一种燃料电池汽车能量管理的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池技术领域，具体为一种燃料电池汽车能量管理的方法及系统，本方法包括根据车辆起点至终点间各路段预计的信息，得出起点至终点间车辆通过某路段长度时所需要消耗的能量和时间，再进行积分，得出能量消耗与运行时间之间的预测曲线，通过可用电量上下限得出随时间的最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线，通过路径遍历算法计算起点至终点间的最优能量累积曲线，得出该路径燃料电池的期望运行工况曲线，通过所述该路径燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率；通过本方法实现在满足整体运行工况能量需求的前提下，实现燃料电池系统的功率需求低，同时因为该运行功率变化平缓，将获得更优的氢耗和更长的系统寿命。和更长的系统寿命。和更长的系统寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池汽车能量管理的方法及系统


[0001]本专利技术涉及燃料电池
，具体为一种燃料电池汽车能量管理的方法及系统。

技术介绍

[0002]燃料电池汽车目前主要为燃料电池系统和动力电池系统构成的电
‑
电混合的混合动力系统。根据整车功率平衡的关系，整车需求功率=燃料电池系统功率+动力电池功率。能量管理策略如何分配燃料电池系统的功率和动力电池的功率，对于车辆的动力性、经济性、寿命等影响很大。
[0003]车辆运行时的瞬时需求功率变化范围很宽，且变化非常频繁。通过整车能量管理策略分配给燃料电池系统的功率需求如果频繁变化会对燃料电池的寿命有较大负面影响。在满足寿命的前提下，同时又能改善燃料经济性对车辆的全生命周期成本影响很大。
[0004]现有的能量管理方法，有功率跟随模式，该模式存在着燃料电池系统功率变化过于频繁，严重影响燃料电池系统寿命；整车有大功率请求时，燃料电池经常工作到高功率低效率区，未能很好的利用动力电池的储能特性，经济性方面不够理想。还有根据动力电池的荷电状态SOC来调节燃料电池系统输出功率的模式，该模式下燃料电池的功率输出变化较为平缓，改善了燃料电池系统的寿命，但是因为和整车需求功率没有较强的相关性，导致经济性不佳。而且上述这些能量管理方法，都属于瞬时能量管理的方法，难以从整段驾驶工况的全程功率需求上来实现经济性的全局优化。且车辆的实际运行情况，随时都在变化，受影响因素非常多，难以准确预测。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种燃料电池汽车能量管理的方法及系统，以解决目前燃料电池功率控制不精准的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一方面，本专利技术提供一种燃料电池汽车能量管理的方法，包括：根据车辆起点至终点间各路段预计的平均车速信息、车重信息、滚阻系数、风阻特性、风力及风向信息和海拔变化信息，得出起点至终点间车辆通过某路段长度时所需要消耗的能量和时间；通过对起点至终点间各路段长度所需要消耗的能量进行积分，得出起点至终点间整条路径的能量消耗与运行时间之间的预测曲线；在所述预测曲线的基础上，通过可用电量上下限得出随时间的最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线；通过路径遍历算法计算起点至终点间的最优能量累积曲线，所述最优能量累积曲线符合在最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线之间，且长度最短；对所述最优能量累积曲线进行求导得曲线，并将该曲线各时刻的斜率进行连接，
得出该路径燃料电池的期望运行工况曲线；通过所述该路径燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率。
[0007]作为一种可实施方式，还包括间歇获取车辆的实时位置，计算实时位置与终点间的燃料电池的期望运行工况曲线，通过所述实时位置与终点间的燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率。
[0008]作为一种可实施方式，还包括根据车辆的加速和减速的效率，对所述车辆通过某路段长度时所需要消耗的能量进行修正。
[0009]作为一种可实施方式，还包括采用动力电池损耗能量对所述预测曲线进行修正，包括：通过得出的所述最优能量累积曲线，计算动力电池功率，并根据动力电池的内阻计算得出动力电池损耗，将动力电池损耗基于时间进行累积，得出动力电池损耗曲线，将所述动力电池损耗曲线叠加至所述预测曲线，得出修正后的预测曲线。
[0010]作为一种可实施方式，在所述得出起点至终点间整条路径的能量消耗与运行时间之间的预测曲线中，若车辆在路径间进行了充电，则该路径终点的能量消耗将减去动力电池的电量变化量。
[0011]另一方面，本专利技术提供一种燃料电池汽车能量管理的系统，包括能量和时间消耗预测模块、预测曲线生成模块、最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线生成模块、最优能量累积曲线生成模块、燃料电池的期望运行工况曲线生成模块和燃料电池调节模块；所述能量和时间消耗预测模块，用于根据车辆起点至终点间各路段预计的平均车速信息、车重信息、滚阻系数、风阻特性、风力及风向信息和海拔变化信息，得出起点至终点间车辆通过某路段长度时所需要消耗的能量和时间；所述预测曲线生成模块，用于通过对起点至终点间各路段长度所需要消耗的能量进行积分，得出起点至终点间整条路径的能量消耗与运行时间之间的预测曲线；所述最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线生成模块，用于在所述预测曲线的基础上，通过可用电量上下限得出随时间的最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线；所述最优能量累积曲线生成模块，用于通过路径遍历算法计算起点至终点间的最优能量累积曲线，所述最优能量累积曲线符合在最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线之间，且长度最短；所述燃料电池的期望运行工况曲线生成模块，用于对所述最优能量累积曲线进行求导得曲线，并将该曲线各时刻的斜率进行连接，得出该路径燃料电池的期望运行工况曲线；所述燃料电池调节模块，用于通过所述该路径燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率。
