一种燃料电池的功率修正方法及相关装置

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种车载空调温度的调节方法及相关装置。

背景技术

随着燃料电池技术关键零部件技术发展，燃料电池在乘用车上的应用越来越广泛。乘用车对车辆使用环境有着严格的要求，在严寒和高温天气下，燃料电池混动车型需要保持自身能够稳定并高效的工作状态。随着燃料电池混动车型在市场上销量上涨，随之而来的不同环境温度下对燃料电池适应性带来了更多的要求。

燃料电池在零度以下温度环境中的环境适应性和低温耐久性是商业化进程中的一大关键性问题，也是当前燃料电池研究中一个极具挑战性的前沿方向。

燃料电池的水温是影响燃料电池的效率和性能的重要影响因素。在低温环境下，燃料电池的水温和燃料电池的功率强相关，燃料电池的功率越高，水温提升越快。但是燃料电池功率过高也会危害到电池寿命。因此，需要对燃料电池的功率进行控制。

目前，对燃料电池的功率控制主要是基于燃料电池本体的目标需求功率进行水温修正，未涉及到混动系统其它控制器的需求，未从整体层次进行功率控制。业界亟需提供对燃料电池的功率控制方案。

发明内容

本申请的目的在于提供一种燃料电池的功率修正方法、装置、控制器、车辆、计算机可读存储介质，以解决基于燃料电池本体的目标需求功率进行水温修正，未涉及到混动系统其它控制器的需求，未从整体层次进行功率控制的问题。

本申请可以通过以下技术解决方案来实现：

第一方面，本申请提供了一种燃料电池的功率修正方法。该方法可以由整车控制器执行。具体地，整车控制器获取环境温度，根据所述环境温度，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量，然后根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

在一些可能的实现方式中，整车控制器可以根据所述环境温度，通过需求功率修正模型，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量。所述需求功率修正模型以环境温度为输入，以所述整车控制器的目标需求电量为输出。

在一些可能的实现方式中，所述需求功率修正模型包括环境温度和目标需求电量的映射关系，所述映射关系根据所述非燃料电池的充电功率与环境温度、所述非燃料电池的电量的映射关系和所述非燃料电池在不同环境温度下满足所述燃料电池冷启动或怠速的最低功率确定。

在一些可能的实现方式中，所述根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正，包括：

根据所述目标需求电量和所述车辆中非燃料电池的实际电量，确定电量修正系数；

根据所述电量修正系数和所述燃料电池的水温，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

在一些可能的实现方式中，所述根据所述目标需求电量和所述车辆中非燃料电池的实际电量，确定电量修正系数，包括：

当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值小于第一阈值时，确定电量修正系数为-1；

当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值大于第二阈值时，确定电量修正系数为1。

在一些可能的实现方式中，所述非燃料电池包括车用锂电池。

第二方面，本申请提供了一种燃料电池的功率修正装置，所述装置包括：

通信模块，用于获取环境温度；

确定模块，用于根据所述环境温度，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量；

修正模块，用于根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

在一些可能的实现方式中，所述确定模块具体用于：

根据所述环境温度，通过需求功率修正模型，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量。所述需求功率修正模型以环境温度为输入，以所述整车控制器的目标需求电量为输出。

在一些可能的实现方式中，所述需求功率修正模型包括环境温度和目标需求电量的映射关系，所述映射关系根据所述非燃料电池的充电功率与环境温度、所述非燃料电池的电量的映射关系和所述非燃料电池在不同环境温度下满足所述燃料电池冷启动或怠速的最低功率确定。

