燃料电池发动机的活化控制方法、活化控制装置与流程

1.本发明涉及燃料电池汽车技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池发动机的活化控制方法、活化控制装置。


背景技术：

2.燃料电池发动机搭载于整车环境下，由于车用工况频繁变化，导致燃料电池发动机功率变换频繁，研究表明频繁变化的负载会导致燃料电池电堆性能衰减。故需定期对燃料电池发动机进行固定工况稳态活化操作。但当前所有燃料电池发动机活化方案均通过台架搭载，燃料电池发动机随整车需求功率运行，燃料电池发动机完全由驾驶员的操控意志控制，在这种情况下，燃料电池发动机的运行并不平稳，依然存在燃料电池电堆性能衰减的问题。
3.针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种燃料电池发动机的活化控制方法、活化控制装置，以至少解决燃料电池电堆性能衰减的技术问题。
5.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃料电池发动机的活化控制方法，包括：获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率；将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果；基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业。
6.可选地，基于比较结果生成控制指令集，包括：判断比较结果是否满足预设条件；如果是，生成控制指令集中的第一目标控制指令，第一目标控制指令用于控制燃料电池发动机在第一预设时间段内以第一预设功率进行活化作业；如果否，生成控制指令集中的第二目标控制指令，第二目标控制指令用于控制燃料电池发动机在第二预设时间段内以第二预设功率进行活化作业。
7.可选地，方法还包括：获取燃料电池发动机的第一运行时间；在第一运行时间满足第一预设条件的情况下，获取当前动力电池的实际soc值；基于实际soc值和整车需求功率，控制燃料电池发动机执行预置活化工况。
8.可选地，基于实际soc值和整车需求功率，控制燃料电池发动机执行预置活化工况，包括：判断整车需求功率是否满足第二预设条件；在整车需求功率满足第二预设条件的情况下，判断实际soc值是否满足第三预设条件；在实际soc值满足第三预设条件的情况下，持续获取预设时间内的整车需求功率；判断整车需求功率是否仍然满足第二预设条件；如果是，控制燃料电池发动机执行预置活化工况。
9.可选地，燃料电池发动机执行预置活化工况之后，包括：获取整车需求功率；根据整车需求功率判断燃料电池发动机是否执行完成预置活化工况；如果是，控制燃料电池发
动机退出预置活化工况，且控制活化操作计时器将之前记录的第二运行时间的信息清零。
10.可选地，方法还包括：如果否，控制燃料电池发动机退出预置活化工况，且控制活化操作计时器继续对第二运行时间的信息进行记录。
11.可选地，根据整车需求功率判断燃料电池发动机是否执行完成预置活化工况，包括：判断整车需求功率是否仍然满足第二预设条件；在整车需求功率仍然满足第二预设条件的情况下，控制燃料电池发动机执行完成预置活化工况。
12.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种燃料电池发动机整车搭载行驶的活化控制装置，包括：获取单元，用于获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率；比较单元，用于将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果；生成单元，基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业。
13.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，该计算机程序被设置为运行时控制执行上述的活化控制方法。
14.根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，处理器通过计算机程序执行上述的活化控制方法。
15.在本发明实施例中，通过获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率，将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果，基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业。采用该活化控制方法，在不影响驾驶员正常驾驶的情况下，实现燃料电池发动机的自身活化模式操作，解决了燃料电池电堆性能衰减的问题，并通过以维持整车soc平衡为目标，对活化模式工作条件进行设定，保证了车辆soc平衡。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1是根据本发明的一种可选的燃料电池发动机的活化控制方法的第一实施例的流程示意图；
