阅读说明：本技术 一种燃料电池混动车的控制方法 (Control method of fuel cell hybrid vehicle ) 是由 万骞 李世斌 马巍凌 李开寒 汪刚 于 2018-08-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种燃料电池混动车的控制方法,所述控制方法包括燃料电池混动车的模式设置以及状态设置,具体包括获取模式档位信号、获取自检状态信号、判断动力电池容量值、判断动力电池最大允许充电功率等步骤,所述控制方法还包括根据故障信号进行状态设置以及获得电机回馈目标功率。本发明根据动力电池的容量调整燃料电池混动车的供能来源,由此实现燃电系统开启和关闭状态下的平缓过度,避免了动力电池容量值快速跌落而燃电系统剩余氢气量仍较多,或者是动力电池容量值持续处于较高状态导致燃料电池系统频繁启停,从而延长了电堆的使用寿命。(The invention discloses a control method of a fuel cell hybrid vehicle, which comprises the steps of mode setting and state setting of the fuel cell hybrid vehicle, specifically comprising the steps of obtaining a mode gear signal, obtaining a self-checking state signal, judging a capacity value of a power battery, judging the maximum allowable charging power of the power battery and the like, and the control method also comprises the steps of carrying out state setting and obtaining the feedback target power of a motor according to a fault signal. According to the invention, the energy supply source of the fuel cell hybrid vehicle is adjusted according to the capacity of the power cell, so that the gentle transition of the fuel system in the opening and closing states is realized, the situation that the residual hydrogen amount of the fuel system is still large due to the rapid drop of the capacity value of the power cell or the frequent starting and stopping of the fuel cell system caused by the continuous high state of the capacity value of the power cell is avoided, and the service life of the electric pile is prolonged.)

一种燃料电池混动车的控制方法

技术领域

本发明属于燃料电池混动车领域，更具体地，涉及一种燃料电池混动车的控制方法。

背景技术

现有技术中，燃料电池混动车的燃料电池系统多为10kw功率系统，并且是作为增程设备为整车提供动力能量源。当燃电系统开启后以固定功率进行能量输出，若整车状态无法满足燃电系统开启条件或者燃电系统自身出现故障达不到运行条件时，燃电系统控制自身禁止启动或者立即关闭。在高功率燃电混动系统中，为保证燃电系统输出功率，会禁止电机进行回馈，导致燃电系统开启和关闭状态下整车制动感受存在明显差异。

同时，当燃电系统输出功率达到30kw以上时，从成本上考虑会将动力电池电量进行相应减小，此时燃电系统功率占比较高，单纯仍由燃电系统自己控制系统开启关闭，这样会导致动力电池容量值SOC(State of charge，荷电状态，也叫剩余电量)快速跌落至保护值而燃电系统剩余氢气量仍较多，或者是SOC持续处于较高状态导致燃料电池系统频繁启停，从而造成电堆使用寿命过快衰减。

此外，在整车出现故障时，为保障高压系统各模块高压电气安全，必须由整车系统对各模块进行关闭，然而，如果某一高压模块突然关闭，会导致产生电冲击而损坏其他模块。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种燃料电池混动车的控制方法，其目的在于根据动力电池的容量调整燃料电池混动车的供能来源，由此实现燃电系统开启和关闭状态下的平缓过度。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种燃料电池混动车的控制方法，包括燃料电池混动车的模式设置以及状态设置，所述模式设置以及状态设置具体包括以下步骤：

S1.获取模式档位信号，当所述模式档位信号为第一档位信号(纯电档位)，进入步骤S2，否则所述模式档位信号为第二档位信号(燃电档位)，进入步骤S3；

S2.发出纯电模式设置命令，返回步骤S1；

S3.获取自检状态信号，若所述自检状态信号为第一状态信号(自检未通过)，进入步骤S2，否则所述自检状态信号为第二状态信号(自检通过)，发出燃电模式设置命令，所述燃料电池混动车进入燃电模式，进入步骤S4；

