一种燃料电池汽车能量管理方法及系统与流程

本发明涉及一种燃料电池汽车能量管理方法及系统，属于电池能量管理。

背景技术：

1、燃料电池发电是21世纪重要的分布式新能源发电方式之一，燃料电池发电具有功率密度大、效率高、适应性能不受地域限制等特点。燃料电池发电功率能量管理是氢燃料电池汽车调节动力与节能的重要技术手段，直接影响到系统的运行效率和经济性。燃料电池发电有发电功率越低效率越高，功率越高效率越低的特点；理论上在保证动力输出的前提下，燃料电池发电功率越低，发电功率越稳定，车辆氢耗越低，燃料电池发动机的使用寿命越长。

2、授权公告号为的cn113002370b的中国发明专利文件公开了一种燃料电池汽车实时能量管理控制方法。该方法基于等效氢耗最小算法来实现燃料电池能量实时最优控制，但该方法是在车辆行驶的过程中根据当前车速来预测未来一段时间的车速从而对动力电池soc进行控制，对燃料电池发电功率的控制存在一定滞后性。如果进入计算的前一段时间过长，则燃料电池发电功率滞后大，动力电池soc波动较大，从而出现动力电池soc过高使得电池发动机停机或者动力电池soc过低车辆动力受限的情况；如果进入计算的前一段时间过短，则燃料电池发电功率随整车需求功率波动较大，发电功率不稳定，车辆能量消耗较大。

3、该方法还加入了工况预测来消除基于历史工况调节燃料电池发电功率时带来的发电滞后性，但实时工况的不确定性，会导致工况预测出现偏差，无法完全消除发电滞后性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种燃料电池汽车能量管理方法及系统，用以解决基于动力电池soc调节燃料电池发电功率时，发电功率具有滞后性的问题。

2、为实现上述目的，本发明的方案包括：

3、本发明的一种燃料电池汽车能量管理方法，获得车辆预先在既定路线上的原始平均功率；当车辆再次行驶在既定路线前，根据当前动力电池初始soc和预先行驶在既定路线上的实时输出功率计算燃料电池按照所述原始平均功率输出时动力电池soc随时间的变化趋势，当所述变化趋势偏离预设范围时，记录偏离所述预设范围的偏离点，修正所述偏离点以前的原始平均功率，并根据修正后的平均功率计算剩余路线上动力电池soc随时间的变化趋势，当再次出现偏离点时修正新的偏离点至上一个偏离点之间的修正后的平均功率，直到获得车辆在既定路线上能够使动力电池soc在所述预设范围内波动的所有最优平均功率；当车辆再次行驶在既定路线时，按照所述最优平均功率分段输出。

4、进一步地，所述既定路线上的原始平均功率pa按照如下公式计算：

5、pa＝qtotal/t

6、式中，qtotal为所述既定路线上车辆的总耗电量，t为所述既定路线上车辆起始到结束时的持续时间。

7、进一步地，所述总耗电量qtotal按照如下公式计算：

8、

9、式中，t0为车辆在既定路线上的起始时刻，te为车辆在既定路线上的结束时刻，pv(t)为所述实时输出功率。

10、进一步地，所述动力电池soc随时间t的变化趋势的变化值soc(t)按照如下公式计算：

11、

12、式中，soc0为所述初始soc，pv(t)为所述实时输出功率，pa为所述原始平均功率，qmax为动力电池总电量。

13、进一步地，所述动力电池soc随时间的变化趋势偏离预设范围最低点时，通过如下公式修正所述偏离点t1时刻以前的平均功率p1：

14、

15、式中，soc1为偏离点t1时刻动力电池soc值，socmin为电池soc控制区间最小值，t0为车辆在既定路线上的起始时刻，pv(t)为所述实时输出功率，qmax为动力电池总电量。

16、进一步地，所述电池soc随时间的变化趋势偏离预设范围最高点时，通过如下公式修正所述偏离点t1时刻以前的平均功率p1：

17、

18、式中，soc1为偏离点t1时刻动力电池soc值，socmax为电池soc控制区间最大值，t0为车辆在既定路线上的起始时刻，pv(t)为所述实时输出功率，qmax为动力电池总电量。

19、进一步地，所述偏离点t1时刻至车辆在既定路线上的结束时刻te之间的平均功率pa1按照如下公式输出：

20、pa1＝(qtotal-p1×t1)/(te-t1)

