一种智能化汽车冷启动控制方法与流程

本发明涉及车辆控制，更具体地说，它涉及一种智能化汽车冷启动控制方法。

背景技术：

1、随着新能源技术的发展，燃料电池电动车逐渐成为解决交通污染和能源短缺问题的重要选择之一，其通过燃料与氧化剂反应将化学能转化成电能，从而驱动燃料电池电动车运行，具有高效能、零排放以及长续航里程等优点。然而在低温环境下，燃料电池的化学反应速率降低、电解质传导性变差以及燃料电池产生的水汽可能结冰，导致燃料电池电动车启动速度缓慢，严重影响用户的驾驶体验。

2、公开号为cn114347863b，专利名称为车辆冷启动方法、装置、可读存储介质、电子设备及车辆的中国专利公开了：当动力电池温度低于第一温度阈值，启动动力电池加热，当动力电池温度大于等于第二温度阈值，启动燃料电池加热，能够对燃料电池和动力电池进行加热启动，当燃料电池温度大于等于第三温度阈值或者动力电池温度小于第四温度阈值，开启车辆的供暖负载消耗燃料电池产生的电能，避免过早地为动力电池充电导致动力电池过流。

3、公开号为cn116512993b，专利名称为一种燃料电池冷启动系统的控制方法、装置、车辆及介质的中国专利公开了：对燃料电池进行超低压拉载，使得燃料电池的输出电压稳定在低温环境下正常工作的最小电压值之内，并计算获得燃料电池的输出功率和动力电机的需求驱动功率，当燃料电池的输出功率大于需求驱动功率，并且需求驱动功率大于动力电池加热器的额定功率，则优先供给动力电机驱动，剩余功率供给燃料电池加热；当需求驱动功率小于动力电池加热器的额定功率，则优先供给动力电机驱动，其次燃料电池的输出功率为额定功率，最后剩余功率供给动力电池加热，直至燃料电池达到温度阈值，表示燃料电池冷启动完成。

4、上述两个方案都是基于预设的阈值进行汽车冷启动控制，在实际汽车冷启动过程中，环境条件和车辆状态可能会不断变化，单一的阈值判断可能无法满足汽车的动态需求，此外，燃料电池电动车的燃料堆通常是由多个电池单体组成，电池单体之间的差异可能导致电压失衡，也会影响整个燃料堆的输出稳定性和效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种智能化汽车冷启动控制方法，解决上述背景技术中的技术问题。

2、本发明提供了一种智能化汽车冷启动控制方法，包括以下步骤：

3、步骤s101，接收启动指令后，获取燃料电池堆的温度，判断其温度小于第一温度阈值，则进入步骤s102，否则车辆正常启动；

4、步骤s102，同时开启燃料电池堆加热器和电磁排氢阀加热器，并在预设时间段t内，按照预设时间间隔t采集燃料电池堆中每个电池单体的运行参数生成特征矩阵；特征矩阵的第i行的第j列元素表示第i个电池单体在第j个时间点的电压值、电流值、温度值和湿度值，其中1≤i≤m，1≤j≤n，m表示电池单体的数量，n表示时间点的数量，n=t/t；

5、步骤s103，将特征矩阵输入到第一控制模型中，输出的值分别表示在第一控制时间段内的电磁排氢阀的开度调节值和空气压缩机的转速调节值；

6、步骤s104，在第一控制时间段内将电磁排氢阀的开度调节至开度调节值，将空气压缩机的转速调节至转速调节值，并获取燃料电池堆的输出电压，其输出电压小于电压阈值，则重复执行步骤s102到步骤s104，否则进入步骤s105；

7、步骤s105，在预设时间段t内，按照预设时间间隔t采集车辆的运行参数生成特征序列；特征序列的第j个序列单元表示第j个时间点的燃料电池堆的温度、输出电压、输出电流、氢气供应压力、空气供应压力、冷却液温度和环境温度；

8、步骤s106，将特征序列输入到第二控制模型中，输出的值表示在第二控制时间段内的动力电池的输出功率调节值；

9、步骤s107，在第二控制时间段内将动力电池的输出功率调节至输出功率调节值，并获取燃料电池堆的温度和车辆驱动需求功率，判断其温度大于等于第二温度阈值并且动力电池的输出功率大于等于车辆驱动需求功率，则表示车辆冷启动结束，否则重复执行步骤s105到步骤s107。

10、进一步地，第一温度阈值、第二温度阈值、电压阈值、预设时间段t、预设时间间隔t、第一控制时间段、第二控制时间段和车辆驱动需求功率均为自定义参数。

11、进一步地，车辆驱动需求功率等于车辆怠速功率、车载电气系统负载功率、燃料电池堆加热器所需功率和电磁排氢阀加热器所需功率的总和；通过在动力电机的输出轴上安装扭矩传感器和转速传感器分别获得怠速扭矩和怠速转速，并将怠速扭矩和怠速转速相乘得到车辆怠速功率，通过电子功率计获得车载电气系统负载功率、燃料电池堆加热器和电磁排氢阀加热器所需功率，所述车载电气系统包括灯光、空调和音响。