S4.判断动力电池容量值SOC是否大于第一阈值，是则进入步骤S5；否则进入步骤S6；

S5.判断动力电池最大允许充电功率是否超过燃电系统最小运行功率，是则发出燃电状态设置命令，返回步骤S1；否则进入步骤S7；

S6.判断动力电池容量值是否小于第二阈值，是则发出纯电状态设置命令，返回步骤S4；否则不进行状态设置，直接返回步骤S1；其中，所述第二阈值小于所述第一阈值；

S7.发出纯电状态设置命令，返回步骤S4。

优选地，所述第一阈值为80％～95％，所述第二阈值为45％～70％。

优选地，所述步骤S2具体包括以下子步骤：

S2-1.判断当前模式是否为纯电模式，是则返回步骤S1；否则进入步骤S2-2；

S2-2.判断燃电系统是否完全关闭，是则发出供氢阀关闭命令，返回步骤S1，否则进入步骤S2-3；

S2-3.判断燃电系统输出功率是否超过燃电系统最小运行功率，是则进入步骤S2-4；否则发出燃电系统关闭命令，返回步骤S2-2；

S2-4.令燃电系统输出功率等于燃电系统最小运行功率，返回步骤S2-3。

优选地，所述控制方法还包括根据故障信号进行状态设置，所述根据故障信号进行状态设置具体包括：

获取故障信号，若所述故障信号为第一故障信号(整车出现一级故障)，则发出报警命令；若所述故障信号为第二故障信号(整车的燃电系统出现二级故障)，则发出纯电状态设置命令；否则所述故障信号为第三故障信号(整车出现三级故障)，发出整车系统关闭命令。

优选地，所述控制方法还包括设置燃电系统目标功率P_目标，并令所述燃电系统输出功率等于所述燃电系统目标功率；所述燃电系统目标功率P_目标＝Min{P₁,P₂}，其中，第一允许输出功率P₁＝η_A*P_峰值，η_Ax为燃电系统输出系数，P_峰值为燃电峰值功率，第二允许输出功率P₂＝P_充电－P_回馈，P_充电为最大允许充电功率，P_回馈为电机回馈功率。

作为进一步优选地，当动力电池容量值大于第一阈值时，燃电系统输出系数η_A＝0，当动力电池容量值小于第二阈值时，燃电系统输出系数η_A＝1，否则燃电系统输出系数η_A为与动力电池容量负相关的系数。

优选地，所述控制方法还包括获得电机回馈目标功率，包括：判断电机回馈目标条件是否均满足，满足则令电机回馈目标功率＝P_充电－P_燃电，P_充电为最大允许充电功率，P_燃电为燃电系统输出功率；

所述电机回馈目标条件为：当前模式是为燃电模式，档位信号为D档，油门深度为零，0＜P_充电－P_燃电＜P_回馈，P_回馈为电机回馈功率。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有下列有益效果：

1、本发明不仅通过模式档位信号，还通过动力电池容量值进行燃料电池混动车的模式设置以及状态设置，避免了动力电池容量值快速跌落而燃电系统剩余氢气量仍较多，或者是动力电池容量值持续处于较高状态导致燃料电池系统频繁启停，延长了电堆的使用寿命；

2、在整车出现故障等需要进行状态切换的场合，逐步发出供氢阀开启关闭命令和燃电系统开启关闭命令，避免了某一高压模块突然关闭对其他模块的电冲击损伤，保障了高压系统各模块的高压电气安全；

3、将故障信号划分了不同的故障级别，分别进行处理，在兼顾了安全的情况下保证了正常行车；

4、根据动力电池容量值对燃电系统目标功率进行动态限制，防止电池电量过快消耗或者频繁限制电堆启动；

5、根据电池最大允许充电功率、燃电系统输出功率和当前电机回馈功率，获得电机回馈目标功率，能够有效分配燃料电池的输出功率，提高燃料电池混动车的运行效率。

附图说明

图1是本发明实施例整车模式管理流程示意图；

图2是本发明实施例整车故障处理流程示意图；

图3是本发明实施例燃电系统输出功率系数变化示意图；

图4是本发明实施例燃电模式下回馈功率计算流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供了一种燃料电池混动车的控制方法，该控制方法包括整车控制器进行燃料电池混动车的模式设置以及状态设置，所述模式设置以及状态设置具体包括以下步骤：

S1.获取模式档位信号，当所述模式档位信号为第一档位信号(纯电档位)，进入步骤S2，否则所述模式档位信号为第二档位信号(燃电档位)，进入步骤S3；

S2.发出纯电模式设置命令，返回步骤S1；所述纯电模式设置命令包括供氢阀关闭命令以及燃电系统关闭命令；该步骤具体包括以下子步骤：

S2-1.判断当前模式是否为纯电模式，是则返回步骤S1；否则进入步骤S2-2；

S2-2.判断燃电系统是否完全关闭，是则发出供氢阀关闭命令，返回步骤S1，否则进入步骤S2-3；

S2-3.判断燃电系统输出功率是否超过燃电系统最小运行功率，是则进入步骤S2-4；否则发出燃电系统关闭命令，返回步骤S2-2；

S2-4.令燃电系统输出功率等于燃电系统最小运行功率，返回步骤S2-3；

S3.获取自检状态信号，若所述自检状态信号为第一状态信号(自检未通过)，进入步骤S2，否则所述自检状态信号为第二状态信号(自检通过)，发出燃电模式设置命令，所述燃料电池混动车进入燃电模式，进入步骤S4；