18.图2是根据本发明的一种可选的燃料电池发动机的活化控制方法的第二实施例的流程示意图；
19.图3是根据本发明的一种可选的燃料电池发动机的活化控制方法的第三实施例的流程示意图；
20.图4是根据本发明的燃料电池发动机执行预置活化工况的工作原理图；
21.图5是根据本发明的一种可选的燃料电池发动机的活化控制方法的第四实施例的流程示意图；
22.图6是根据本发明实施例的一种可选的燃料电池发动机的活化控制装置的结构框图。
具体实施方式
23.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
24.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
25.根据本发明实施例，提供了一种燃料电池发动机的活化控制方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
26.图1是根据本技术的燃料电池发动机的活化控制方法的第一实施例的流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
27.步骤s102，获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率；
28.步骤s104，将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果；
29.步骤s106，基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业。
30.通过上述步骤，在不影响驾驶员正常驾驶的情况下，实现燃料电池发动机的自身活化模式操作，解决了燃料电池电堆性能衰减的问题，并通过以维持整车soc平衡为目标，对活化模式工作条件进行设定，保证了车辆soc平衡。
31.可选地，如图2所示为本技术的燃料电池发动机的活化控制方法的第二实施例的流程示意图，方法包括以下步骤：
32.s202，判断比较结果是否满足预设条件；
33.s204，如果是，生成控制指令集中的第一目标控制指令，第一目标控制指令用于控制燃料电池发动机在第一预设时间段内以第一预设功率进行活化作业；
34.s206，如果否，生成控制指令集中的第二目标控制指令，第二目标控制指令用于控制燃料电池发动机在第二预设时间段内以第二预设功率进行活化作业。
35.在本实施例中，预设条件设置为整车需求功率大于活化需求功率，第一预设时间段设置为30s，第二预设时间段设置为30s～60s的范围内，其具体值由计算得到。如图4所示为本技术的燃料电池发动机执行预置活化工况的工作原理图，具体地，当整车需求功率与活化需求功率满足整车需求功率大于活化需求功率时，根据燃料电池发动机的实际活化需求功率，控制燃料电池发动机在30s内以预置的1、2、3、9、10等第一预设功率进行活化作业。
当整车需求功率与活化需求功率不满足整车需求功率大于活化需求功率时，根据燃料电池发动机的实际活化需求功率，控制燃料电池发动机第二预设时间段内以预置的4、5、6、7、8等第二预设功率进行活化作业。
36.可选地，如图3所示为本技术的燃料电池发动机的活化控制方法的第三实施例的流程示意图，方法包括以下步骤：
37.s302，获取燃料电池发动机的第一运行时间；
38.s304，在第一运行时间满足第一预设条件的情况下，获取当前动力电池的实际soc值；
39.s306，基于实际soc值和整车需求功率，控制燃料电池发动机执行预置活化工况。
40.在本实施例中，第一预设条件设置为第一运行时间t1＞t0，其中，t0表示活化操作时间阈值，t0的值由台架测试过程中测试经验数据确定，例如，可将t0设置为100小时。在台架采集到燃料电池发动机的第一运行时间t1超过100小时的情况下，则判定燃料电池发动机需要进行活化操作，即需要执行预置活化工况。这样能够使燃料电池发动机的核心部件的电堆性能适当提升。
41.可选地，基于实际soc值和整车需求功率，控制燃料电池发动机执行预置活化工况，包括：判断整车需求功率是否满足第二预设条件，在整车需求功率满足第二预设条件的情况下，判断实际soc值是否满足第三预设条件，在实际soc值满足第三预设条件的情况下，持续获取预设时间内的整车需求功率，判断整车需求功率是否仍然满足第二预设条件，如果是，控制燃料电池发动机执行预置活化工况。在本实施例中，第二预设条件设置为当前整车需求功率pact处于高速功率需求阈值下限pv1与高速功率阈值上限pv2之间，其中，高速功率需求阈值下限pv1与高速功率阈值上限pv2根据实际需求设置，例如可将高速功率需求阈值下限pv1设置为整车在平直道路上以80km/h行驶时所对应的稳定运行功率如20kw，而可将高速功率阈值上限pv2设置为整车在平直道路上以120km/h行驶时所对应的稳定运行功率如40kw。第三预设条件设置为当前整车实际soc值需要高于soc1阈值下限，其中esoc1所对应的动力电池能量需要满足：当燃料电池发动机进行低于整车需求功率活化操作过程中(即燃料电池发动机在30s内以预置的1、2、3、9、10等第一预设功率进行活化作业的过程)，动力电池能够驱动车辆行车且不会出现动力电池馈电的情况，即esoc1能量需高于图2中阴影部分s1的能量，具体地，soc1阈值下限依据电池容量可定义为70％等较高soc值。当整车需求功率pact处于高速功率需求阈值下限pv1与高速功率阈值上限pv2之间，且在预设时间t内依然维持上述状态，即判定车辆当前处于高速稳定行驶工况下，并具备活化模式激活条件，此时燃料电池发动机将进行活化操作。其中，t可设置为超过5min。这样能够确保燃料电池发动机可以执行预置活化工况。
