用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法和系統(tǒng)，以超前保持特定量的氣流，從而在燃料電池的輸出功率增加時(shí)供應(yīng)更穩(wěn)定的輸出功率。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于燃料電池車(chē)的商業(yè)化，重要的是保持基本上穩(wěn)定的輸出功率性能和相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性的燃料電池的耐久性。為了增加輸出功率穩(wěn)定性，應(yīng)針對(duì)目標(biāo)輸出功率穩(wěn)定地供應(yīng)特定量的氣流。由于使用鼓風(fēng)機(jī)的空氣供應(yīng)很慢，所以當(dāng)輸出功率在未保持特定量的氣流的情況下增加時(shí)因較慢的空氣供應(yīng)可能發(fā)生耐久性退化和輸出功率性能降低。因此需要超前(例如，在輸出功率增加之前，以防止耐久性退化和輸出功率性能降低)保持特定量的氣流。在超前供應(yīng)空氣時(shí)，應(yīng)避免過(guò)多的空氣供應(yīng)，過(guò)多的空氣供應(yīng)可能導(dǎo)致燃料電池耗盡(dry-out)和耐久性退化。
[0003]因此，燃料電池車(chē)超前保持特定量的氣流，從而更穩(wěn)定地增加燃料電池的輸出功率并確保車(chē)輛的加速性能。另外，燃料電池車(chē)通過(guò)優(yōu)化空氣供應(yīng)來(lái)避免燃料電池的空氣短缺或過(guò)多空氣供應(yīng)從而改善耐久性。
[0004]在相關(guān)技術(shù)中，配備有額外電池的燃料電池混合動(dòng)力車(chē)使用估計(jì)的燃料電池電流值來(lái)供應(yīng)空氣，該估計(jì)的燃料電池電流值通過(guò)從電動(dòng)機(jī)所需的電流值減去電池輔助的電流值而獲得。電動(dòng)機(jī)所需的電流值使用電動(dòng)機(jī)輸出圖基于電動(dòng)機(jī)扭矩命令值來(lái)計(jì)算。當(dāng)電動(dòng)機(jī)需求圖由于電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的變化而不準(zhǔn)確時(shí)，可能發(fā)生過(guò)多的空氣供應(yīng)或空氣短缺。這種情況可能在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中發(fā)生。特別地，在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，當(dāng)輸出功率隨轉(zhuǎn)子的溫度而改變時(shí)，可能難以獲得準(zhǔn)確的電動(dòng)機(jī)圖。基于電池堆所需的功率量的發(fā)明，在不考慮鼓風(fēng)機(jī)的較慢速度的空氣供應(yīng)的情況下，可能無(wú)法滿足車(chē)輛的加速性能。
[0005]前述內(nèi)容僅旨在幫助理解本發(fā)明的【背景技術(shù)】，而不旨在表明本發(fā)明落在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的相關(guān)技術(shù)的范圍內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法和系統(tǒng)，以超前保持特定量的氣流，從而在燃料電池的輸出功率增加時(shí)供應(yīng)更穩(wěn)定的輸出功率。
[0007]因此，用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法可包括:基于駕駛者需求計(jì)算基礎(chǔ)進(jìn)氣值；根據(jù)駕駛者需求計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值(即，電動(dòng)機(jī)所需的電流值);計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率；通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值來(lái)計(jì)算補(bǔ)充進(jìn)氣值；通過(guò)將基礎(chǔ)進(jìn)氣值與補(bǔ)充進(jìn)氣值相加來(lái)計(jì)算最終進(jìn)氣值；以及以最終進(jìn)氣值操作燃料電池的進(jìn)氣系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)。
[0008]補(bǔ)充計(jì)算中的增益值可根據(jù)車(chē)速而增加或減小。另外，補(bǔ)充計(jì)算中的增益值可通過(guò)數(shù)據(jù)圖獲得，車(chē)速輸入到該數(shù)據(jù)圖，且從該數(shù)據(jù)圖輸出增益值。補(bǔ)充計(jì)算中的增益值可與車(chē)速成比例，且補(bǔ)充進(jìn)氣值可在補(bǔ)充計(jì)算中通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值，然后乘以電動(dòng)機(jī)電流誤差值來(lái)計(jì)算。
[0009]電動(dòng)機(jī)電流誤差值可為電動(dòng)機(jī)電流需求值與電動(dòng)機(jī)電流值之間的差值。電動(dòng)機(jī)電流誤差值可通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值與電動(dòng)機(jī)電流值之間的差值除以電動(dòng)機(jī)電流需求值而歸一化。在補(bǔ)充計(jì)算中，補(bǔ)充進(jìn)氣值可通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值，然后乘以電動(dòng)機(jī)電流誤差值來(lái)計(jì)算，增益值可根據(jù)車(chē)速增加或減小。另外，補(bǔ)充計(jì)算中的增益值可與車(chē)速成比例。電動(dòng)機(jī)電流誤差值可通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值與電動(dòng)機(jī)電流值之間的差值除以電動(dòng)機(jī)電流需求值而歸一化。
