一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法与流程

本发明涉及新能源汽车能量管理，更具体地，涉及一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法。

背景技术：

1、氢燃料电池汽车被视为一种自带氢燃料发电机的电动车，其驱动力来源于车上的电动机，这使得氢燃料电池汽车在性能上可与传统汽车相媲美，同时其具有的零排放、补能快、燃料可再生等环保和高效优点越来越受到整车企业的重视。目前来看，氢燃料电池汽车的发展得到了政府、企业、高校和科研机构的大力推动，尽管目前其市场占有率相对较低，但随着技术的进步和基础设施的完善，预计未来氢燃料电池汽车将在全球范围内实现更广泛的应用和推广。作为搭载燃料电池可充电混合动力整车方案中，整车能量流的管理与分配至关重要，需要在兼顾动力性的同时做好氢燃料的经济性，同时结合氢燃料电池的固有特性（频繁变载会加速燃料电池衰减，影响其寿命）尽可能延长氢燃料电池的使用寿命，才能更好的推广氢燃料电池技术在整车搭载，提高市场占有率，进一步推动燃料电池的行业发展。

2、目前的氢燃料汽车能量管理策略主要分为恒温器策略、功率跟随策略以及各策略之间结合的复合策略。恒温器策略的实现是通过在整车固定soc区间段，让燃料电池系统按照固定功率进行工作（例如：如整车的soc在50%-60%区间，燃料电池系统输出功率为35kw，如整车的soc在60%-70%区间时，燃料电池系统输出功率为32kw）。恒温器策略虽然控制简单易于实现，且变载速率低，能够减小燃料电池系统的衰减速率，缺点一是对于整车工况无识别，无法对于复杂工况进行功率调节，如在爬坡时功率无法提升，容易造成整车功率不足，无法上坡，缺点二是在功率请求不高时，燃料电池系统持续大功率输出，无法使用整车插电充电优势，造成整车经济性较差，缺点三是氢气产生的能量对电池进行充电，再由电池放电进行使用，大大降低了氢气的利用率，增加了整车的氢耗。功率跟随策略的策略实现是整车vcu提供整车功率的实时需求，让燃料电池按照vcu功率需求进行工作（如当前整车功率需求35kw，则燃料电池系统提供35kw，如下一时刻需求32kw，则燃料电池系统提供32kw）。功率跟随策略虽然同样控制简单易于实现，动力性能好，不会出现爬坡无力的情况且氢气产生的能量被直接使用，提高了氢气利用率，但缺点是频繁的变载会大大地降低燃料电池的使用寿命，增加了燃料电池整车的全寿命的使用成本。

3、因此，亟需一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，以解决上述现有技术中的问题，能够识别特殊工况（上下坡和水平路面等），提供合适的燃料电池输出，确保动力性和经济性。

2、本发明提供了一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其中，包括：

3、步骤s1、确定整车工况，所述整车工况包括水平行驶工况、爬坡行驶工况或下坡行驶工况，若整车工况为水平行驶工况或爬坡行驶工况，则执行步骤s2-步骤s6，若整车工况为下坡行驶工况，则执行步骤s7；

4、步骤s2、根据整车工况，标定平均功率区间段和怠速功率；

5、步骤s3、判断当前平均功率区间段是否为燃料电池启动后的第一个平均功率区间段，若不是，则执行步骤s4和步骤s5，若是，则执行步骤s6；

6、步骤s4、计算上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率；

7、步骤s5、根据上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率与怠速功率的比较结果，确定燃料电池系统在当前平均功率区间段的输出功率；

8、步骤s6、燃料电池系统的输出功率为怠速功率；

9、步骤s7、根据整车功率请求确定燃料电池系统的输出功率。

10、如上所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其中，优选的是，所述步骤s1、确定整车工况，具体包括：

11、步骤s11、利用陀螺仪采集整车姿态数据；

12、步骤s12、整车fcu或整车vcu采集陀螺仪所采集的数据，判断整车姿态，其中，所述整车姿态包括水平状态、仰角状态或俯角状态；

13、步骤s13、根据整车姿态确定整车工况，其中，水平状态所对应的整车工况为水平行驶工况，仰角状态所对应的整车工况为爬坡行驶工况，俯角状态所对应的整车工况为下坡行驶工况。