42.可选地，燃料电池发动机执行预置活化工况之后，包括：获取整车需求功率，根据整车需求功率判断燃料电池发动机是否执行完成预置活化工况，如果是，控制燃料电池发动机退出预置活化工况，且控制活化操作计时器将之前记录的第二运行时间的信息清零。这样能够保证燃料电池发动机在预设时间段内执行完成预置活化工况，从而有利于回复燃料电池的电堆性能。
43.可选地，方法还包括：如果否，控制燃料电池发动机退出预置活化工况，且控制活化操作计时器继续对第二运行时间的信息进行记录。
44.如图5是根据本技术的一种可选的燃料电池发动机的活化控制方法的第四实施例的流程示意图，首先，燃料电池发动机跟随整车需求功率运行，当燃料电池发动机的第一运行时间t1＞t0时，判断是否满足pact＞pv1 andpact＜pv2 and soc＞soc1and t＞t1，其中，t1设置为5min，如果是，燃料电池发动机将不跟随整车需求功率运行，此时对燃料电池发动机进行活化操作，具体地，将燃料电池发动机的功率从低功率至高功率等分成若干功率段，如图4中所示的1-10功率段，每个功率段运行30s或60s时间。其中活化需求功率低于整车需求功率时，如图4中1，2，3，9，10所示活化需求功率，此时燃料电池发动机以1，2，3，9或10的功率运行30s，通过活化操作计时器计时，在30s内若出现整车需求功率pact不满足pact＞pv1 and pact＜pv2的情况，则燃料电池发动机退出活化操作，但活化操作计时器t不需要将之前记录的第二运行时间的信息清零。当活化需求功率高于整车需求功率时，如图4中4，5，6，7，8所示活化需求功率，此时燃料电池发动机以4，5，6，7或8的功率运行第二运行时间t2，t2通过计算得到。具体地，如图4所示，对与1-3所示的活化需求功率段所对应的整车需求功率段进行时间积分，并减去1-3所示的活化需求功率段与时间的积分，即为图1中s1面积。并通过设定pv2以上活化需求功率段的积分面积为s2，其中s2＝2*s1，求得与4，5，6，7，8等功率所对应的运行时间t2，第二运行时间t2遵循如下公式：
[0045][0046]
具体地，通过s2＝2*s1，求得t2，当计算得到t2＜30s时，若燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率进行活化作业，则控制燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率运行30s。当计算得到30s＜t2＜60s时，若燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率进行活化作业，则控制燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率运行t2s。当计算得到t2＞60s时，若燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率进行活化作业，则控制燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率运行60s。当燃料电池发动机以1，2，3，9，10的功率进行活化作业时，若整车需求功率pact一直满足pact＞pv1 and pact＜pv2，则当活化计时器所计时的第二运行时间为30s时，燃料电池发动机执行完成预置活化工况，即燃料电池发动机活化操作完成，此时活化操作计时器将之前记录的第二运行时间的信息清零(即图5中的归零活化操作计时器t2)。当燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率进行活化作业时，则控制燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率运行第二运行时间t2，当活化计时器所计时的第二运行时间为t2时，燃料电池发动机执行完成预置活化工况，即燃料电池发动机活化操作完成，此时活化操作计时器将第二运行时间清零(即图5中的归零活化操作计时器t2)。这样控制燃料电池发动机执行预置活化工况，可保证车辆soc平衡，并且在燃料电池发动机执行完一个预置活化工况循环时动力电池的soc还有可能上升(如当燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率运行第二运行时间t2时，由于以4，5，6，7，8的功率运行时，4，5，6，7，8所示的活化需求功率段与时间t的积分面积实际是高于s1的，高于s1的这部分能量能够给动力电池充电，所以当燃料电池发动机以4，5，6，7，8的功率运行完成一个循环时，能够使得动力电池的soc上升)。
