一种氢燃料电池车辆续航里程计算精度提高方法与流程

本发明属于燃料电池，特别是一种氢燃料电池车辆续航里程计算精度提高方法。

背景技术：

1、随着全世界节能减排和降低碳排放要求越来越高，作为清洁能源，氢燃料电池正在被推广应用于重型卡车等交通运输领域。尽管动力电池比氢燃料电池系统能量转化效率更高，但动力电池单位质量所携带能量远低于储氢系统与氢燃料电池系统单位质量所携带能量；在尚未形成市场化规模的情况下，氢燃料电池系统与储氢系统的成本远高于动力电池的成本，同时氢燃料电池系统的可靠性和功率输出动态响应速率均不如动力电池。由于重型卡车行驶时，车辆行驶动力需求功率高，所以为了综合考虑车辆成本和车辆续航里程，必须采用氢燃料电池系统与动力电池相结合的动力系统方案，二者优势互补，以满足现阶段重型卡车推广应用和市场运营需求。

2、氢燃料电池重型卡车运营特点是，商业运营车队就近建设加氢站，同时少量建设充电桩以备车辆试运营和故障救援等需求。在氢燃料电池重型卡车规模扩大时，商业运营车队不允许氢燃料电池重型卡车频繁到充电桩排队充电，氢燃料电池重型卡车只能借助氢燃料电池系统将储氢系统存储的氢气转化为电能驱动车辆行驶并适当补充到动力电池中。尽管从能量高效利用角度考虑，氢燃料电池系统输出电功率直接驱动车辆行驶是最高效的方式，并且不建议用氢燃料电池系统将储氢系统存储的氢气转化为电能并补充到动力电池中(因为动力电池充放电存在一定程度的能量效率损失)，但在车辆动力电池当前剩余电量不满100％且车辆行驶需求电功率低于氢燃料电池系统输出电功率时，不可避免的发生上述动力电池充电过程，尤其是在氢燃料电池重型卡车进行长距离重载运营时。

3、现阶段动力电池当前剩余电量估计是动力电池企业核心技术能力的体现，借鉴纯电动车辆的应用经验，动力电池企业建议氢燃料电池重型卡车定期到充电桩充电以校准动力电池当前剩余电量估计精度。很显然，动力电池企业的建议是氢燃料电池重型卡车商业运营车队所不能接受的、不可能低成本实现的，这就带来了氢燃料电池重型卡车动力电池当前剩余电量估计连续累积误差越来越大的问题。另外，随着使用时间变长，动力电池、氢燃料电池系统都会出现能量转化效率逐渐降低，进而导致氢燃料电池重型卡车续航里程逐渐缩短。由于氢燃料电池重型卡车商业运营车队非常关注车辆运营成本和车辆续航里程，因此在动力电池当前剩余电量估计连续累积误差越来越大的前提条件下，必须提出一种方法来提高氢燃料电池重型卡车车辆续航里程计算精度。

4、现有技术方案(cn110861507a)，公开了一种氢燃料电池车可续航里程的计算方法及装置，分别计算氢燃料电池在当前时刻的氢气消耗速率、氢气瓶在所述当前时刻的剩余可使用氢气量、所述氢燃料电池的氢气利用率；并获取氢燃料电池车在所述当前时刻的车速；最后，根据所述氢燃料电池在当前时刻的氢气消耗速率、所述氢气瓶在所述当前时刻的剩余可使用氢气量、所述氢燃料电池的氢气利用率以及所述氢燃料电池车在所述当前时刻的车速计算所述氢燃料电池车在所述当前时刻的可续航里程。

5、现有技术方案(cn113733919a)，提供了一种燃料电池汽车剩余续航里程计算方法，所述方法包括：上电读取所述燃料电池电动汽车上次下电时记录的整车能耗值和上次关机时燃料电池系统的效率值；根据所述整车储氢系统的实时状态，计算氢气剩余质量；根据所述整车燃料电池系统的实时状态，计算所述燃料电池系统效率值；根据所述氢气剩余质量和所述燃料电池系统效率值，计算剩余氢气可用能量；根据所述剩余氢气可用能量和所述高压电池的剩余能量，计算整车剩余能量和算整车实时能耗；根据所述整车实时能耗和所述整车剩余能量，计算整车续航里程；输出所述整车续航里程。

6、现有技术方案(cn114212004a)，公开了一种燃料电池汽车可续航里程的估算方法，步骤包括：识别当前工况，工况包括驾驶员风格和行驶工况；计算并存储当前工况下的每百公里氢耗δm0和每百公里电耗δsoe0；计算可用氢气的质量m；根据可用氢气的质量m、可用电量soe、当前工况下的每百公里氢耗δm0和每百公里电耗δsoe0计算可续航里程，其中，可用电量soe通过整车电池管理系统直接获取。

