功率之前，先在原来的功率的附近上下动态相应起来，可以有效延长燃料电池的寿命，且当vcu需求燃料电池变更到下一档，也就是变更到目标功率时，燃料电池可以更快的相应vcu的需求功率，提高了燃料电池的响应速度。
45.具体地，上述燃料电池的动态响应控制方法中，在步骤a之前还包括：
46.步骤a1、车辆启动开始后，判断是否启动燃料电池；
47.若需要启动燃料电池，则向燃料电池发送初始功率需求，使燃料电池以初始功率工作，并转到步骤a，并依次进行后续步骤对燃料电池的输出功率进行调节，其中，初始功率形成恒定功率；
48.若不需要启动燃料电池，保持燃料电池停机。
49.具体地，上述燃料电池的动态响应控制方法中，在步骤c中的步骤3)具体包括：
50.向燃料电池发送第二变更需求，使燃料电池的输出功率变更为目标输出功率p2，保持恒定之后，且转到步骤a之前包括：
51.步骤d、判断燃料电池是否停止工作；
52.如果不需要停止工作，则转到步骤a，依次进行后续步骤对燃料电池的输出功率进行调节；
53.如果需要停止工作，则使燃料电池停机。
54.上述对燃料电池进行是否需要停机的判断，判断的依据因素可以包括实时获取的动力电池soc，合理的对燃料电池进行控制停机，可以有利于保护燃料电池和动力电池，合理分配燃料电池的功率。
55.具体地，对于步骤c中的步骤2)中：
56.在确定燃料电池需要变更后的目标输出功率之后，经过第一预设时间t1之后再向燃料电池发送第一功率变更需求，其中，第一预设时间t1可以根据实时监控的动力电池soc为依据进行设定，且第一预设时间t1的范围可以为10s～15s中的一个值，第二预设时间t2可以为10s、12s、或者13s，或者也可以是其它数值，本实施例不做局限；
57.对于步骤c中的步骤3)中：
58.在燃料电池的输出功率在大于或等于p1‑
δp且小于或等于p1 δp的范围内变化并维持第二预设时间t2之后，再向燃料电池发送第二变更需求，第二预设时间t2可以根据实时监控的动力电池soc为依据进行设定，且第二预设时间t2的范围可以为10s～30s中的一个值，如第二预设时间t2可以为10s、12s、15s或20s，或者也可以是其它数值，本实施例不做局限。
59.具体地，根据在执行步骤c中的步骤2)时的车辆的当前车速状态确定功率变化量δp；具体地，功率变化量δp≤5kw，更具体地，使功率变化量δp≤3kw，使燃料电池在暂时目标功率时相对当前输出功率p1的上下波动变化范围较小，有利于延长燃料电池的使用寿命，如功率变化量δp可以为1kw、1.2kw、2kw或者2.5kw，或者为其它数值，本实施例不做局限。
60.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。