[0010]用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法可包括:基于駕駛者需求計(jì)算基礎(chǔ)進(jìn)氣值；基于駕駛者需求計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值；計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率；通過(guò)將基于車(chē)速的反映值與電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率和增益值的乘積相加來(lái)計(jì)算補(bǔ)充進(jìn)氣值；通過(guò)將基礎(chǔ)進(jìn)氣值與補(bǔ)充進(jìn)氣值相加來(lái)計(jì)算最終進(jìn)氣值；以及以最終進(jìn)氣值操作燃料電池的進(jìn)氣系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)。補(bǔ)充計(jì)算中的增益值可使用數(shù)據(jù)圖獲得，車(chē)速可輸入到該數(shù)據(jù)圖，且可從該數(shù)據(jù)圖輸出反映值。補(bǔ)充計(jì)算中的反映值可與車(chē)速成比例。
[0011]用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法可包括:基于駕駛者需求計(jì)算基礎(chǔ)進(jìn)氣值和電動(dòng)機(jī)電流需求值；通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值來(lái)計(jì)算補(bǔ)充進(jìn)氣值；通過(guò)將基礎(chǔ)進(jìn)氣值與補(bǔ)充進(jìn)氣值相加來(lái)計(jì)算最終進(jìn)氣值；以及以最終進(jìn)氣值操作燃料電池的進(jìn)氣系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)。
[0012]用于這種方法的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的系統(tǒng)可包括:車(chē)輛加速踏板；車(chē)輛驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；鼓風(fēng)機(jī)，其配置成將空氣供應(yīng)到燃料電池；以及控制器，其配置成基于加速接合度計(jì)算燃料電池的基礎(chǔ)進(jìn)氣值和電動(dòng)機(jī)電流需求值，通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值來(lái)計(jì)算補(bǔ)充進(jìn)氣值，然后通過(guò)將基礎(chǔ)進(jìn)氣值與補(bǔ)充進(jìn)氣值相加來(lái)計(jì)算最終進(jìn)氣值并且以最終進(jìn)氣值操作鼓風(fēng)機(jī)。
[0013]根據(jù)上述用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法和系統(tǒng)，車(chē)輛可超前保持特定量的氣流以在燃料電池的輸出功率增加時(shí)供應(yīng)穩(wěn)定的輸出功率。換句話說(shuō)，車(chē)輛可通過(guò)優(yōu)化空氣供應(yīng)來(lái)避免燃料電池的空氣短缺或過(guò)多空氣供應(yīng)，從而改善資料電池的耐久性。另外，由于燃料電池的輸出功率升高速度通過(guò)超前保持特定量的氣流而得到改善，所以可以保持車(chē)輛的加速性能。
【附圖說(shuō)明】
[0014]根據(jù)以下【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖將更清楚地理解本發(fā)明的以上和其他目的、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0015]圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法的示例性流程圖；
[0016]圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的系統(tǒng)的示例性方框圖；并且
[0017]圖3?6為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法的效果的示例性圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其它類(lèi)似術(shù)語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車(chē)，例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商務(wù)車(chē)的客車(chē)，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插入式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)和其它代用燃料車(chē)(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩種或多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如，具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車(chē)輛。
