一种纯电可用功率确定方法、系统及车辆与流程

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，特别涉及一种纯电可用功率确定方法、系统及车辆。


背景技术：

2.当前，随着全球环保问题的日益严重，新能源汽车得以快速发展。
3.燃料电池汽车作为一款绿色环保新能源汽车，采用电池包和燃料电池系统作为动力装置，并通过控制系统使两种动力装置有机的协调匹配，实现最佳的能量分配，从而低能高效地取得驾驶性和经济性的双重最优效果。
4.而为了实现上述效果，就需要先确定电池包的可用输出功率，以供能量协调使用，保证合理的车速控制、加速性能控制及燃料电池系统启停控制，以在保证整车动力系统正常运转及工作的前提下，实现驾驶员对车辆的动力性和舒适性的要求。
5.但是，现有确定电池包的可用输出功率方式，需要通过变速箱传动比以及电机的转速进行繁杂的逻辑运算，且由于电机转速存在较大偏差，容易导致计算得出的功率有较大偏差；同时，因为在车辆整个运行过程中，能量回收随时都可能发生，若将电池包的可用输出功率显示在仪表上，现有确定电池包的可用功率的方式则会导致仪表可用功率显示指针跳动，给用户带来不好的视觉感受。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明旨在提出一种纯电可用功率确定方法、系统及车辆，以解决现有确定燃料电池汽车中纯电可用功率的方式，需要进行复杂的逻辑运算、计算结果偏差较大的问题。
7.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
8.一种纯电可用功率确定方法，应用于包括燃料电池的车辆，所述车辆还包括电池包及电机，所述燃料电池及所述电池包均与所述电机电连接，其中，所述方法包括：
9.监测所述车辆的当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态；
10.获取所述电机输出的最大峰值功率、所述电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；
11.根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。
12.进一步地，所述的纯电可用功率确定方法中，所述启动功率为利用所述燃料电池驱动所述电机，比利用所述电池包驱动所述电机更高效时，所述燃料电池的最小输出功率。
13.进一步地，所述的纯电可用功率确定方法中，所述当前行驶状态包括所述车辆的当前档位状态及能量回收功能的当前启停状态。
14.进一步地，所述的纯电可用功率确定方法中，所述根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电
可用功率，包括：
15.在所述车辆的当前档位状态为非行车档位状态，和/或所述能量回收功能处于启动状态，和/或所述燃料电池处于启动状态时，确定所述纯电可用功率为0；
16.在所述车辆的当前档位状态为行车档位状态，且所述能量回收功能处于未启动状态，且所述燃料电池处于未启动状态时，根据所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率中的较小值，确定所述纯电可用功率。
17.进一步地，所述的纯电可用功率确定方法中，所述获取所述电机输出的最大峰值功率，包括：
18.获取所述电机的最大输出扭矩及所述电机的当前转速；
19.根据所述最大输出扭矩及所述当前转速，确定所述最大峰值功率。
20.本发明实施例的另一目的还在于提出一种纯电可用功率确定系统，应用于包括燃料电池的车辆，所述车辆还包括电池包及电机，所述燃料电池及所述电池包均与所述电机电连接，其中，所述系统包括：
21.监测模块，用于监测所述车辆的当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态；
22.获取模块，用于获取所述电机输出的最大峰值功率、所述电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；
23.确定模块，用于根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。
24.进一步地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述启动功率为利用所述燃料电池驱动所述电机，比利用所述电池包驱动所述电机更高效时，所述燃料电池的最小输出功率。
25.进一步地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述当前行驶状态包括所述车辆的当前档位状态及能量回收功能的当前启停状态。
26.进一步地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述确定模块，包括：
