CN108394401A - 汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质，其中，上述方法包括如下步骤：获取整车的当前需求总功率以及储能装置的当前荷电状态；根据整车的当前需求总功率、储能装置的当前荷电状态将燃料电池的输出功率设置为目标输出功率；根据燃料电池的目标输出功率以及整车的当前需求总功率确定储能装置的输出功率。本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质，该控制方法可以根据燃料电池的输出功率以及整车的需求总功率确定储能装置的输出功率，从而使得储能装置处于被动输出状态，因而储能装置可以处于浅充浅放的工作状态，与传统的深充深放状态相比，延长了储能装置的寿命。

Description

汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，特别是涉及一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

纯电动汽车一般以动力电池为单一的动力源，结构简单，系统效率高，近年来得到快速发展。但是传统的动力电池的能量密度仍然较低，纯电动汽车续驶里程一般较短，很难达到传统内燃机汽车的续航水平。同时纯电动汽车充电速度较慢，给其使用带来了很大的不便。

氢氧质子交换膜燃料电池是一种直接将化学能转化为电能的电化学装置，具有效率高、零排放等优点，传统的燃料电池轿车车型大部分都是全功率型燃料电池轿车，即燃料电池的输出功率占整车功率的大部分。在这种构型中，燃料电池需要比较大的功率，因此成本较高；同时燃料电池输出功率随着车辆工况变化而剧烈变化，燃料电池由于动态变载而容易造成性能衰退。这两点严重制约了燃料电池汽车在乘用车领域的发展。

为了增加纯电动汽车的续驶里程，在纯电动基础上增加小功率的燃料电池增程器，是一种可行的技术方案。但传统的燃料电池增程器均通过动力电池的荷电状态(SOC，State of Charge)控制燃料电池在几个固定功率点之间进行切换，由于上述控制方案中，燃料电池的输出功率变化较大，动力电池处于深充深放的工作状态，因而燃料电池和动力电池的使用寿命较短，经济性较差。同时，在上述方案中燃料电池增程器功率和动力电池容量大小仅根据经验确定，可靠性及准确性较差。

发明内容

鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质，能够延长燃料电池和储能装置的使用寿命。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，包括如下步骤：

获取整车的当前需求总功率以及储能装置的当前荷电状态；

根据所述整车的当前需求总功率、所述储能装置的当前荷电状态将所述燃料电池的输出功率设置为目标输出功率；

根据所述燃料电池的目标输出功率以及所述整车的当前需求总功率确定所述储能装置的输出功率。

在其中一个实施例中，所述方法包括如下步骤：

当所述储能装置的当前荷电状态大于或等于第一预设阈值时，控制所述燃料电池的输出的目标输出功率为0，控制所述储能装置输出所述整车的当前需求总功率。

在其中一个实施例中，所述方法包括如下步骤：

获取整车的需求总功率平均值；

当所述储能装置的当前荷电状态小于所述第一预设阈值时，控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于或等于所述整车的需求总功率平均值，其中，所述燃料电池输出的目标输出功率大于零。

在其中一个实施例中，所述的控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于或等于所述整车的需求总功率平均值的步骤，还包括：

当所述储能装置的当前荷电状态大于或等于第二预设阈值，且所述储能装置的当前荷电状态小于所述第一预设阈值，控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于所述整车的需求总功率平均值；

其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

在其中一个实施例中，所述的控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于或等于所述整车的需求总功率平均值的步骤，还包括：

当所述储能装置的当前荷电状态小于所述第二预设阈值，且所述储能装置的当前荷电状态大于或等于第三预设阈值时，控制所述燃料电池输出的目标输出功率等于所述整车的需求总功率平均值；

其中，所述第三预设阈值小于所述第二预设阈值。

在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

当所述储能装置的当前荷电状态小于所述第三预设阈值时，根据所述储能装置的当前荷电状态和所述第三预设阈值计算获得附加功率；

根据所述附加功率和所述整车的当前需求总功率获得所述燃料电池的目标输出功率，并控制所述燃料电池的输出功率为所述目标输出功率。

在其中一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：

当所述整车的当前需求总功率为0且所述储能装置的当前荷电状态小于或等于第三预设阈值时，控制所述燃料电池向所述储能装置充电，或通过外接电源对所述储能装置充电。

同时，本发明提供了一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制系统，包括：

状态获取模块，用于获取整车的当前需求总功率以及储能装置的当前荷电状态；

第一功率调节模块，用于根据所述整车的当前需求总功率、所述储能装置的当前荷电状态将所述燃料电池的输出功率设置为目标输出功率；

第二功率调节模块，用于根据所述燃料电池的目标输出功率以及所述需求总功率确定所述储能装置的输出功率，使所述储能装置处于被动输出状态。

同时，本发明还提供了一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制装置，包括处理器和用于存储计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述任一项所述的方法的步骤。