在一些可能的实现方式中，所述修正模块具体用于：

根据所述目标需求电量和所述车辆中非燃料电池的实际电量，确定电量修正系数；

根据所述电量修正系数和所述燃料电池的水温，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

在一些可能的实现方式中，所述修正模块具体用于：

当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值小于第一阈值时，确定电量修正系数为-1；

当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值大于第二阈值时，确定电量修正系数为1。

在一些可能的实现方式中，所述非燃料电池包括车用锂电池。

第三方面，本申请提供了一种整车控制器。所述整车控制器包括处理器和存储器。所述处理器和所述存储器相互通信。所述存储器存储有计算机可读指令，所述处理器执行所述计算机可读指令，使得所述整车控制器执行如本申请第一方面所述的方法。

第四方面，本申请提供了一种车辆。所述车辆包括控制器和燃料电池。所述控制器用于执行如本申请第一方面所述的方法，以实现所述燃料电池的功率修正。

第五方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质中存储有指令，所述指令指示计算机执行上述第一方面或第一方面的任一种实现方式所述的燃料电池的功率修正方法。

第六方面，本申请提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面或第一方面的任一种实现方式所述的燃料电池的功率修正方法。

本申请在上述各方面提供的实现方式的基础上，还可以进行进一步组合以提供更多实现方式。

与现有技术相比，本申请提供的燃料电池的功率修正方法具有如下有益效果：

该方法通过获取环境温度，根据该环境温度确定整车控制器在当前环境下的目标需求电量，然后根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正，实现了从整体层次进行功率控制，进而提高燃料电池功率在低温情况下的适应性，增加燃料电池车型竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方法，下面将对实施例中所需使用的附图作以简单地介绍。

图1为本申请实施例提供的一种燃料电池的功率修正方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种车用锂电池的充电能力图；

图3为本申请实施例提供的一种目标需求电量随环境温度变化的折线图；

图4为本申请实施例提供的一种电量修正系数随电量差值变化的折线图；

图5为本申请实施例提供的一种燃料电池的需求功率和水温、电量修正系数的关系图；

图6为本申请实施例提供的一种燃料电池的功率修正装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请中的附图，对本申请提供的实施例中的方案进行描述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。

燃料电池(Fuel cell)，是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的发电装置。最常见的燃料为氢，其他燃料来源来自于任何的能分解出氢气的碳氢化合物，例如天然气、醇、和甲烷等。

非燃料电池包括可重复充电电池。例如，非燃料电池可以为车用锂电池。车用锂电池通常是锂离子电池(Lithium-ion battery)，锂离子电池基于锂离子在正极和负极之间移动来工作。锂离子电池使用一个嵌入的锂化合物作为一个电极材料。目前用作锂离子电池的正极材料主要常见的有：锂钴氧化物(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)、镍酸锂(LiNiO2)及磷酸铁锂(LiFePO4)。

随着燃料电池技术的发展，燃料电池在乘用车上的应用越来越广泛。乘用车对车辆使用环境有着严格的要求，在严寒和高温天气下，燃料电池混动车型需要保持自身能够稳定并高效的工作状态。随着燃料电池混动车型在市场上销量上涨，随之而来的不同环境温度下对燃料电池适应性带来了更多的要求。

燃料电池在零度以下温度环境中的环境适应性和低温耐久性是商业化进程中的一大关键性问题，也是当前燃料电池研究中一个极具挑战性的前沿方向。燃料电池的水温是影响燃料电池的效率和性能的重要影响因素。在低温环境下，燃料电池的水温和燃料电池的功率强相关，燃料电池的功率越高，水温提升越快。但是燃料电池功率过高也会危害到电池寿命。因此，需要对燃料电池的功率进行控制。

目前，对燃料电池的功率控制主要是基于燃料电池本体的目标需求功率进行水温修正，未涉及到混动系统其它控制器的需求，未从整体层次进行功率控制。业界亟需提供对燃料电池的功率控制方案。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种燃料电池的功率修正方法。该方法可以由整车控制器执行。具体地，整车控制器获取环境温度，根据所述环境温度，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量，然后根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

该方法中，整车控制器通过获取环境温度，根据该环境温度确定整车控制器在当前环境下的目标需求电量，然后根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正，实现了从整体层次进行功率控制，进而提高燃料电池功率在低温情况下的适应性，增加燃料电池车型竞争力。