27.第一确定单元，用于在所述车辆的当前档位状态为非行车档位状态，和/或所述能量回收功能处于启动状态，和/或所述燃料电池处于启动状态时，确定所述纯电可用功率为0；
28.第二确定单元，用于在所述车辆的当前档位状态为行车档位状态，且所述能量回收功能处于未启动状态，且所述燃料电池处于未启动状态时，根据所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率中的较小值，确定所述纯电可用功率。
29.进一步地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述获取模块，包括：
30.获取单元，用于获取所述电机的最大输出扭矩及所述电机的当前转速；
31.确定单元，用于根据所述最大输出扭矩及所述当前转速，确定所述最大峰值功率。
32.本发明的再一目的在于提出一种车辆，所述车辆包括燃料电池、电池包及电机，所述燃料电池及所述电池包均与所述电机电连接，其中，所述车辆还包括如上所述的纯电可用功率确定系统。
33.相对于在先技术，本发明所述的纯电可用功率确定方法、系统及车辆具有以下优势：
34.通过监测车辆的当前行驶状态、燃料电池的当前启停状态，并获取电机输出的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；再根据所述当前行驶状
态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。因为仅需通过车辆的行驶状态、燃料电池的启停状态、电机的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率即可以快速确定纯电可用功率，无需经过复杂的逻辑运算，同时兼顾了车辆、燃料电池系统、电机及电池包的工作状态，使得所确定的纯电可用功率更接近实际的可用功率。
附图说明
35.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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：
36.图1为本发明实施例所提出的纯电可用功率确定方法的流程示意图；
37.图2为本发明实施例所提出的纯电可用功率确定方法的执行流程图；
38.图3为本发明实施例所提出的纯电可用功率确定系统的结构示意图。
具体实施方式
39.下面将参考附图更详细地描述本技术的实施例。虽然附图中显示了本技术的实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更彻底地理解本技术，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
40.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
42.请参阅图1，示出了本发明实施例所提供的一种纯电可用功率确定的流程示意图，本发明实施例所提供的纯电可用功率确定方法，应用于燃料电池车辆，所述车辆还包括电池包及电机，所述燃料电池及所述电池包均与所述电机电连接，其中，所述方法包括步骤s100～s300。
43.本发明实施例中，燃料电池及电池包均与电机电连接，即燃料电池及电池包均可为电机供能，以驱动车辆运行。在实际应用中，需要根据车辆的动力需求、行驶状态及能耗经济性，确定是由燃料电池和/或电池包驱动电机转动，也即确定用于驱动电机运行的能量在燃料电池与电池包之间的具体分配情况。
44.步骤s100、监测所述车辆的当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态。
45.上述步骤s100中，因为车辆在不同的行驶状态下的动力需求不同，相应地，各个电池的工作状态也会不同，以应对车辆在不同行驶状态下的动力需求，因而需要监测车辆的当前行驶状态，以用于确定电池包的可用功率；
46.上述步骤s100中，因为在燃料电池未启动时，车辆是完全由电池包驱动，电池包的可用功率由电池包自身性能及电机的输出性能共同决定；而在燃料电池启动时，因为电池包的能耗经济性不如燃料电池，为了实现更佳的能耗经济性，也需要调整电池包的可用功率也需要作相应调整。也即燃料电池的启停状态也影响着电池包的可用功率。因而需要监测燃料电池的当前启停状态，以用于确定电池包的可用功率。
47.步骤s200、获取所述电机输出的最大峰值功率、所述电池包的最大输出功率及所
述燃料电池的启动功率。
48.在上述步骤s200中，电机输出的最大峰值功率指的是电机在当前转速条件下所能够达到的最大输出功率，该功率也即是在电池包的输出功率足够的前提下，车辆实际可以输出的功率上限值。
49.电池包的最大输出功率指的是电池包在当前状态下能够输出的功率上限值，该最大输出功率由电池包的电量及电池包性能决定。燃料电池的启动功率指的是触发燃料电池启动的车辆需求功率。