12、进一步地，第一控制模型包括n个隐藏层，每个隐藏层包括第一单元、第二单元和第三单元，第一单元包括h个通道，其中h为自定义参数；

13、第u个隐藏层的第一单元的每个通道都输入特征矩阵的第u列的第1行到第m行的元素，即在第u个时间点的第1个电池单体到第m个电池单体的电压值、电流值、温度值和湿度值，第u个隐藏层的第一单元的每个通道都输出第一更新特征；

14、第u个隐藏层的第二单元输入第u个隐藏层的第一单元每个通道输出的第一更新特征，输出第二更新特征；

15、第u个隐藏层的第三单元输入第u个隐藏层的第二单元输出的第二更新特征，输出第三更新特征；

16、第n个隐藏层的第三单元输出的第三更新特征输入到第一分类器和第二分类器中，第一分类器的分类空间表示在第一控制时间段内的电磁排氢阀的开度调节值，第二分类器的分类空间表示在第一控制时间段内的空气压缩机的转速调节值。

17、进一步地，第一控制模型的计算公式包括：

18、；

19、；

20、；

21、；

22、；

23、定义：1≤u≤n，1≤v≤h，h表示第一单元的通道数量，表示第u个隐藏层的第二单元输出的第二更新特征，表示第u个隐藏层的第一单元的第v个通道输出的第一更新特征，表示将第u个隐藏层的第一单元的h个通道输出的第一更新特征进行拼接，表示第u个隐藏层的权重参数，、和分别表示第u个隐藏层的第一单元的第v个通道的第一中间特征、第二中间特征和第三中间特征，、和分别表示第u个隐藏层的第一单元的第v个通道的第一权重参数、第二权重参数和第三权重参数，表示第u个隐藏层的第一单元的第v个通道输入的特征矩阵的第u列的第1行到第m行的元素，t表示矩阵的转置操作，softmax表示softmax激活函数。

24、进一步地，第一控制模型的每个隐藏层的第三单元基于长短期记忆网络单元构建。

25、进一步地，第二控制模型包括n个时间步，第k个时间步输入特征序列的第k个序列单元，其中1≤k≤n，第n个时间步的输出输入到第三分类器，第三分类器的分类空间表示在第二控制时间段内的动力电池的输出功率调节值。

26、进一步地，第二控制模型的每个时间步基于门控循环网络单元构建。

27、进一步地，用于训练第一控制模型的训练样本通过模拟仿真平台获得，包括以下步骤：

28、步骤s201，在满足燃料电池堆的温度小于第一温度阈值的前提下，模拟仿真平台随机生成燃料电池堆中每个电池单体的运行参数；

29、步骤s202，模拟仿真平台随机生成a个电磁排氢阀的开度调节值和空气压缩机的转速调节值，并在第一控制时间段内将电磁排氢阀的开度调节至开度调节值，将空气压缩机的转速调节至转速调节值；其中a为自定义参数；

30、步骤s203，分别记录a个在第一控制时间段内燃料电池堆的温度和输出电压，并获取燃料电池堆的温度最大值或者输出电压最大值对应的电磁排氢阀的开度调节值和空气压缩机的转速调节值作为一个训练样本的样本标签；

31、步骤s204，重复步骤s201到s203，直至获得b个训练样本；其中b为自定义参数。

32、进一步地，用于训练第二控制模型的训练样本通过模拟仿真平台获得，包括以下步骤：

33、步骤s301，在满足燃料电池堆的输出电压大于等于电压阈值的前提下，模拟仿真平台随机生成车辆的运行参数；

34、步骤s302，模拟仿真平台随机生成c个动力电池的输出功率调节值，并在第二控制时间段内将动力电池的输出功率调节至输出功率调节值；其中c为自定义参数；

35、步骤s303，分别记录c个第二控制时间段内燃料电池堆的温度，并获取燃料电池堆的温度最大值对应的动力电池的输出功率调节值作为一个训练样本的样本标签；

36、步骤s304，重复步骤s301到s303，直至获得d个训练样本；其中d为自定义参数。

37、本发明的有益效果在于：本发明通过第一控制模型建立燃料电池堆中每个电池单体的运行参数与电磁排氢阀的开度和空气压缩机的转速之间的非线性映射关系，通过第二控制模型建立车辆的运行参数与动力电池的输出功率之间的非线性映射关系，通过第一控制模型和第二控制模型动态调节车辆，从而保证整个燃料堆的输出稳定性和效率，提高车辆冷启动速度。