燃料电池汽车的能量管理方法及装置与流程

本技术涉及燃料电池汽车，尤其涉及一种燃料电池汽车的能量管理方法及装置。

背景技术：

1、目前，燃料电池汽车的普及率逐渐提高。与电动汽车不同，燃料电池汽车是一种使用燃料电池与其他辅助能源装置作为动力源的车辆，按照燃料电池系统在整车上不同的工作模式，燃料电池汽车一般分为增程式和主驱式两种。

2、其中，在实际应用中，由于燃料电池汽车的类型越来越多、整车配备的辅助能源装置容量越来越小等原因，燃料电池汽车的结构和控制系统越来越复杂。并且，燃料电池汽车需要适用的运行工况也非常复杂。因此，如何制定一个动力性和经济性都满足整车需求的能量管理策略就变得尤为重要。

3、相关技术中，燃料电池汽车能量管理的方法，主要分为以下两种：第一是根据辅助电源不同的soc值，阶梯式的请求燃料电池输出不同的功率；第二是建立仿真模型，来计算燃料电池系统的输出功率。

4、然而，上述相关技术中的燃料电池汽车能量管理方法，对燃料电池系统输出功率的控制并不准确，在某些情况下无法满足整车在不同工况下的实际需求，可能影响整车的正常行驶。并且，上述能量管理方法会造成燃料电池系统的频繁启停或者辅助能源装置的过充、过放，降低了设备的使用寿命。

技术实现思路

1、本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本技术的第一个目的在于提出一种燃料电池汽车的能量管理方法，该方法可以根据车辆当前需求在一定范围内灵活的控制燃料电池系统的输出功率，以适应整车的实际需求。并且，避免了辅助电池过充过放以及燃料电池系统的频繁启停，保证了燃料电池与辅助能源装置的安全性。

3、本技术的第二个目的在于提出一种燃料电池汽车的能量管理装置。

4、本技术的第三个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

5、为达上述目的，本技术的第一方面提出了一种燃料电池汽车的能量管理方法，包括以下步骤：

6、实时检测燃料电池汽车的锂电池的荷电状态soc，在锂电池实时soc小于预设的开机soc时，向燃料电池控制器fcu发送开机指令；

7、在燃料电池系统fcs根据所述开机指令开机后，在每个周期内根据相邻的上一个周期内的整车平均功率和需要调整的充放电功率值，计算当前周期对所述fcs的需求功率，其中，所述需要调整的充放电功率值根据所述锂电池的实际soc与目标soc的差值确定；

8、根据所述需求功率控制所述fcs的输出功率，并基于所述周期，重复调整对所述fcs的需求功率，直至在满足所述fcs的关机条件之后控制所述fcs关机；

9、其中，在所述锂电池实时soc达到预设的fcs启停机的缓冲区间时，提前调整所述fcs的输出功率，直至所述锂电池实时soc达到预设的返回调整值。

10、可选地，在本技术的一个实施例中，所述当前周期对所述fcs的需求功率等于所述整车平均功率与所述充放电功率值的和，计算所述整车平均功率，包括：将任一周期内所述燃料电池汽车的电机功耗与锂电池制动回收电能的和，作为所述任一周期的整车功耗；将所述整车功耗除以所述周期的时长，获得所述任一周期内的整车平均功率。

11、可选地，在本技术的一个实施例中，计算所述锂电池的实际soc与目标soc的差值所需调整的充放电功率值，包括：计算上一个周期结束时刻的锂电池实时soc，与目标soc之间的差值；获取所述锂电池的额定电量；将所述差值乘以所述额定电量后，除以所述周期，以获得下一个周期内所述锂电池对所述fcs的需求功率的调整值。

12、可选地，在本技术的一个实施例中，所述fcs的关机条件，包括：所述锂电池实时soc大于预设的停机soc、整车停车和所述fcs发生故障，其中，锂电池soc的上限值＞所述停机soc＞所述开机soc＞锂电池soc的下限值。