50.可选地，上述启动功率为利用所述燃料电池驱动所述电机，比利用所述电池包驱动所述电机更高效时，所述燃料电池的最小输出功率。也即预先设置燃料电池在其能耗经济性比电池包的能耗经济性更高的车辆功率需求下才会启动，这样可以使得车辆的整体能耗最优。
51.可选地，电机输出的最大峰值功率可以通过电机的当前转速结合电机外特性曲线计算得到。
52.上述外特性曲线表示了电机的输出功率及输出扭矩与转速的对应关系。根据该外特性曲线，即可以确定在不同转速下，电机的最大输出功率及最大输出扭矩。其中，在上述外特性曲线中，也即随着电机转速的提升，电机的输出功率逐渐增大，而其输出扭矩保持不变，此时驱动电机处于恒扭矩状态；在转速增加至电机的输出功率达到其最大功率值时的转速，即拐点转速；此后，随着转速的继续增加，电机的输出扭矩则开始降低，而其输出功率则保持在最大功率值状态，此时电机处于恒功率状态。
53.在实际应用中，该外特性曲线需要预先通过实验设定，因为车辆之间性能的差异，不同的车辆需要配置不同的外特性曲线
54.可选地，电机输出的最大峰值功率可以由电机的当前转速及上述外特性曲线中的最大输出扭矩所确定。具体地，电机输出的最大峰值功率pm可通过以下公式计算得到：pm＝电机的最大输出扭矩
×
电机的当前转速/9550。
55.在实际应用中，可以将上述最大峰值功率pm显示于车辆仪表上，并在其后增加显示最大车辆输出功率，以更直观地展示电机工作状态。具体地，可以按pm＝(电机最大输出扭矩
×
电机实际转速/9550)/最大车辆输出功率*100％的方式进行展示。其中，最大车辆输出功率为标定值(to be determined，tbd)，由车辆的整体性能确定。
56.在实际应用中，最大车辆输出功率、电池包的最大输出功率以及燃料电池的启动功率，可以分别通过控制器局域网络(controller area network，can)访问整车控制器、电池包及燃料电池获取得到。
57.s300、根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。
58.上述步骤s300中，即通过分析车辆的当前行驶状态、燃料电池的当前启动状态，确定电池包是否可以输出功率，并在电池包可以输出功率时，从所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率中确定仅由电池包输出电能时的最大可输出功率，即纯电可用功率；而在通过分析车辆的当前行驶状态、燃料电池的当前启停状态，确定电池包无法输出功率时，则车辆的纯电输出功率为0。
59.相对于现有技术，本发明所述的纯电可用功率确定方法具有以下优势：
60.通过监测车辆的当前行驶状态、燃料电池的第一启停状态，并获取电机输出的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；再根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。因为仅需通过车辆的行驶状态、燃料电池的启停状态、电机的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率即可以快速确定纯电可用功率，无需经过复杂的逻辑运算，同时兼顾了车辆、燃料电池系统、电机及电池包的工作状态，使得所确定的纯电可用功率更接近实际的可用功率，从而解决了现有确定燃料电池汽车中纯电可用功率的方式，需要进行复杂的逻辑运算、计算结果偏差较大的问题。
61.可选地，本发明实施例所提供的车辆为具有能量回收功能的车辆，即上述电机可以在电池包和/或燃料电池的驱动下转动，以驱动车辆行驶；同时，上述电机还可以在车辆需要减速、制动时，将车辆的部分动能经磁电转化为电能后对上述电池包充电，以将转化后的电能存储在上述电池包中，从而实现能量回收的目的；上述电池包既用于向上述电机及车辆的其他用电部件进行供电，还用于存储电机进行能量回收时所产生的电能。
62.上述能量回收的过程，指的是利用电机将车辆制动或减速时的一部分动能通过磁电转换为电能，并存储于动力电池中，同时在电机上产生一定的制动阻力，以使车辆减速制动的过程。该制动阻力方向与电机的转动方向相反，因而可以使车辆制动、减速。由能量回收的过程可以看出，在车辆进行能量回收时，无需电池包输出功率。
63.因而，在一种实施方式中，在上述燃料电池车辆具有能量回收功能时，本发明实施例所提供的纯电可用功率确定方法中，所述当前行驶状态具体包括所述车辆的当前档位状态及能量回收功能的当前启停状态。
64.在本实施方式中，因为车辆在不同档位状态下的动力需求不同，相应地，各个电池的工作状态也会不同，以应对车辆在不同档位状态下的动力需求，因而，因而需要监测车辆的当前档位状态，以用于确定电池包的可用功率。