[0019]雖然示例性實(shí)施方式描述為使用多個(gè)單元來(lái)執(zhí)行示例性操作，但應(yīng)理解，示例性操作也可由一或多個(gè)模塊執(zhí)行。另外，應(yīng)理解，術(shù)語(yǔ)控制器/控制單元是指包括存儲(chǔ)器和處理器的硬件裝置。存儲(chǔ)器配置成存儲(chǔ)模塊，且處理器具體配置成執(zhí)行所述模塊，從而執(zhí)行下文進(jìn)一步描述的一個(gè)或多個(gè)操作。
[0020]此外，本發(fā)明的控制邏輯可實(shí)施為含有通過(guò)處理器、控制器/控制單元等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的例子包括但不限于，R0M、RAM、光盤(pán)(CD)-ROM、磁帶、軟盤(pán)、優(yōu)盤(pán)、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。還能夠在網(wǎng)絡(luò)耦合的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中分布計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，使得例如通過(guò)遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)(CAN)以分散的方式存儲(chǔ)并且執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
[0021]本文使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了說(shuō)明【具體實(shí)施方式】的目的而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)、一種(a、an)”和“該(the) ”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中清楚指明。還可以理解的是，在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括(comprises和/或comprising) ”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何和所有組合。
[0022]在下文中，參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法的示例性流程圖，且圖2為根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的系統(tǒng)的示例性方框圖。圖3?6為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法的效果的示例性圖。
[0024]如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的用于控制燃料電池車(chē)的進(jìn)氣的方法可包括:由控制器基于駕駛者需求計(jì)算燃料電池的基礎(chǔ)進(jìn)氣值(S100、S120);由控制器基于駕駛者需求計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值(S140);由控制器計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率；由控制器通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值來(lái)計(jì)算補(bǔ)充進(jìn)氣值(S200、S300);由控制器通過(guò)將基礎(chǔ)進(jìn)氣值與補(bǔ)充進(jìn)氣值相加來(lái)計(jì)算最終進(jìn)氣值(S400);以及由控制器以最終進(jìn)氣值操作燃料電池的進(jìn)氣系統(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)(S500)。
[0025]具體地，對(duì)于燃料電池，鼓風(fēng)機(jī)可以以燃料電池的電流需求值工作，燃料電池的電流需求值相應(yīng)于用于燃料電池的輸出功率的電流。因此，下文中描述的鼓風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣值與燃料電池的電流需求量具有相同的含義。
[0026]首先，車(chē)輛可配置成接收駕駛者的加速需求。典型的加速需求可通過(guò)加速器開(kāi)度(即，加速器接合量)檢測(cè)?？刂破骺膳渲贸苫隈{駛者需求計(jì)算燃料電池的基礎(chǔ)進(jìn)氣值(S100、S200) ο在現(xiàn)有技術(shù)中，基礎(chǔ)進(jìn)氣值設(shè)定為燃料電池的電流需求值，該電流需求值是根據(jù)駕駛者需求的除高電壓電池500的可用電流值之外的電動(dòng)機(jī)電流需求值，且鼓風(fēng)機(jī)以基礎(chǔ)進(jìn)氣值工作。然而，以基礎(chǔ)進(jìn)氣值工作難以提供超前空氣供應(yīng)，因此加速感隨時(shí)間減少。燃料電池的基礎(chǔ)進(jìn)氣值可基于燃料電池應(yīng)產(chǎn)生的輸出功率而確定。
[0027]另外，控制器可配置成基于駕駛者需求計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值(S140)。隨后，可通過(guò)控制器計(jì)算電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率。換句話說(shuō)，基礎(chǔ)進(jìn)氣值可以基于除高電壓電池以外的燃料電池中所需的輸出功率，而電動(dòng)機(jī)電流需求值可以基于整個(gè)車(chē)身所需的輸出功率。
[0028]隨后，可通過(guò)將電動(dòng)機(jī)電流需求值的變化率乘以增益值來(lái)計(jì)算補(bǔ)充進(jìn)氣值(S300)且可通過(guò)將基礎(chǔ)進(jìn)氣值與補(bǔ)充進(jìn)氣值相加來(lái)計(jì)算最終進(jìn)氣值(S400)。最