[0012]作为一种可实施方式，还包括间歇计算模块；所述间歇计算模块用于间歇获取车辆的实时位置，计算实时位置与终点间的燃料电池的期望运行工况曲线，通过所述实时位置与终点间的燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率。
[0013]作为一种可实施方式，所述能量和时间消耗预测模块包括能量修正单元；所述能量修正单元用于根据车辆的加速和减速的效率，对所述车辆通过某路段长度时所需要消耗
的能量进行修正。
[0014]作为一种可实施方式，所述最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线生成模块包括预测曲线修正单元；所述预测曲线修正单元用于采用动力电池损耗能量对所述预测曲线进行修正，包括：通过得出的所述最优能量累积曲线，计算动力电池功率，并根据动力电池的内阻计算得出动力电池损耗，将动力电池损耗基于时间进行累积，得出动力电池损耗曲线，将所述动力电池损耗曲线叠加至所述预测曲线，得出修正后的预测曲线。
[0015]作为一种可实施方式，在所述得出起点至终点间整条路径的能量消耗与运行时间之间的预测曲线中，若车辆在路径间进行了充电，则该路径终点的能量消耗将减去动力电池的电量变化量。
[0016]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的一种燃料电池汽车能量管理的方法及系统，获取燃料电池车辆的预测能量消耗，实现在满足整体运行工况能量需求的前提下，实现燃料电池系统的功率需求最低，同时因为该运行功率变化非常平缓，按照该优化曲线运行燃料电池系统，将同时获得更优的氢耗和更长的系统寿命。
附图说明
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术实施例一种燃料电池汽车能量管理的方法流程示意图。
[0018]图2为本专利技术实施例最大能量累积曲线及最小能量累积曲线示意图。
[0019]图3为本专利技术实施例得出的未充电情况下的最优能量累积曲线示意图。
[0020]图4为本专利技术实施例得出的充电情况下的最优能量累积曲线示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池汽车能量管理的方法，其特征在于，包括：根据车辆起点至终点间各路段预计的平均车速信息、车重信息、滚阻系数、风阻特性、风力及风向信息和海拔变化信息，得出起点至终点间车辆通过某路段长度时所需要消耗的能量和时间；通过对起点至终点间各路段长度所需要消耗的能量进行积分，得出起点至终点间整条路径的能量消耗与运行时间之间的预测曲线；在所述预测曲线的基础上，通过可用电量上下限得出随时间的最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线；通过路径遍历算法计算起点至终点间的最优能量累积曲线，所述最优能量累积曲线符合在最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线之间，且长度最短；对所述最优能量累积曲线进行求导得曲线，并将该曲线各时刻的斜率进行连接，得出该路径燃料电池的期望运行工况曲线；通过所述该路径燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括间歇获取车辆的实时位置，计算实时位置与终点间的燃料电池的期望运行工况曲线，通过所述实时位置与终点间的燃料电池的期望运行工况曲线调节燃料电池的运行功率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括根据车辆的加速和减速的效率，对所述车辆通过某路段长度时所需要消耗的能量进行修正。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括采用动力电池损耗能量对所述预测曲线进行修正，包括：通过得出的所述最优能量累积曲线，计算动力电池功率，并根据动力电池的内阻计算得出动力电池损耗，将动力电池损耗基于时间进行累积，得出动力电池损耗曲线，将所述动力电池损耗曲线叠加至所述预测曲线，得出修正后的预测曲线。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述得出起点至终点间整条路径的能量消耗与运行时间之间的预测曲线中，若车辆在路径间进行了充电，则该路径终点的能量消耗将减去动力电池的电量变化量。6.一种燃料电池汽车能量管理的系统，其特征在于，包括能量和时间消耗预测模块、预测曲线生成模块、最大总能量累积曲线和最小总能量累积曲线生成模块、最优能量累积曲线生成模块、燃料电池的期望运行工况曲线生成模块和燃料电池调节模块；所述能量和时间消耗预测模块，用于根据车辆起点至终点间各路段预计的平均车速信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：张震，田真，刘赟，翟双，
申请(专利权)人：上海重塑能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：