65.本实施方式中，能量回收功能的当前启停状态包括能量回收功能处于开启状态及能量回收功能处于未开启状态两种情况。因为在车辆的能量回收功能处于启动状态或处于未启动状态下时，车辆的动力需求不同，相应地，电池包的工作状态也会不同，以应对能量回收功能的不同状态下车辆的动力需求，因而，因而需要监测车辆的能量回收功能所处的当前启停状态，以用于确定电池包的可用功率。
66.可选地，在一种实施方式中，本发明实施例所提供的纯电可用功率确定方法中，上述步骤s300具体包括步骤s301～s302:
67.s301、在所述车辆的当前档位状态为非行车档位状态，和/或所述能量回收功能处于启动状态，和/或所述燃料电池处于启动状态时，确定所述纯电可用功率为0。
68.因为车辆在非行车档位状态时，系统默认车辆无动力要求，因而确定电池包的输出功率为0，即纯电可用功率为0；在实际应用中，非行车档位状态具体表现为p档或n档。
69.因为在能量回收功能处于启动状态时，车辆无动力需求，且电池包要用于存储能量回收所生成的电能，因而确定电池包的输出功率为0，即纯电可用功率为0；在实际应用中，上述能量回收公开处于启动状态包括制动能量回收激活状态、以及滑行能量回收激活状态。上述滑行能量回收激活状态即车辆处于滑行且加速踏板无扭矩需求时的状态。该滑行能量回收激活状态由车辆达到车速阈值，且未踩踏制动踏板，且来自加速踏板的轮边驱
动扭矩请求小于-5nm时触发；优选地，滑行能量回收激活状态由车辆达到车速阈值，且未踩踏加速踏板及制动踏板时触发。
70.因为在燃料电池处于启动状态时，燃料电池的能耗经济性比电池包的能耗经济性更高，为了使车辆的能耗实现最优效果，控制完全由燃料电池驱动车辆，因而确定电池包的输出功率为0，即纯电可用功率为0。
71.s302、在所述车辆的当前档位状态为行车档位状态，且所述能量回收功能处于未启动状态，且所述燃料电池处于未启动状态时，根据所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率中的较小值，确定所述纯电可用功率。
72.上述步骤s302中，因为在车辆处于行车档位状态时，车辆有动力需求；而在车辆的能量回收功能未开始时，可以利用电池包输出电能；同时，因为燃料电池未启动，因而车辆的需求动力完全由电池包提供。因此，在所述车辆的当前档位状态为行车档位状态，且所述能量回收功能处于未启动状态，且所述燃料电池处于未启动状态时，电池包的纯电可用功率受电机性能、电池包性能以及燃料电池性能共同限制确定，类似木桶原理，具体为电机的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及燃料电池的启动功率中的最小值。在实际应用中，行车档位状态具体表现为d档或r档。
73.上述步骤s302中，因为纯电可用功率为电机的最大峰值功率或者电池包的最大输出功率或者燃料电池的启动功率，而电池包的最大输出功率与燃料电池的启动功率均相对固定，且电机的最大峰值功率由电机的最大输出扭矩与电机的当前转速确定，也即电机的最大峰值功率与电机的转速呈线性变化关系，因而在上述步骤s302所限定的状态下所确定的纯电可用功率不会出现阶跃现象，在将上述可用输出功率显示在仪表上，不会导致仪表可用功率显示指针跳动，而是从驻车后启动或停车后启动所对应的纯电可用功率为0的状态，到纯电可用功率为上述较小值的状态之间，随着电机转速的增加而增加，呈现一种平顺变化的过程，从而给用于营造良好的视觉感受。
74.通过本实施方式，不仅解决了现有确定燃料电池汽车中纯电可用功率的方式，需要进行复杂的逻辑运算、计算结果偏差较大的问题，还解决了现有确定电池包的可用功率的方式会导致仪表可用功率显示指针跳动，给用户带来不好的视觉感受的问题。
75.在实际应用中，请参阅图2，示出了本发明实施例所提出的纯电可用功率确定方法的执行流程图。
76.如图2所示，在步骤s211中，先通过电机最大输出扭矩及电机实际转速确定电机输出的最大峰值功率，然后进入步骤s212；
77.在步骤s212中，判断燃料电池系统的启停状态，若燃料电池处于开启状态，则进入步骤s213中，若燃料电池处于关闭状态，则进入步骤s214中；
78.在步骤s213中，确定纯电可用功率为0；
79.在步骤s214中，判断制动能量回收或滑行能量回收是否激活，即判断能量回收功能是否开启；若能量回收功率处于开启状态，则进入步骤s213中；若能量回收功率未开启，则进入步骤s215中；
80.在步骤s215中，判断车辆的档位状态，若档位状态未n档或p档等非行车档位，则进入步骤s213中，否则进入步骤s216中；
81.在步骤s216中，判断电机输出的最大峰值功率是否大于电池的最大输出功率，若
电机输出的最大峰值功率大于电池的最大输出功率，则进入步骤s217中，并确定纯电可用功率为电池的最大输出功率；若电机输出的最大峰值功率不大于电池的最大输出功率，则进入步骤s218中；
82.在步骤s218中，判断电机输出的最大峰值功率是否大于燃料电池启动后的最小输出功率，即判断电机输出的最大峰值功率是否大于燃料电池的启动功率；若电机输出的最大峰值功率大于燃料电池的启动功率，则进入步骤s219中，并确定纯电可用功率为燃料电池启动后的最小输出功率；若电机输出的最大峰值功率不大于燃料电池的启动功率，则进入步骤s220中，并确定纯电可用功率为电机输出的最大峰值功率。
