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申请/专利权人：常州越泰检测科技有限公司

摘要：本发明涉及氢燃料电池机车的技术领域，尤其涉及一种基于具体应用场景的氢燃料电池机车能量控制方法。模拟运行得出机车基本的运行参数，形成机车运行功率图谱，按照机车多动力源最优能量配比方法得出氢燃料电池机车动力源最优配比，以动力电池SOC和机车需求功率为控制主体，燃料电池采用功率跟随模式进行补充，但补充的方式不是以能量差值进行跟随补充，而是考虑动力电池的寿命因素，减少频繁变载和频繁起停，同时兼顾燃料电池效率和氢气消耗量，使燃料电池固定工作在效率最佳区间的功率跟随模式最优控制方法，有效提高氢燃料电池机车的能量利用率，降低氢气消耗量，提高整车经济性。

主权项：1.一种基于具体应用场景的氢燃料电池机车能量控制方法，其特征在于，该控制方法包括：S1、首先根据线路图模拟运行得出机车运用工况功率曲线图，确定机车最大需求功率PLc-max，动力电池功率与氢燃料电池功率按照需求总共的不同占比进行配比，同时根据具体应用线路场景确定能量和功率均满足需求的功率配比；S2、设定功率跟随控制模式图，包括机车需求功率PLc的横向轴、动力电池SOC的竖向轴以及在轴内划分的区域1～9，其中区域1为燃料电池关闭状态，区域7、区域8和区域9为保持燃料电池全部在效率功率最优区间运行区，区域4为燃料电池以跟随状态区，区域2和区域5为燃料电池跟随状态，当燃料电池为启动状态时，对燃料电池进行优化区，区域3和区域6为需要进一步对燃料电池进行优化区；S3、根据步骤S2设定的功率跟随模式控制图，进行燃料电池功率的控制：a、判断机车需求功率PLC是否大于0,如果为否，那么机车处于停车或制动状态，制动状态时回收制动能量，如果为是，转到b步骤；b、进一步判断动力电池SOC是否大于其设定的下限值SOCmin，如果为否，那么燃料电池启动并工作在效率功率最优区间，即区域7、8、9，如果为是，转到c步骤；c、继续判断机车需求功率PLC是否大于动力电池可持续输出功率PBA-CO，如果为否，那么燃料电池关闭，即区域1；如果为是，继续判断机车需求功率PLC是否大于动力电池最大可输出功率PBA-max，如果为否，燃料电池处于跟随状态，即区域2，当燃料电池为启动状态时，对多堆燃料电池进行功率再分配优化，进入步骤S4,如果为是，燃料电池起动，即区域3，对多堆燃料电池进行功率再分配优化，进入步骤S4；d、动力电池SOC小于其设定的上限值SOCmax，继续判断机车需求功率PLC是否大于动力电池最大可输出功率PBA-max，如果为否，燃料电池处于跟随状态，即区域4、区域5，并通过机车需求功率PLC是否大于动力电池可持续输出功率PBA-CO判断区域5，并对此区域多堆燃料电池进行功率再分配优化,进入步骤S4；如果为是，燃料电池启动，即区域6，并对多堆燃料电池进行功率再分配优化,进入步骤S4；S4、对多堆燃料电池进行功率再分配优化,优化方式为：燃料电池功率根据具体应用场景在燃料电池效率功率最优区间设置3～5个固定的功率档位点，动力电池功率根据燃料电池输出总功率进行自动调整，同时基于剩余使用寿命与功率呈开口向下的二次函数抛物线关系特点，将影响燃料电池寿命因素加入到目标函数，实现权衡系统效率和寿命后的综合最优分配策略进行控制，优化控制模型采用如下数学公式描述： 上式中，η为燃料电池总效率，n代表电堆的个数,n≧2，Kη、KT分别为效率权重和寿命因素权重，Tfc为燃料电池剩余使用寿命，Pnfc为燃料电池总需求功率；按照进行定义，其中Pfi、Prfc分别表示第i个燃料电池系统的输出功率、燃料电池额定输出功率，ηfi表示第i个电堆输出功率为Pfi时的效率，Lfi为燃料电池不同功率下的剩余使用寿命；燃料电池剩余使用寿命符合一定形态的指数分布，燃料电池剩余使用寿命Tfc公式中t1为燃料目前寿命状态下指数函数对应的时间，tE为寿命终点可用时间，Lf1、Lf2、Lf3……Lfn为每个燃料电池在不同功率下的剩余寿命正态分布函数，x1、x2、x3……xn为每个燃料电池设定的运行功率。

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