燃料电池客车整车控制系统的研究

燃料电池客车整车控制系统的研究

黎少坤

浙江润丰氢发动机有限公司浙江杭州311121

摘要:汽车运营能源消耗加剧、污染问题愈加深重，通过推出以氢气为主要燃料的电池汽车能够全面实现绿色运行。但是，实际操作阶段需要兼顾汽车运行质量和节能减排，这样一来，会加大整车运行的难度，甚至会引起内部电压控制结构的不合理设计。因此，必须要协调好电流控制的能量分配和动态滤波的处理手段，推动内部系统的相互连接。

关键词:燃料电池、整车控制器、实时操作系统、能量管理

城市化渗透发展的现代社会越来越重视城市汽车的建设，重视开发控制器实现整车运行控制，核查能量输出数据。电池燃料整车系统的建设，关键在于协调内部能源管理结构，优化管理手段实现合理的控制，选择最优的运行模式和路线，安排具体的功率控制标准。简单来说，就是要全面实现能量的合理分配以及工作任务分配，确保灵活多变的汽车运行模式。

一、动力系统合理控制的要求

就整个动力系统建设而言，必须要推动运行质量高、低能耗的双向发展。结合相关的能量管理理论得出要满足电力汽车基本动力，就要保证供电设备规格符合需求。确保在汽车整体的运行当中电流的稳定传送，加速、减速都能够有合理的同步供电。

二、整车控制系统的功能

整车的燃料电池控制动力体系涉及多个部分，其中作用比较大的主要有电力设备、控制设备、燃料电池及其他组成部件。实际操作中，要求操作者时刻关注外界环境，落实发布指令的具体工作。在内部结构中，完善相关设备的警报系统，针对一些突发情况，实现实时的警报，增强汽车运行的安全稳定性。另外，要协调制动和换挡以及转向工作，并利用中间控制器实现动力管理。最后，推动燃料电池和其他部件具体执行操作者发布的任务。总体发挥其适应性以及保护功能，助力能源管理，分析理解驾驶员的意志，作出最优的工作模式选择。

三、整车系统的控制策略

3.1燃料汽车运行过程控制

现有应用燃料汽车国家一般会采用恒定SOC控制手段、攻率跟随控制手段以及模糊控制等手段。控制策略的选取基本依靠收到的电容器功率和驾驶员行为数据的分析，以此来支持按照相应的计算数据利用电机输出同样规格功率的需求，满足基本的驾驶员操作行为。一般来说控制体系能够输出多个参考数据，而且能够灵动的生成不同等级的控制标准。

(1)启动时控制策略

启动钥匙连接汽车打火开关，整车控制能帮助检查各个节点的工作。另外，车上安装有辅助的电池设备，通过闭合回路能够实现基础供电，总体带动燃料电池。然后通过燃料电池向总线进行供电，当驾驶员踩到踏板时，将启动需求传向电机控制设备，令燃料电池和电容设备同时向汽车供电，达成初始启动的目的。

(2)加速时控制策略

将收到的加速踏板信息传输到指定设备中，刺激电容设备放电，令其保持在一个比较稳定的供电水平，满足加速时所需的功率要求。

(3)匀速行驶控制策略

匀速行驶是一般的普遍汽车运行轨迹，基本需求功率大概在40KW上下。实际工作中，电容设备能够根据汽车运行需求及早实现充电，当电量满格时，对应设备将停止充电需求。

(4)减速制动时控制策略

减速制动阶段中，汽车电机与电池自动地向总线供电。检测系统会检测制动踏板的指令，并根据电容的核电状态做出具体的反应。如果电池的电压大于电机的回馈电压，将由燃料电池作为主要充电设备，从根本上实现两者的协调供电。

3.2基于电压控制的能量管理

重要的事情是确保电池组功率和电动机要求功率以及DC输出功率的协调，三者之间的关系可以用简易的方程表示。具体的研究发现蓄电池组的输出电压与电流有相似性。运作期间通过燃料电池输出数据作为参考，预估电池输出功率，并且和蓄电池组计算出稳定状况下的核定电压。但是在实际的应用过程中，现有的电压控制策略并不好，燃料电池不能够满足突然加速时所需的电流，蓄电池组电压计算预估存在误差，所以我们必须让电压调节控制更加灵活，必须减小调控误差，从根本上保证整车运行速度。

3.3电流控制的新型能量管理策略

(1)稳定状态能量管理策略

这种策略不改变原有的控制架构，只是进行了能量管理模块的优化。运行期间根据驾驶员踩脚踏板输入当前车速，结合数据参数分析电动机目标以及攻率需求，并根据蓄电池组的基础值分析下原型阶段中控制电流输出方案。这种策略能够直接控制电流输出，由此来完成理想状态下的能量分配。能从根本上保护燃料电池，将主要的输出工作放置在电机设备上，延长其整体的使用寿命。

(2)基于电流控制的能量管理策略

汽车运行过程中，要推动蓄电池和发电机的动态响应加速。燃料电池依赖氢气，动态运行过程中，由于基础设备反应慢，会导致局部缺气现象。另外，水管理系统也会影响电池，如果期间工作不重视水管理，一旦引起水淹状况，将会影响整体的运行。因此必须要着手解决这些问题，全面优化动态运行过程中的能量控制，推动稳定运行以及加速行驶的电流分配，推动滤波参数的调整。此外，为了保证整车的稳定运行，要进行汽车能量输出的调适工作，接受行驶过程中的动力下降问题。

3.4优化整车系统的控制设计

(1)科学方案设计

利用现代网络技术，引进先进设备，全面落实车辆的总线通信，采集汽车运行原始数据。优化感应软件，合理的分析驾驶员的操作行为，具体解释驾驶员的操作目的，发布相应的指令。另外，要协调汽车内部的各零部件的工作，形成一个协同发展的合。制定相关突发情况以及运行事故的处理方案，保障操作者及时的获取汽车的运行故障信息，并根据当时的状况选择最优的处理方案，保证全局的发展。

(2)实际的运行作业测验

必须要通过实际的运营进行测试，模拟真实的工作环境，验证相关的部件能否实现最优的能量管理目标，检测电流输出是否满足行驶需求，积累相关的数据帮助进一步的优化。

四、结束语

全面推进电池汽车的应用普及工作，收集在各个城市投放使用的数据，整合汽车发展的特点和实际应用需求。积极利用电池动力、电压控制理论分析成果，制定更好的能量管理方案。保证在合理电能储备的基础上，节约能源消耗并延长汽车运行的寿命。另外，要结合现代科学进行及时的优化能量管理结构，形成科学的整车管控模式。

参考文献:

[1]鲁飞,王少凯,朱鹤,王成尧,王亚峰.氢燃料电池客车动力系统开发[J].客车技术与研究,2018,40(04):1-3.

[2]张群政.燃料电池客车的选型计算与开发研究[D].湖南大学,2017.

[3]杜微微.燃料电池客车动力系统的改进研究[D].吉林大学,2016.