7、现有技术方案共同缺点是，现有技术都假设动力电池可用电量估计准确且直接从动力电池获取可用电量，现有技术都假设氢燃料电池系统效率计算准确知道且直接从氢燃料电池系统获取氢燃料电池系统的氢气向电能转换的转换效率。在氢燃料电池重型卡车运营场景下，显然两个假设是不满足的，车辆控制系统必须切合实际地计算动力电池当前可用电量、氢燃料电池系统的氢气向电能转换能力(每公斤氢气发电量)，而不是完全信赖动力电池提供的数据、氢燃料电池系统提供的数据。

技术实现思路

1、本发明是建立在现有技术方案基础之上的(采用当前车辆工况每百公里能量消耗量或者历史车辆工况每百公里能量消耗量均可)，所要解决的技术问题是提高动力电池当前可用电量计算精度、氢燃料电池系统的氢气向电能转换能力(每公斤氢气发电量)计算精度，以提高车辆续航里程计算精度。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

3、一种氢燃料电池车辆续航里程计算精度提高方法，包括以下步骤：

4、实时获取动力电池反馈的动力电池当前剩余电量；

5、根据动力电池当前剩余电量，确定相对应的动力电池当前剩余电量修正量；

6、将动力电池反馈的动力电池当前剩余电量和动力电池当前剩余电量修正量求和，获得修正后的动力电池当前剩余电量；

7、获取储氢系统计算的当前剩余氢气质量；

8、基于当前剩余氢气质量，计算修正后的氢燃料电池系统当前氢气向电能转化能力；

9、将储氢系统计算的当前剩余氢气质量与修正后的氢燃料电池系统当前氢气向电能转化能力相乘，获得当前储氢系统与燃料电池系统可输出电量；

10、将修正后的动力电池当前剩余电量与当前储氢系统与燃料电池系统可输出电量求和，得到当前车辆可利用的总电量；

11、获取当前车辆工况每百公里能量消耗量或者历史车辆工况每百公里能量消耗量；

12、将当前车辆可利用的总电量除以当前车辆工况每百公里能量消耗量或者历史车辆工况每百公里能量消耗量，获得当前车辆的续航里程。

13、在另一种方案中，所述续航里程计算精度提高方法，包括：

14、当车辆驱动电机需求电功率为零且车辆处于临时停车状态且动力电池当前剩余电量不满100％时，氢燃料电池系统保持运行状态，将氢气转化为电能且直接给动力电池充电时；

15、获取动力电池输入电功率和储氢系统单位时间氢气消耗质量，其中，所述动力电池输入电功率为氢燃料电池系统净输出电功率；

16、计算氢燃料电池系统净输出电功率与储氢系统单位时间氢气消耗质量的比值，所述比值为修正后的氢燃料电池系统当前氢气向电能转化能力。

17、可选的，根据动力电池当前剩余电量，确定相对应的动力电池当前剩余电量修正量，包括：

18、当车辆驱动电机需求电功率为零且车辆处于临时停车状态且动力电池当前剩余电量不满100％时，氢燃料电池系统保持运行状态；

19、根据动力电池当前剩余电量，获得第一预设时长内第一动力电池累计输入电量与第一预设时长内第一动力电池当前剩余电量变化量；

20、计算第一动力电池累计输入电量与第一动力电池当前剩余电量变化量的第一偏差值；

21、判断所述第一偏差值是否超过第一预设范围；

22、若是，则判定动力电池当前剩余电量估计不准确，将第一偏差值作为动力电池当前剩余电量修正量。

23、若否，则忽略第一偏差值。

24、可选的，根据动力电池当前剩余电量，确定相对应的动力电池当前剩余电量修正量，包括：

25、在氢燃料电池系统保持运行状态且车辆驱动电机需求功率不为零且车辆驱动电机需求电功率高于氢燃料电池系统输出电功率且动力电池处于持续稳定的被充电状态时；

26、根据动力电池当前剩余电量，获取获得第二预设时长内第二动力电池累计输入电量与第二预设时长内第二动力电池当前剩余电量变化量；

27、计算第二动力电池累计输入电量与第二动力电池当前剩余电量变化量的第二偏差值；

28、判断所述第二偏差值是否超过第二预设范围；

29、若是，则判定动力电池当前剩余电量估计不准确，将第二偏差值作为动力电池当前剩余电量修正量。

30、若否，则忽略第二偏差值。

31、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

32、本技术方案可以提高动力电池当前剩余电量计算精度，修正氢燃料电池系统当前的氢气向电能转化能力(每公斤氢气发电量)，从而提高氢燃料电池车辆续航里程计算精度，缓解氢燃料电池车辆(尤其是氢燃料电池重型卡车)的续航里程担忧，及时准确地提醒司机加注氢气。