氢燃料车辆氢电能量管理方法、系统及机动车辆与流程

本发明涉及车辆控制，具体为氢燃料车辆氢电能量管理方法、系统及机动车辆。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、氢燃料车辆中，将氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机，质子可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。

3、氢燃料车辆以压缩的氢气为燃料，相较于充电而言，燃料的成本较高，因此需要在氢燃料车辆运行过程中，回收可用的氢电能量以减少燃料占用的成本。而现有技术针对氢燃料车辆的氢电能量管理过程中，通常根据动力电池当前的不同soc区间输出对应的燃料功率，所述输出的功率是几个固定值，难以与车辆的实际工况相匹配，存在不合理的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供氢燃料车辆氢电能量管理方法、系统及机动车辆，考虑了氢电模式下整车平均运行功率需求、氢电模式下的制动和滑行能量回收、氢/电模式下的动力电池soc控制以及司机的驾驶行为等因素，使氢电能量管理的过程更加贴近实际工况。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供氢燃料车辆氢电能量管理方法，包括以下步骤：

4、在当前时段获取车辆动力电池和燃料电池对应的电压和电流，得到动力电池和燃料电池对应的平均功率，两者的和为车辆实际运行功率和下一时段的需求响应功率；

5、根据加速踏板和制动踏板在设定时间段内的启动次数确定驾驶行为，根据当前工况下车辆电机的扭矩得到驾驶行为对应的等级，确定驾驶行为对能量回收的影响情况，根据动力电池当前soc值确定能量回收的限制范围，得到最大的制动扭矩和滑行扭矩，以及最佳的回收扭矩；

6、根据设定周期内车辆的路线确定行驶里程，得到对应周期内预测的so c变化趋势，根据soc变化趋势确定车辆返回指定地点的剩余soc范围。

7、进一步的，车辆上电产生位移，获得车速信号的所在时间当前时刻t0，下一时刻为t1，最终时刻为tn。

8、进一步的，在tn～t(n+1)时段内得到动力电池平均功率pbn和燃料电池平均功率pfn，两者的和为整车需求功率pn和下一时段(t(n+1)～t(n+2))的需求响应功率。

9、进一步的，根据加速踏板和制动踏板在设定时间段内的启动次数确定驾驶行为，具体为：

10、当加速踏板在设定时间段内，每出现一次动作幅度超过加速踏板全部行程的30％，记录一次急加速行为；

11、当制动踏板在设定时间段内，每出现一次动作幅度超过制动踏板全部行程的30％，记录一次急减速行为。

12、进一步的，根据动力电池当前soc值确定能量回收的限制范围，具体为：获取动力电池发出的soc信号；

13、当soc>z时，无回收能量；

14、当y≤soc≤z时，制动能量回收受到动力电池允许的最大充电电流制约；

15、当soc<x时，制动能量回收不受动力电池允许的最大充电电流制约；

16、其中，0<x<y<z<100。

17、进一步的，根据设定周期内车辆的路线确定行驶里程，得到对应周期内预测的soc变化趋势，根据soc变化趋势确定车辆返回指定地点的剩余soc范围，具体为：

18、获取当前时刻和设定的换班时刻，通过车辆在设定班次中的路线确定每个班次的行驶里程；

19、基于稳态修正模型，确定车辆在达到设定的换班时刻或设定的行驶里程之前，输出的功率被限制，确定车辆返回指定地点的剩余soc范围。

20、本发明的第二个方面提供实现上述方法的系统，包括；

21、整车控制器与动力电池系统控制器和燃料电池控制器通讯连接，被配置为：在当前时段获取车辆动力电池和燃料电池对应的电压和电流，得到动力电池和燃料电池对应的平均功率，两者的和为车辆实际运行功率和下一时段的需求响应功率；

