本實(shí)用新型涉及一種汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于車載導(dǎo)航的混合動(dòng)力系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來電動(dòng)汽車已取得重大進(jìn)展，但是電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、充電困難等缺點(diǎn)使電動(dòng)汽車無法成為交通領(lǐng)域的最終解決方案。燃料電池以氫氣和氧氣為反應(yīng)物，生成電與水。轉(zhuǎn)換效率高且完全無污染、零排放。然而，由于燃料電池的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較慢難以滿足車載工況的快速變化，在實(shí)際使用過程中，一般需要配合一定容量的鋰電池用于“削峰填谷”?，F(xiàn)階段燃料電池-鋰電池混合動(dòng)力汽車一般根據(jù)鋰電池SOC(State of Charge)來制定能量管理策略，目的是防止鋰電池過充和過放。由于汽車的運(yùn)行工況復(fù)雜，若一味地根據(jù)鋰電池狀態(tài)進(jìn)行能量控制，則會(huì)造成燃料電池頻繁啟停、燃料電池運(yùn)行工況不穩(wěn)定等問題，最終影響燃料電池使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于車載導(dǎo)航的混合動(dòng)力系統(tǒng)，通過車載導(dǎo)航可提供的路況信息與行程信息來對(duì)燃料電池進(jìn)行預(yù)測(cè)性控制，提高燃料電池工作效率與壽命以及乘坐舒適性。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種基于車載導(dǎo)航的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括燃料電池子系統(tǒng)、動(dòng)力電池子系統(tǒng)、整車控制器、能量管理控制器和車載導(dǎo)航，所述的燃料電池子系統(tǒng)和動(dòng)力電池子系統(tǒng)分別連接整車負(fù)載，所述的能量管理控制器分別與燃料電池子系統(tǒng)、動(dòng)力電池子系統(tǒng)、整車控制器和車載導(dǎo)航連接。

所述的燃料電池子系統(tǒng)包括燃料電池電堆、氫氣供給單元、空氣供給單元、冷卻單元和燃料電池控制單元，所述的燃料電池控制單元與能量管理控制器(4)通過通信線纜連接，燃料電池電堆與氫氣供給單元、空氣供給單元和冷卻單元分別通過管道連接。

所述的動(dòng)力電池子系統(tǒng)包括動(dòng)力電池和動(dòng)力電池控制單元，所述的動(dòng)力電池控制單元分別與動(dòng)力電池和能量管理控制器通過通信線纜連接。

所述的能量管理控制器與整車控制器和車載導(dǎo)航通過CAN總線連接。

能量管理控制器接入A、B兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其中A網(wǎng)絡(luò)與燃料電池子系統(tǒng)和動(dòng)力電池子系統(tǒng)通訊；B網(wǎng)絡(luò)與整車控制器和車載導(dǎo)航通訊。

所述的能量管理控制器包括單片機(jī)、電源、CAN收發(fā)器、存儲(chǔ)器和I/O接口。

所述的能量管理控制器與車載導(dǎo)航通過通信線纜連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)燃料電池最佳效率點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)室測(cè)得，但是現(xiàn)有的車輛無法預(yù)知后續(xù)能量消耗，為了防止動(dòng)力電池過充或過放，燃料電池經(jīng)常不得不工作在低效區(qū)。本實(shí)用新型可根據(jù)汽車導(dǎo)航發(fā)送的路徑及車速信息，估算后續(xù)能量消耗，對(duì)燃料電池混合動(dòng)力汽車精確地進(jìn)行能量管理，使燃料電池子系統(tǒng)工作在最佳效率點(diǎn)，便可調(diào)整燃料電池在合適的時(shí)機(jī)啟動(dòng)來保證效率，同時(shí)減少燃料電池啟停次數(shù)，有效延長(zhǎng)燃料電池壽命。

(2)燃料電池子系統(tǒng)和動(dòng)力電池子系統(tǒng)通過通信線纜與能量管理控制器連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，能量管理控制器與整車控制器和車載導(dǎo)航通過CAN總線連接形成另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行分布式控制，保障了各個(gè)網(wǎng)絡(luò)下的總線負(fù)載率都在合理的范圍，通信質(zhì)量高。

(3)適用范圍廣，對(duì)原有整車結(jié)構(gòu)改變較小，增加的成本少。

附圖說明

圖1為本實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例

如圖1所示，一種基于車載導(dǎo)航的混合動(dòng)力系統(tǒng)，包括燃料電池子系統(tǒng)1、動(dòng)力電池子系統(tǒng)2、整車控制器3、能量管理控制器4和車載導(dǎo)航5，燃料電池子系統(tǒng)1和動(dòng)力電池子系統(tǒng)2分別連接整車負(fù)載6，能量管理控制器4分別與燃料電池子系統(tǒng)1、動(dòng)力電池子系統(tǒng)2、整車控制器3和車載導(dǎo)航5連接。