为了便于理解，下面结合附图，对本申请实施例的燃料电池的功率修正方法进行介绍。

参见图1所示的燃料电池的功率修正方法的流程图，该方法包括：

S102：整车控制器获取环境温度。

具体地，车辆上部署有温度传感器，该温度传感器可以采集环境温度。整车控制器可以从温度传感器获取环境温度。具体地，整车控制器、用于采集环境温度的温度传感器可以接入控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)。整车控制器可以通过CAN从用于采集环境温度的温度传感器获得环境温度。

S104：整车控制器根据所述环境温度，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量。

具体地，整车控制器可以根据所述环境温度，通过需求功率修正模型，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量。该需求功率修正模型以环境温度为输入，以所述整车控制器的目标需求电量为输出。整车控制器可以将环境温度输入上述需求功率修正模型，通过需求功率修正模型预测整车控制器的目标需求电量。

其中，需求功率修正模型包括环境温度和目标需求电量的映射关系。该映射关系包括不同环境温度下整车控制器的目标需求电量。基于此，整车控制器可以基于该映射关系确定当前环境(具体是当前环境温度)下整车控制器的目标需求电量。

在一些实施例中，环境温度和目标需求电量的映射关系可以根据非燃料电池的充电功率与环境温度、所述非燃料电池的电量的映射关系和所述非燃料电池在不同环境温度下满足所述燃料电池冷启动或怠速的最低功率确定。其中，非燃料电池可以是车用锂电池。

下面对确定环境温度和目标需求电量的映射关系进行详细说明。车用锂电池在低温情况下需要满足燃料电池冷启动或者怠速的最低功率，该最低功率例如可以是10千瓦(kilowatt，kw)。参见图2所示的车用锂电池充电能力图，该充电能力图的横坐标为车用锂电池的电量，纵坐标为环境温度，该充电能力图展示了车用锂电池的充电功率与环境温度、所述非燃料电池的电量的映射关系，基于该充电能力图以及最低功率可以判断出满足燃料电池的功率需求的目标需求电量。

如图2所示，车用锂电池的充电状态(state of charge，SOC)表征该车用锂电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。其取值范围为0～1，当SOC＝0％时表示车用锂电池放电完全，当SOC＝100％时表示表示车用锂电池完全充满。因此，SOC也用于表示车用锂电池的电量。

在一定范围内，车用锂电池的电量越高，车用锂电池的充电能力越强。当车用锂电池的电量超过90％时，车用锂电池的充电功率也同样受限。结合整车经济性考虑，可以得出：当环境温度为-30℃时，整车控制器的目标需求电量(例如车用锂电池的目标电量)可以设置在70％；当环境温度为10℃以上时，整车控制器的目标需求电量(例如车用锂电池的目标电量)可以设置在50％。

当环境温度在-30℃和10℃之间时，可以通过线性插值方式获得该环境温度下，整车控制器的目标需求电量。具体可以参见图3，整车控制器可以通过线性插值方式，确定-30℃和10℃之间多个环境温度对应的目标需求电量。例如，整车控制器可以确定环境温度为-25℃、-20℃、-10℃、-0℃、10℃或20℃对应的目标需求电量。

S106：整车控制器根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

具体地，整车控制器可以根据所述目标需求电量和所述车辆中非燃料电池的实际电量，确定电量修正系数，然后根据所述电量修正系数和所述燃料电池的水温，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

其中，车用锂电池等非燃料电池的实际电量低于目标需求电量时，通常需要叠加燃料电池的功率，增加该非燃料电池的发电量。车用锂电池等非燃料电池的实际电量高于目标需求电量时，可以减少燃料电池功率，避免车用锂电池等非燃料电池过充。在本实施例中，电量修正系数的取值范围可以定义为-1到1，“-1”表示车用锂电池等非燃料电池的实际电量处于过高极限状态时的电量修正系数，“1”表示车用锂电池等燃料电池的实际电量处于过低极限状态时的电量修正系数。