21、式中，qtotal为所述既定路线上车辆的总耗电量，te为车辆在既定路线上的结束时刻。

22、进一步地，所述偏离点t1时刻至车辆在既定路线上的结束时刻te的动力电池soc随时间的变化趋势的变化值soc(t)按照如下公式计算：

23、

24、进一步地，所述动力电池soc随时间的变化趋势由多个不同时刻的动力电池soc的变化值拟合获得，所述不同时刻通过利用一定的步长对既定路线上车辆起始到结束时的持续时间分段处理得到。

25、本发明的一种燃料电池汽车能量管理系统，包括处理器，所述处理器用于执行实现如上所述的燃料电池汽车能量管理方法的指令。

26、本发明的有益效果：

27、本发明属于开拓式发明，通过车辆预先行驶在既定路线上时的工况数据和实时输出功率计算出此既定路线下的平均功率，车辆再次在既定路线上行驶前，根据当前动力电池初始soc计算当发电机按照所述平均功率输出时动力电池soc随时间的变化值，当变化值偏离预设范围时，记录偏离点并修正偏离点时刻以前的平均功率，并根据修正后的平均功率重新计算剩余路线的动力电池soc随时间的变化值，当再次出现偏离点时修正新的偏离点时刻至上一个偏离点时刻之间的的平均功率，直到分段控制动力电池soc在所述预设范围内波动；当车辆再次行驶在既定路线上时，按照修正后的平均功率分段输出。通过上述方法能够将动力电池soc始终控制在有效范围内，消除调节发电功率时的滞后性。

技术特征：

1.一种燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，获得车辆预先在既定路线上行驶的原始平均功率；当车辆再次行驶在既定路线前，根据当前动力电池初始soc和预先行驶在既定路线上的实时输出功率计算燃料电池按照所述原始平均功率输出时动力电池soc随时间的变化趋势，当变化趋势偏离预设范围时，记录偏离预设范围的偏离点，修正所述偏离点以前的原始平均功率，并根据修正后的平均功率计算剩余路线上动力电池soc随时间的变化趋势，当再次出现偏离点时修正新的偏离点至上一个偏离点之间的修正后的平均功率，直到获得车辆在既定路线上能够使动力电池soc在所述预设范围内波动的所有最优平均功率；当车辆再次行驶在既定路线时，按照所述最优平均功率分段输出。

2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述既定路线上的原始平均功率pa按照如下公式计算：

3.根据权利要求2所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述总耗电量qtotal按照如下公式计算：

4.根据权利要求2所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述动力电池soc随时间t的变化趋势的变化值soc(t)按照如下公式计算：

5.根据权利要求1所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述动力电池soc随时间的变化趋势偏离预设范围最低点时，通过如下公式修正所述偏离点t1时刻以前的平均功率p1：

6.根据权利要求1所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述电池soc随时间的变化趋势偏离预设范围最高点时，通过如下公式修正所述偏离点t1时刻以前的平均功率p1：

7.根据权利要求5或6所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述偏离点t1时刻至车辆在既定路线上的结束时刻te之间的平均功率pa1按照如下公式输出：

8.根据权利要求7所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述偏离点t1时刻至车辆在既定路线上的结束时刻te的动力电池soc随时间的变化趋势的变化值soc(t)按照如下公式计算：

9.根据权利要求1所述的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，所述动力电池soc随时间的变化趋势由多个不同时刻的动力电池soc的变化值拟合获得，所述不同时刻通过利用一定的步长对既定路线上车辆起始到结束时的持续时间分段处理得到。

10.一种燃料电池汽车能量管理系统，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行实现如权利要求1～9任一项所述的燃料电池汽车能量管理方法的指令。

技术总结本发明涉及一种燃料电池汽车能量管理方法及系统，属于电池能量管理技术领域；预先记录车辆行驶在既定路线时的工况数据和车辆平均功率，当车辆再次行驶在相同路线前，根据此时的动力电池SOC预先分段规划出最优发电功率以控制电池SOC在预设范围内，当车辆再次行驶在既定路线时，根据所规划的各最优发电功率发电。本方法能够在调节发电机发电功率过程中消除发电的滞后性。技术研发人员：沙超,张晓伟,位跃辉,刘凯,刘聪,蒋鹏飞,史维龙受保护的技术使用者：宇通商用车有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9