[0047]
可选地，根据整车需求功率判断燃料电池发动机是否执行完成预置活化工况，包括：判断整车需求功率是否仍然满足第二预设条件，在整车需求功率仍然满足第二预设条件的情况下，确定燃料电池发动机执行完成预置活化工况。这样能够保证燃料电池发动机
是在稳定的固态工况下运行，进一步保证了燃料电池发动机执行完成预置活化工况后可以回复燃料电池的电堆性能。
[0048]
根据本技术的另一个具体实施例，还提供了一种燃料电池汽车，其中，燃料电池汽车包括燃料电池发动机和动力电池，上述实施例中的活化控制方法可以应用于燃料电池汽车的燃料电池发动机。在本实施例中，通过获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率，将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果，基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业，这样能够在不影响驾驶员正常驾驶的情况下，实现燃料电池发动机的自身活化模式操作，解决了燃料电池电堆性能衰减的问题，并通过以维持整车soc平衡为目标，对活化模式工作条件进行设定，保证了燃料电池汽车的soc平衡。
[0049]
根据本技术的另一个具体实施例，还提供了一种燃料电池发动机的活化控制装置，如图6所示是燃料电池发动机的活化控制装置的结构框图，包括：获取单元42、比较单元44和生成单元46。获取单元42用于获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率。比较单元44用于将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果。生成单元46的作用是基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业。
[0050]
在本实施例中，燃料电池发动机的活化控制装置通过获取整车需求功率、燃料电池发动机的活化需求功率，将活化需求功率与整车需求功率进行比较，获得比较结果，基于比较结果生成控制指令集，控制指令集用于控制燃料电池发动机执行预置活化工况，其中，预置活化工况包括在预设时间段内燃料电池发动机以预设功率进行活化作业，能够在不影响驾驶员正常驾驶的情况下，实现燃料电池发动机的自身活化模式操作，解决了燃料电池电堆性能衰减的问题，并通过以维持整车soc平衡为目标，对活化模式工作条件进行设定，保证了车辆soc平衡。
[0051]
根据本技术的另一个具体实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述实施例中的活化控制方法的步骤。
[0052]
根据本技术的另一个具体实施例，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例中的活化控制方法的步骤。
[0053]
采用本技术的活化控制方法，燃料电池发动机执行预置活化工况时，需实时监测工况变化，当实际驱动功率不满足高速稳定运行工况条件(即整车需求功率pact不满足pact＞pv1 and pact＜pv2)时，燃料电池发动机需退出预置活化工况，进入正常控制模式。通过实时计算整车需求功率与预置活化工况能量差值，能够保证soc能量平衡或轻微上升。其中，判断燃料电池发动机是否需进行活化操作，除了通过上述实施例中的燃料电池发动机的第一运行时间超过活化操作时间阈值t0来判断，也可通过对比电压衰减百分比判断是否需进入活化操作，具体地，当电压衰减百分比超过一定阈值时，确定燃料电池发动机需进行活化操作。判断燃料电池发动机是否满足活化模式激活条件(活化模式激活条件即燃料电池发动机可以执行预置活化工况)，除了通过上述实施例中的通过整车需求功率处于高速功率需求阈值下限pv1与高速功率阈值上限pv2之间来判断，也可通过整车进入巡航模式
来判断，当车辆进入自适应巡航或定速巡航模式时，确定燃料电池发动机满足活化模式激活条件，也可通过识别车辆车速，当实际车速处于一定速度区间范围，(如80km/h～120km/h)并维持一定时间，判定燃料电池发动机满足活化模式激活条件。
[0054]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0055]
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0056]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
[0057]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0058]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0059]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0060]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。