83.本发明的另一目标在于提出一种纯电可用功率确定系统，应用于燃料电池车辆，所述车辆还包括电池包及电机，所述燃料电池及所述电池包均与所述电机电连接，其中，请参阅图3，图3示出了本发明实施例所提出的一种纯电可用功率确定系统的结构示意图，所述系统包括：
84.监测模块10，用于监测所述车辆的当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态；
85.获取模块20，用于获取所述电机输出的最大峰值功率、所述电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；
86.确定模块30，用于根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。
87.本发明实施例所述的系统，通过监测模块10监测车辆的当前行驶状态、燃料电池的当前启停状态，并由获取模块20获取电机输出的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；再由确定模块30根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。因为仅需通过车辆的行驶状态、燃料电池的启停状态、电机的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率即可以快速确定纯电可用功率，无需经过复杂的逻辑运算，同时兼顾了车辆、燃料电池系统、电机及电池包的工作状态，使得所确定的纯电可用功率更接近实际的可用功率。
88.可选地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述启动功率为利用所述燃料电池驱动所述电机，比利用所述电池包驱动所述电机更高效时，所述燃料电池的最小输出功率。
89.可选地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述当前行驶状态包括所述车辆的当前档位状态及能量回收功能的当前启停状态。
90.可选地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述确定模块30，包括：
91.第一确定单元，用于在所述车辆的当前档位状态为非行车档位状态，和/或所述能量回收功能处于启动状态，和/或所述燃料电池处于启动状态时，确定所述纯电可用功率为0；
92.第二确定单元，用于在所述车辆的当前档位状态为行车档位状态，且所述能量回收功能处于未启动状态，且所述燃料电池处于未启动状态时，根据所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率中的较小值，确定所述纯电可用功率。
93.可选地，所述的纯电可用功率确定系统中，所述获取模块20，包括：
94.获取单元，用于获取所述电机的最大输出扭矩及所述电机的当前转速；
95.确定单元，用于根据所述最大输出扭矩及所述当前转速，确定所述最大峰值功率。
96.本发明的再一目的在于提出一种车辆，所述车辆包括燃料电池、电池包及电机，所述燃料电池及所述电池包均与所述电机电连接，其中，所述车辆还包括如上所述的纯电可用功率确定系统。
97.所述纯电可用功率确定系统、车辆与上述纯电可用功率确定方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述
98.综上所述，本技术提供的能量回收控制方法、系统及车辆，通过监测车辆的当前行驶状态、燃料电池的当前启停状态，并获取电机输出的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率；再根据所述当前行驶状态、所述燃料电池的当前启停状态、所述最大峰值功率、所述最大输出功率及所述启动功率，确定纯电可用功率。因为仅需通过车辆的行驶状态、燃料电池的启停状态、电机的最大峰值功率、电池包的最大输出功率及所述燃料电池的启动功率即可以快速确定纯电可用功率，无需经过复杂的逻辑运算，同时兼顾了车辆、燃料电池系统、电机及电池包的工作状态，使得所确定的纯电可用功率更接近实际的可用功率，从而解决了现有确定燃料电池汽车中纯电可用功率的方式，需要进行复杂的逻辑运算、计算结果偏差较大、且容易导致仪表上可用功率显示指针跳动的问题。
99.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
100.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
101.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。