燃料電池子系統(tǒng)1包括燃料電池電堆、氫氣供給單元、空氣供給單元、冷卻系統(tǒng)、燃料電池控制單元和DC/DC變換器，所述的燃料電池控制單元與能量管理控制器4通過通信線纜(典型通信方式為CAN總線通信)連接，燃料電池電堆與氫氣供給單元、空氣供給系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)通過管道連接。

動(dòng)力電池子系統(tǒng)2包括動(dòng)力電池和動(dòng)力電池控制單元，動(dòng)力電池控制單元分別與動(dòng)力電池和能量管理控制器4通過通信線纜(典型通信方式為CAN總線通信) 連接。

能量管理控制器4與整車控制器3和車載導(dǎo)航5通過CAN總線連接。

能量管理控制器4包括單片機(jī)、電源、CAN收發(fā)器、存儲(chǔ)器和I/O接口。

能量管理控制器4與車載導(dǎo)航5通過通信線纜(典型通信方式為CAN總線通信)連接。

整車控制器3可向能量管理控制器4發(fā)送實(shí)時(shí)車速、油門踏板等。用于短時(shí)導(dǎo)航數(shù)據(jù)缺失的控制目的。

工作方式如下：

1.在汽車啟動(dòng)之后，導(dǎo)航提示駕駛員輸入目的地信息，導(dǎo)航提供參考路徑供駕駛員選擇，駕駛員選擇完行駛路徑后跳往下一步。若駕駛員未輸入目的地信息，則根據(jù)鋰電池SOC來進(jìn)行能量管理。

2.能量管理控制器4接受車載導(dǎo)航5發(fā)送的總里程、行駛時(shí)間、各路段行駛車速等路況信息，并接受動(dòng)力電池管理系統(tǒng)發(fā)送的SOC數(shù)據(jù)。

3.能量管理控制器4根據(jù)行駛路程等路況信息預(yù)估所需消耗的電池能量，若此旅程完成SOC仍處于合理狀態(tài)，則能量管理控制器4判定燃料電池系統(tǒng)不啟動(dòng)。若此旅程結(jié)束SOC處于低狀態(tài)，則能量管理控制器4判定燃料電池根據(jù)使鋰電池處于合理狀態(tài)的充電功率進(jìn)行恒功率充電。若此旅程長(zhǎng)時(shí)間處于高能量消耗，則能量管理控制器4判定燃料電池以保證之后能量?jī)?chǔ)備的最大充電功率進(jìn)行充電。

使用方法具體包括以下步驟：

S1，汽車開始行駛之前，車載導(dǎo)航5向能量管理控制器4發(fā)送行程路徑、參考行駛車速信息，能量管理控制器4計(jì)算該行程所需的能量，并接收動(dòng)力電池子系統(tǒng)2發(fā)送的行駛前SOC數(shù)據(jù)；

S2，能量管理控制器4根據(jù)計(jì)算結(jié)果和行駛前SOC數(shù)據(jù)，計(jì)算行駛后SOC數(shù)據(jù)，判斷該行程所屬工況，根據(jù)工況決定燃料電池子系統(tǒng)1是否啟動(dòng)，并向燃料電池子系統(tǒng)1發(fā)送含有該信息的控制信號(hào)；

S3，能量管理控制器4向整車控制器3發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)。

工況包括工況1、工況2、工況3、工況5、工況6和工況9、各工況對(duì)應(yīng)的行駛前SOC和行駛后SOC如表1所示：

表1不同SOC對(duì)應(yīng)工況表

若為工況1或工況2，則燃料電池子系統(tǒng)1不啟動(dòng)，若為工況3、工況6或工況9，則燃料電池子系統(tǒng)1啟動(dòng)，若為工況5，則能量管理控制器4計(jì)算該行程行駛時(shí)間，若行駛時(shí)間大于或等于預(yù)設(shè)值則燃料電池子系統(tǒng)1啟動(dòng)，若小于預(yù)設(shè)值，則說明行駛時(shí)間太短，不足以使燃料電池子系統(tǒng)1達(dá)到高效工作區(qū)，且頻繁啟停對(duì)燃料電池電堆壽命影響較大，故燃料電池子系統(tǒng)1不啟動(dòng)，作此設(shè)定可以延長(zhǎng)電池電堆壽命。