S4.判断动力电池容量值SOC是否大于第一阈值，是则进入步骤S5；否则进入步骤S6；

S5.判断动力电池最大允许充电功率是否超过燃电系统最小运行功率，是则发出燃电状态设置命令，所述燃电状态设置命令包括燃电系统开启命令和供氢阀开启命令，令所述燃料电池混动车进入燃电模式燃电状态，返回步骤S1；否则进入步骤S7；

S6.判断动力电池容量值是否小于第二阈值，是则发出纯电状态设置命令，返回步骤S4；否则不进行状态设置，直接返回步骤S1；其中，所述第二阈值小于所述第一阈值，第一阈值优选为80％～95％，所述第二阈值优选为45％～70％；

S7.发出纯电状态设置命令，返回步骤S4。

在所述控制方法中，若整车控制器获取到故障信号，则优先根据故障信号进行状态设置，具体包括：

获取故障信号，若所述故障信号为第一故障信号(即整车的任意系统出出现一级故障)，则仅发出报警命令；若所述故障信号为第二故障信号(整车的燃电系统出现二级故障)，则发出纯电状态设置命令；否则所述故障信号为第三故障信号(整车的任意系统出现三级故障)，发出整车系统关闭命令。

在燃电系统输出功率P_燃电的设置中，需要先设置燃电系统目标功率P_目标，再发出命令，使所述燃电系统输出功率P_燃电与所述燃电系统目标功率P_目标接近，直至两者相等；所述燃电系统目标功率P_目标＝Min{P₁,P₂}，其中，第一允许输出功率P₁＝η_A*P_峰值，η_Ax为燃电系统输出系数，P_峰值为燃电峰值功率，第二允许输出功率P₂＝P_充电－P_回馈，P_充电为最大允许充电功率，P_回馈为电机回馈功率。

从上面的步骤可看出，当动力电池容量值大于第一阈值时，燃料电池混动车进入处于纯电状态，即相当于燃电系统输出系数η_A＝0，当动力电池容量值小于第二阈值时，燃料电池混动车进入处于燃电状态，即相当于燃电系统输出系数η_A＝1，而当动力电池容量值处于第一阈值和第二阈值之间时，燃电系统输出系数η_A也并非常数，而是与动力电池容量负相关的系数。

在所述控制方法中，还包括获得电机回馈目标功率，从而发送微控制器MCU(Microcontroller Unit)，以对燃料电池的输出功率进行分配，具体包括：判断电机回馈目标条件是否均满足，满足则令电机回馈目标功率＝P_充电－P_燃电，P_充电为最大允许充电功率，P_燃电为燃电系统输出功率；

所述电机回馈目标条件为：当前模式是为燃电模式，档位信号为D档，油门深度为零，0＜P_充电－P_燃电＜P_回馈，P_回馈为电机回馈功率。

图1-4为本发明实施例的控制方法流程示意图，该实施例包括整车模式管理、整车故障处理、燃电系统功率计算、燃电模式下回馈功率计算等功能的控制过程。

实施例1整车模式管理

如图1所示，在车辆完成上高压动作(即动力电池主正接触器和主负接触器已经完成闭合)后，由整车控制器判断车辆模式开关档位，若模式开关处于纯电模式档位则整车进入“纯电模式”，此时燃电系统高压未连接；当模式开关处于燃电模式档位时，整车控制器继续判断燃电系统自检状态是否通过，若自检状态未通过则整车仍处于“纯电模式”，燃电系统高压未连接；当燃电系统自检通过后，整车控制器请求连接燃电系统高压，整车进入“燃电模式”；在燃电模式下，若动力电池SOC≥90％则整车禁止燃电系统启动，整车处于“燃电模式纯电状态”，若动力电池60％＜SOC＜90％则整车维持上一状态，即上一状态燃电系统若未启动则持续处于纯电状态，上一状态若燃电系统已启动则持续处于燃电状态，若动力电池SOC≤60％则整车允许燃电系统启动，整车处于“燃电模式燃电状态”；当整车进入燃电状态后，整车控制器判断动力电池最大允许充电功率是否超过燃电系统最小运行功率5kw，若未超过，若超过5kw则整车发送燃电系统开启命令，并开启供氢阀，若未超过5kw，燃电系统高压连接完成但是无功率输出，为待机状态，整车处于燃电模式纯电状态。在燃电模式下，当车辆模式开关档位切换至纯电模式档位后，整车控制器将燃电系统目标功率调整至5kw，并等待燃电系统输出功率下降到5kw后发送燃电系统关闭命令，待燃电系统完全关闭后再关闭供氢阀，整车切换到“纯电模式”。