14、如上所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其中，优选的是，所述步骤s2、根据整车工况，标定平均功率区间段和怠速功率，具体包括：

15、步骤s21、在整车工况为水平行驶工况时，根据整车情况标定平均功率区间段和怠速功率；

16、步骤s22、在整车姿态为爬坡行驶工况时，根据整车仰角，标定平均功率区间段和怠速功率，并且平均功率区间段随坡度增加而降低，怠速功率随坡度增加而增加。

17、如上所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其中，优选的是，所述步骤s4、计算上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率，具体包括：

18、在上一个平均功率区间段的开始到结束的时间段内，对整车需求功率进行积分，得到上一个平均功率区间段内的积分需求功率；

19、在平均功率区间段结束后，计算上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率为对应时间段内的积分需求功率。

20、如上所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其中，优选的是，所述步骤s5、根据上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率与怠速功率的比较结果，确定燃料电池系统在当前平均功率区间段的输出功率，具体包括：

21、若上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率大于对应工况的怠速功率，则燃料电池系统在当前平均功率区间段的输出功率为；

22、若上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率小于对应工况的怠速功率，则燃料电池系统在当前平均功率区间段的输出功率为怠速功率。

23、如上所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其中，优选的是，所述步骤s7、根据整车功率请求确定燃料电池系统的输出功率，具体包括：

24、若无整车功率请求，则燃料电池系统进行停机处理。

25、本发明提供一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，能够准确分析整车功率需求和燃料电池系统功率请求，确保在燃料电池系统变载速率不高的情况下满足整车需求功率，避免多余电量充入动力电池，造成氢气消耗量的增加和过程中充放电的损耗；减少正常工况下燃料电池系统的拉载速率，减小燃料电池的衰减速率，增加燃料电池的使用寿命，减小了全使用周期的成本；通过陀螺仪识别整车的姿态角，便于根据姿态角对策略进行调整，确定整车的功率需求，调整燃料电池系统的功率输出状态，达到特殊工况，在车辆的综合工况使用中，避免氢气给动力电池进行多余的充电，降低氢耗，减少用氢的成本；在车辆对动力输出要求较高且响应迅速的工况下，能够根据整车功率输出和响应速度，自主调节怠速功率和平均功率时间段，通过增加怠速来增加整车功率输出，减小平均功率时间段的时间来增加响应速度，避免动力不足的情况产生，保证了车辆的动力性。

技术特征：

1.一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤s1、确定整车工况，具体包括：

3.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤s2、根据整车工况，标定平均功率区间段和怠速功率，具体包括：

4.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤s4、计算上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率，具体包括：

5.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤s5、根据上一个平均功率区间段内的平均整车需求功率与怠速功率的比较结果，确定燃料电池系统在当前平均功率区间段的输出功率，具体包括：

6.根据权利要求1所述的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，其特征在于，所述步骤s7、根据整车功率请求确定燃料电池系统的输出功率，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，包括：确定整车工况；根据整车工况，标定平均功率区间段和怠速功率；判断当前平均功率区间段是否为燃料电池启动后的第一个平均功率区间段；计算上一个功率区间段内的平均整车需求功率；根据上一个功率区间段内的平均整车需求功率与怠速功率的比较结果，确定燃料电池系统在当前平均功率区间段的输出功率。本发明的氢燃料电池汽车的整车能量管理方法，能够识别特殊工况，提供合适的燃料电池输出，确保动力性和经济性；准确分析整车功率需求和燃料电池系统功率请求，确保在变载速率不高的情况下满足整车需求功率，避免多余电量充入动力电池，造成氢气消耗量的增加和过程中充放电的损耗。

技术研发人员：孙远,王家恒,江伟,彭新齐,李朝凯,潘亦尧,张扬,蔡文杰,王祥
受保护的技术使用者：安徽江淮汽车集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28