一种燃料电池车辆的能量管理方法、系统及车辆与流程

本发明涉及车辆，具体而言，涉及一种燃料电池车辆的能量管理方法、系统及车辆。

背景技术：

1、燃料电池卡车是汽车行业为实现节能目标而发展的一项重要技术。燃料电池卡车具备动力电池和燃料电池系统两套能量系统。然而，燃料电池系统具有响应时间长、对环境温度敏感、频繁快速变载严重影响燃料电池寿命等问题，卡车具有运营工况多变、驾驶员行为多变等问题，因此，燃料电池系统和卡车两方面问题叠加，导致燃料电池卡车的运行效率低、运行成本高，还影响燃料电池的寿命。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，本技术提供了一种燃料电池车辆的能量管理方法、系统及车辆，以解决现有技术中燃料电池卡车运行效率低等问题。

2、为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：

3、第一方面，本技术实施例提供一种燃料电池车辆的能量管理方法，应用于所述燃料电池车辆的控制设备，所述方法包括：

4、获取所述燃料电池车辆的车辆运营分析数据，所述车辆运营分析数据包括：驱动功率修正系数、其他功率修正系数；

5、根据所述燃料电池车辆上驱动电机的母线电压、母线电流、所述燃料电池车辆的油门开度信息以及所述燃料电池车辆的车辆坡度信息，计算所述驱动电机的驱动功率；

6、根据所述燃料电池车辆上动力电池的母线电压、其他耗能系统的耗能信息，计算所述其他耗能系统的耗能功率；

7、根据所述燃料电池车辆的车辆行驶模式、所述驱动功率修正系数和所述其他功率修正系数，对所述驱动电机的驱动功率以及所述耗能功率进行加权修正，确定所述燃料电池车辆的目标车辆需求功率；

8、根据所述燃料电池车辆上动力电池的当前荷电状态值、所述目标车辆需求功率、所述车辆行驶模式，确定所述燃料电池车辆上燃料电池的电堆需求功率；

9、根据所述电堆需求功率，控制所述燃料电池进行功率输出。

10、可选地，所述根据所述燃料电池车辆上驱动电机的母线电压、母线电流、所述燃料电池车辆的油门开度信息以及所述燃料电池车辆的车辆坡度信息，计算所述驱动电机的驱动功率，包括：

11、根据所述燃料电池车辆上驱动电机的母线电压、母线电流，计算所述驱动电机的实际功率；

12、根据所述油门开度信息以及所述车辆坡度信息，计算所述驱动电机的修正功率；

13、根据所述驱动电机的实际功率和修正功率，计算所述驱动电机的驱动功率。

14、可选地，所述其他耗能系统包括：空调系统、转向系统、制动系统以及车载低压系统，所述其他耗能系统的耗能信息包括：所述空调系统的能耗电流、所述转向系统的能耗电流、所述制动系统的能耗电流以及车载低压系统的能耗电流；所述根据所述燃料电池车辆上动力电池的母线电压、其他耗能系统的耗能信息，计算所述其他耗能系统的耗能功率，包括：

15、根据所述动力电池的母线电压、所述空调系统的能耗电流、所述转向系统的能耗电流、所述制动系统的能耗电流以及车载低压系统的能耗电流，计算所述其他耗能系统的耗能功率。

16、可选地，所述根据所述燃料电池车辆上动力电池的当前荷电状态值、所述目标车辆需求功率、所述车辆行驶模式，确定所述燃料电池车辆上燃料电池的电堆需求功率，包括：

17、若所述目标车辆需求功率大于燃料电池的电堆输出功率，则确定燃料电池的最大输出功率作为所述电堆需求功率；

18、若所述目标车辆需求功率小于或等于所述燃料电池的电堆输出功率，则确定燃料电池的最高效输出功率作为所述电堆需求功率。

19、可选地，所述车辆运营分析数据还包括：荷电状态修正系数、车辆运营工况类型；所述方法还包括：

20、根据所述荷电状态修正系数，对所述动力电池的目标荷电状态值进行修正；

21、根据所述车辆运营工况类型，确定所述燃料电池车辆的目标运营工况，所述目标运营工况用于指示所述燃料电池车辆是否处于重载短途运输工况。

22、可选地，所述根据所述电堆需求功率，控制所述燃料电池进行功率输出之前，所述方法还包括：

23、根据预设功率变速间隔内多个历史时刻所述燃料电池的历史电堆需求功率以及所述多个历史时刻对应的加权值，对当前时刻所述燃料电池的电堆需求功率进行滤波处理。

24、可选地，所述车辆运营分析数据还包括：最优能量回收档位信息；所述方法还包括：

25、根据所述燃料电池车辆上驱动电机的当前运行模式，计算所述驱动电机的需求扭矩，所述当前运行模式为：启动模式、蠕行模式、油门驱动模式、定速巡航模式、制动能量回收模式，或车辆跛行模式；