13、可选地，在本技术的一个实施例中，所述在所述锂电池实时soc达到预设的fcs启停机的缓冲区间时，提前调整所述fcs的输出功率，包括：在所述锂电池实时soc达到所述锂电池soc的下限值对应的第一缓冲阈值时，提高所述fcs的输出功率，直至所述锂电池实时soc增长至所述锂电池soc的下限值对应的第一返回调整值；在所述锂电池实时soc达到所述停机soc对应的第二缓冲阈值时，降低所述fcs的输出功率，直至所述锂电池实时soc减小至所述停机soc对应的第二返回调整值。

14、可选地，在本技术的一个实施例中，所述在所述锂电池实时soc达到预设的fcs启停机的缓冲区间时，提前调整所述fcs的输出功率，还包括：根据所述锂电池的容量、所述fcs的输出功率变化范围和所述fcs的变载速率，设置所述第一缓冲阈值、所述第一返回调整值、所述第二缓冲阈值和所述第二返回调整值的取值。

15、可选地，在本技术的一个实施例中，所述在所述锂电池实时soc达到预设的fcs启停机的缓冲区间时，提前调整所述fcs的输出功率，还包括：根据所述锂电池的容量和所述周期的时长，确定在缓冲区间内fcs调整后的输出功率。

16、可选地，在本技术的一个实施例中，该方法还包括：根据所述锂电池的容量、所述fcs的变载速率、所述fcs的输出功率变化范围、所述fcs的峰值功率持续时间和所述燃料电池汽车的电机额定功率，确定所述周期的时长。

17、为达上述目的，本技术的第二方面提出了一种燃料电池汽车的能量管理装置，包括以下模块：

18、检测模块，用于实时检测燃料电池汽车的锂电池的荷电状态soc，并输入到计算模块，并且在锂电池实时soc小于预设的开机soc时，向燃料电池控制器fcu发送开机指令；计算模块，用于在燃料电池系统fcs根据所述开机指令开机后，在每个周期内根据相邻的上一个周期内的整车平均功率和需要调整的充放电功率值，计算当前周期对所述fcs的需求功率，其中，所述需要调整的充放电功率值根据所述锂电池的实际soc与目标soc的差值确定；

19、控制模块，用于根据所述需求功率控制所述fcs的输出功率，并基于所述周期，重复调整对所述fcs的需求功率，直至在满足所述fcs的关机条件之后控制所述fcs关机，其中，在所述锂电池实时soc达到预设的fcs启停机的缓冲区间时，提前调整所述fcs的输出功率，直至所述锂电池实时soc达到预设的返回调整值。

20、为了实现上述实施例，本技术第三方面还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述的燃料电池汽车的能量管理方法。

21、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本技术根据锂电池实际soc与目标soc的差值来调整燃料电池系统的输出功率，可以将锂电池的soc全程维持在一个相对较小的范围内波动，不仅保证燃料电池汽车在不同工况下的动力需求，也可避免锂电池过充过放等情况。本技术中vcu对fcu的需求功率不需要做分档，可以根据需求灵活变动，使燃料电池系统的输出功率可以从怠速到峰值功率内变化，更能适应整车的实际需求。本技术对电池系统的需求功率是在一个周期内调整一次，可避免燃料电池系统频繁变载对燃料电池性能、寿命的影响。本技术根据锂电池的soc控制燃料电池系统的启停机，通过增加缓冲区间可以减少燃料电池系统的启停次数，并进一步避免锂电池过充过放，提高燃料电池系统的动态响应能力和经济性。本技术的控制逻辑算法简单，在实际应用中易于实现，并且本方法可适用于锂电池容量、燃料电池系统功率和整车电机功率变化，以及辅助电源性能衰退等多种工况，丰富了可适用的范围。由此，本技术能够准确、灵活的控制燃料电池系统的输出功率以满足整车实际需求，并且保证了燃料电池与辅助能源装置的使用寿命，提高了设备的安全性。

22、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。