实施例2整车故障处理

整车各个系统模块将自身故障依据故障状态对整车功能安全影响严重程度分成三个等级，故障等级三为最严重故障(比如电机温度过高一级故障，动力电池电压过高一级故障等。)，整车必须进行动力切断和高压连接断开，故障等级二则整车进行限制最高车速和降低系统输出功率处理，故障等级一整车仅进行报警提示。燃电系统所有故障的等级划分只有故障等级一和故障等级二(燃电系统的一级故障包括瓶口温度过高一级故障、氢气高压压力过高一级故障、氢气浓度过高一级故障等。燃电系统的二级故障是指燃电系统必须进行关闭操作的故障，如系统中的温度过高、压力过高等等，具体故障内容会根据燃电系统厂家进行定义。)。

如图2所示，当整车出现二级故障并且是燃电系统二级故障，若车辆未处于燃电模式则整车不进行保护动作；若处于燃电模式，则整车控制器将燃电系统输出功率调整至5kw同时开始计时等待，若燃电系统输出功率下降到5kw后并且接收到整车控制器发送燃电系统关闭命令成功将燃电系统关闭或者时间超过3min仍未完全关闭，整车控制器请求断开燃电系统高压连接同时关闭供氢阀(在整车控制器发送请求燃电系统关闭命令并且等待3min后燃电系统仍未将成功关闭状态发送给整车控制器，此时可以认为燃电系统已不受系统控制或者通讯已中断，此时整车控制器会直接关闭供氢阀。)。

当整车出现三级故障(如动力电池系统中单体电压过高、电池温度过高等。)时，整车控制立即请求电机控制器停止扭矩输出，并将燃电系统目标功率调整至5kw同时开始计时等待，若燃电系统输出功率下降到5kw后并且接收到整车控制器发送燃电系统紧急关闭命令成功将燃电系统紧急关闭或者时间超过30s仍未完全关闭，整车控制器请求断开燃电系统高压和整车高压同时关闭供氢阀。

实施例3燃电系统功率计算：

整车根据动力电池SOC和电池最大允许充电功率分别计算出整车允许燃电系统输出功率P₁和P₂。

如图3所示，整车进入燃电模式后，当SOC≤60％时，整车才允许燃料电池系统从关闭状态切换至开启状态，整车允许燃电系统输出功率系数η_A0从0切换至1。在燃电系统开启工作后，整车根据动力电池SOC值对燃电系统功率值进行分档限制。在SOC≥90％时，整车允许燃电系统输出功率系数η_A1＝0；在85％≤SOC＜90％时，整车允许燃电系统输出系数η_A2＝0.5；在80％≤SOC＜85％时，整车允许燃电系统输出功率系数η_A3＝3.9－4×SOC，即η_Ax从0.5线性平滑至0.7；在70％≤SOC＜80％时，整车允许燃电系统输出功率系数η_A4＝0.7；在65％≤SOC＜70％时，整车允许燃电系统输出功率系数η_A5＝4.9－6×SOC，即η_Ax从0.7线性平滑至1；在SOC＜65％时，整车允许燃电系统输出功率系数η_A6＝1。确定功率系数后，根据动力电池SOC值得到的允许输出功率P₁＝η_Ax*P_峰值，其中，P_峰值为燃电峰值功率，是一个常数。

在车辆运行过程中，整车实时监控电池管理系统(Battery Management System，BMS)的最大允许充电功率P_充电，计算电池允许燃电输出功率P₂＝P_充电－P_回馈，P_回馈＝20kw，为电机回馈功率。

将P₁和P₂进行比较比较取较小值后作为燃电系统目标功率P_目标。

实施例4燃电模式下回馈功率计算：

整车进入燃电模式后，需要根据SOC和电池最大允许充电功率(实时最大充电功率)进行分配燃料电池的输出功率。在整车上高压、系统无故障后，整车控制器判断整车是否处于燃电模式下且整车档位处于D档且油门深度为0；若以上条件均满足，则计算电池管理系统(Battery Management System，BMS)的电池最大允许充电功率P_充电与燃电系统输出功率P_燃电差值；若二者差值≥当前电机回馈功率P_回馈(驱动电机控制器自己根据电机转速和扭矩计算得到并通过CAN总线发送给整车控制器的。)则按电机正常回馈进行；若二者差值＜当前电机回馈功率则将差值作为电机回馈目标功率发送给微控制器MCU(Microcontroller Unit)，差值必须为正值，如图4所示。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。