26、根据所述最优能量回收档位信息，对所述需求扭矩进行修正；

27、根据预设权值参数，对修正后的当前时刻的需求扭矩和预设历史时刻的历史需求扭矩进行加权运算，得到所述驱动电机的目标扭矩；

28、根据所述目标扭矩，对所述驱动电机进行控制。

29、可选地，所述根据所述燃料电池车辆上驱动电机的当前运行模式，计算所述驱动电机的需求扭矩，包括：

30、若所述当前运行模式为启动模式，对所述动力电池和所述燃料电池进行高压自检，并在所述燃料电池车辆处于静止转态时，确定所述需求扭矩为预设最小扭矩；

31、若所述当前运行模式为蠕行模式，根据所述驱动电机的初始扭矩和反馈扭矩之和，计算所述需求扭矩，所述初始扭矩为车辆空载以预设蠕行目标车速进行蠕行的扭矩，所述反馈扭矩为当前车速与所述蠕行目标车速的差计算的实时反馈扭矩；

32、若所述当前运行模式为油门驱动模式，则根据所述燃料电池车辆在当前装载模式下所述驱动电机的预设最大扭矩，以及所述油门开度信息，计算所述需求扭矩，所述当前装载模式为：空载模式、半载模式或者满载模式；

33、若所述当前运行模式为定速巡航模式，则根据所述燃料电池车辆的当前车速和预设巡航车速的偏差，计算所述需求扭矩；

34、若所述当前运行模式为制动能量回收模式，根据所述燃料电池车辆的当前车速和制动开度信息，查表得到所述需求扭矩，或者，根据所述燃料电池车辆的当前车速和预设能量回收档位，查表得到所述需求扭矩；

35、若所述当前运行模式为车辆跛行模式，则根据所述燃料电池车辆的当前车速、预设最高车速、所述驱动电机的预设最大扭矩和实时转速，计算所述需求扭矩。

36、第二方面，本技术实施例提供一种燃料电池车辆的能量管理系统，所述能量管理系统包括：控制设备、动力电池、燃料电池、驱动电机控制系统、变速箱的控制系统、其他耗能系统；

37、所述控制设备分别连接所述动力电池、所述燃料电池、所述驱动电机控制系统、所述变速箱的控制系统、所述其他耗能系统，所述控制设备用于执行上述第一方面任一所述的能量管理方法。

38、第三方面，本技术实施例提供一种燃料电池车辆，所述燃料电池车辆包括：车辆本体，以及设置在所述车辆本体上的上述第二方面所述的能量管理系统。

39、相对于现有技术而言，本技术具有以下有益效果：

40、本技术提供了一种燃料电池车辆的能量管理方法、系统及车辆。该方法通过获取燃料电池车辆的车辆运营分析数据，车辆运营分析数据包括：驱动功率修正系数、其他功率修正系数；根据燃料电池车辆上驱动电机的母线电压、母线电流、燃料电池车辆的油门开度信息以及燃料电池车辆的车辆坡度信息，计算驱动电机的驱动功率；根据燃料电池车辆上动力电池的母线电压、其他耗能系统的耗能信息，计算其他耗能系统的耗能功率；根据燃料电池车辆的车辆行驶模式、驱动功率修正系数和其他功率修正系数，对驱动电机的驱动功率以及耗能功率进行加权修正，确定燃料电池车辆的目标车辆需求功率；根据燃料电池车辆上动力电池的当前荷电状态值、目标车辆需求功率、车辆行驶模式，确定燃料电池车辆上燃料电池的电堆需求功率；根据电堆需求功率，控制燃料电池进行功率输出。从而，在保证车辆行驶功率需求的同时，合理控制燃料电池的发电功率与驱动电机的输出功率，使得车辆运行更加高效，降低运行成本，延长了燃料电池的寿命。