如图4所示，当车用锂电池等非燃料电池的实际电量和目标需求电量的差值为0时，整车处于电量平衡状态，电量修正系数为0。当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值小于第一阈值(例如为-20％)时，该非燃料电池处于过低极限状态，可以确定电量修正系数为-1。当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值大于第二阈值(例如为30％)时，该非燃料电池处于过高极限状态，可以确定电量修正系数为1。

燃料电池功率修正的主要目的是提高燃料电池水温，减少锂电池不必要的充电功率。基于此，整车控制器可以根据电池修正系数和燃料电池的水温对燃料电池的需求功率进行修正。

如图5所示，燃料电池在运行过程中会进行放热，车辆可以通过风扇和水泵等手段进行热管理控制，为尽量减少热管理的负担，需求功率可以修正在0kw-15kw以内，当燃料电池处于极寒天气例如环境温度-30℃时，整车控制器可以叠加15kw的燃料电池功率对燃料电池进行预热加快暖机工况，当燃料电池处于常温10℃时，可以不进行额外功率叠加。

其中，环境温度处于中间温度区间时，可以通过线性插值查表方式确定相应的叠加功率。

基于上述内容描述，本申请实施例提供了一种燃料电池的功率修正方法。该方法根据环境温度确定整车控制器的目标需求电量，然后根据该目标需求电量以及非燃料电池的实际电量对所述燃料电池的需求功率进行修正，从而保证非燃料电池无过充和过放风险，延迟非燃料电池的使用寿命。进一步，该方法根据电量修正系数和燃料电池的水温对燃料电池的需求功率进行实时修正，从而满足不同状态下的燃料电池功率需求。

基于图1所示的燃料电池的功率修正方法，本申请提供了一种燃料电池的功率修正装置。下面结合附图对燃料电池的功率修正装置进行介绍。

参见图6所示的燃料电池的功率修正装置的结构示意图，所述装置600包括：

通信模块602，用于获取环境温度；

确定模块604，用于根据所述环境温度，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量；

修正模块606，用于根据所述目标需求电量和车辆中非燃料电池的实际电量，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

在一些可能的实现方式中，所述确定模块602具体用于：

根据所述环境温度，通过需求功率修正模型，确定所述整车控制器在当前环境下的目标需求电量。所述需求功率修正模型以环境温度为输入，以所述整车控制器的目标需求电量为输出。

在一些可能的实现方式中，所述需求功率修正模型包括环境温度和目标需求电量的映射关系，所述映射关系根据所述非燃料电池的充电功率与环境温度、所述非燃料电池的电量的映射关系和所述非燃料电池在不同环境温度下满足所述燃料电池冷启动或怠速的最低功率确定。

在一些可能的实现方式中，所述修正模块606具体用于：

根据所述目标需求电量和所述车辆中非燃料电池的实际电量，确定电量修正系数；

根据所述电量修正系数和所述燃料电池的水温，对所述燃料电池的需求功率进行修正。

在一些可能的实现方式中，所述修正模块606具体用于：

当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值小于第一阈值时，确定电量修正系数为-1；

当所述非燃料电池的实际电量与所述目标需求电量的差值大于第二阈值时，确定电量修正系数为1。

在一些可能的实现方式中，所述非燃料电池包括车用锂电池。

本申请还提供一种车辆。所述车辆包括整车控制器和燃料电池、非燃料电池，所述整车控制器包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机可读指令，处理器执行上述计算机可读指令，从而执行如图1所示实施例所述的方法，以实现所述燃料电池的功率修正。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

另外需说明的是，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的系统实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本申请而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，训练设备，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。

所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、训练设备或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、训练设备或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的训练设备、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(Solid State Disk，SSD))等。