22、整车控制器还被配置为：根据加速踏板和制动踏板在设定时间段内的启动次数确定驾驶行为，根据当前工况下车辆电机的扭矩得到驾驶行为对应的等级，确定驾驶行为对能量回收的影响情况，根据动力电池当前soc值确定能量回收的限制范围，得到最大的制动扭矩和滑行扭矩，以及最佳的回收扭矩；

23、整车控制器还被配置为：根据设定周期内车辆的路线确定行驶里程，得到对应周期内预测的soc变化趋势，根据soc变化趋势确定车辆返回指定地点的剩余soc范围。

24、本发明的第三个方面提供一种机动车辆，搭载了上述系统。

25、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

26、1、考虑了氢电模式下整车平均运行功率需求、氢电模式下的制动和滑行能量回收、氢/电模式下的动力电池soc控制以及司机的驾驶行为等因素，使氢电能量管理的过程更加贴近实际工况。

27、2、基于识别到的工况进行功率预测，满足整车基本需求，避免燃料电池输出功率过低，动力电池soc持续下降，并且避免燃料电池输出功率过多，造成转化损耗浪费。

技术特征：

1.氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，车辆上电产生位移，获得车速信号的所在时间当前时刻t0，下一时刻为t1，最终时刻为tn。

3.如权利要求2所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，在tn～t(n+1)时段内得到动力电池平均功率pbn和燃料电池平均功率pfn，两者的和为整车需求功率pn和下一时段(t(n+1)～t(n+2))的需求响应功率。

4.如权利要求1所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，根据加速踏板和制动踏板在设定时间段内的启动次数确定驾驶行为，包括，当加速踏板在设定时间段内，每出现一次动作幅度超过加速踏板全部行程的30％，记录一次急加速行为。

5.如权利要求1所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，还包括，当制动踏板在设定时间段内，每出现一次动作幅度超过制动踏板全部行程的30％，记录一次急减速行为。

6.如权利要求1所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，根据动力电池当前soc值确定能量回收的限制范围，具体为：

7.如权利要求1所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，根据设定周期内车辆的路线确定行驶里程，得到对应周期内预测的soc变化趋势，根据soc变化趋势确定车辆返回指定地点的剩余soc范围，包括：获取当前时刻和设定的换班时刻，通过车辆在设定班次中的路线确定每个班次的行驶里程。

8.如权利要求1所述的氢燃料车辆氢电能量管理方法，其特征在于，根据设定周期内车辆的路线确定行驶里程，得到对应周期内预测的soc变化趋势，根据soc变化趋势确定车辆返回指定地点的剩余soc范围，还包括：基于稳态修正模型，确定车辆在达到设定的换班时刻或设定的行驶里程之前，输出的功率被限制，确定车辆返回指定地点的剩余soc范围。

9.实现权利要求1-8任一项所述氢燃料车辆氢电能量管理方法的系统，其特征在于，包括：

10.一种机动车辆，其特征在于，搭载了如权利要求9所述的氢燃料车辆氢电能量管理系统。

技术总结
本发明涉及氢燃料车辆氢电能量管理方法、系统及机动车辆，包括以下步骤：在当前时段获取车辆动力电池和燃料电池对应的电压和电流，得到动力电池和燃料电池对应的平均功率，两者的和为车辆实际运行功率和下一时段的需求响应功率；根据加速踏板和制动踏板在设定时间段内的启动次数确定驾驶行为，根据当前工况下车辆电机的扭矩得到驾驶行为对应的等级，确定驾驶行为对能量回收的影响情况，根据动力电池当前SOC值确定能量回收的限制范围，得到最大的制动扭矩和滑行扭矩，以及最佳的回收扭矩；根据设定周期内车辆的路线确定行驶里程，得到对应周期内预测的SOC变化趋势，根据SOC变化趋势确定车辆返回指定地点的剩余SOC范围。

技术研发人员：齐洪磊,刘康,王波,陈振国,王丙虎,岳跃腾
受保护的技术使用者：中通客车股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8