此外，本发明还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上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现上述任一项所述的方法的步骤。

本发明的有益效果是：

本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质，可以使得燃料电池的输出功率处于预设功率范围内，因此燃料电池可以工作在相对稳定的工作点，从而避免了燃料电池的剧烈动态变载，从而可以延长燃料电池的寿命。同时，该控制方法可以根据燃料电池的输出功率以及整车的需求总功率确定储能装置的输出功率，从而使得储能装置处于被动输出状态，因而储能装置可以处于浅充浅放的工作状态，与传统的深充深放状态相比，延长了储能装置的寿命。

附图说明

图1为本发明中增程式燃料电池汽车动力装置一实施例的示意图；

图2为图1中的动力装置在CD模式下的能量流向示意图；

图3为图1中的动力装置在CS模式或Blended模式下的能量流向示意图；

图4为图1中的动力装置在停车充电时的能量流向示意图；

图5为图1中的动力装置的储能装置及燃料电池一实施例的能源消耗曲线图；

图6为本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法一实施例的流程图；

图7为本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法另一实施例的流程图；

图8为本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法又一实施例的流程图；

图9为本发明的控制方法中动力装置的选型优化方法一实施例的流程图；

图10为本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制系统一实施例的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本发明的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明并不用于限定本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本申请实施例中的增程式燃料电池汽车动力装置100包括储能装置101、电池管理装置107、燃料电池105、燃料电池控制器108、电压变换器106、电机控制器103、整车控制器109以及驱动电机104。其中，储能装置101通过功率总线102连接至电机控制器103，电机控制器103电连接驱动电机104，用于控制驱动电机104的运行。驱动电机104能够将电能转化为机械能，通过驱动电机104的输出转矩驱动车辆行驶。本实施例中，储能装置101可以由锂离子动力电池、超级电容中的一种或两种组成。储能装置101具有外部充电接口，从而可以通过外接电源对该储能装置101进行充电。电池管理装置107的一端连接该储能装置101，电池管理装置107的另一端可以通过CAN总线110连接至整车控制器109。电池管理装置107用于监控储能装置101的电量(荷电状态)、输出电压、输出电流以及工作温度等信息，并将上述信息传送至整车控制器109，整车控制器109可以通过储能装置101的荷电状态、输出电压、输出电流以及工作温度等信息控制储能装置101的工作状态。

燃料电池105通过电压变换器106连接至功率总线102，即燃料电池105的输出端连接至电压变换器106的一端，电压变换器106的另一端连接至储能装置101与电机控制器103的相应公共端(即功率总线102)。本实施例中，燃料电池105可以为质子交换膜燃料电池，燃料电池105可以包括燃料电池电堆、氢气储存及供给机构、空气供给机构以及冷却机构等等。燃料电池控制器108的一端连接至燃料电池105，燃料电池控制器108的另一端可以通过CAN总线110连接至整车控制器109。燃料电池控制器108用于控制燃料电池105的各个组成机构的工作，使得燃料电池105工作在合适的工作状态。电压变换器106同时可以通过CAN总线110连接至整车控制器109，用于对燃料电池105的输出电压进行升压处理，同时，电压变换器106可以跟车整车控制器109的需求控制燃料电池的输出功率。本实施例中，电压变换器106可以为单向的DC/DC变换器。

上述动力装置通过设置燃料电池作为增程器，使得该汽车的续航里程可以达到与传统内燃机车辆同样的续航里程(300千米～500千米)。相较于传统的纯电动汽车，提升了该汽车的续航里程。同时，相较于全功率型的燃料电池轿车，燃料电池的功率明显减小，从而降低了燃料电池和整车的成本。

本申请实施例的增程式燃料电池汽车动力装置至少可以包括以下工作模式：

1)CD(Charge Depleting，电量消耗)模式

该模式下动力装置工作在纯电动驱动模式，燃料电池105关闭(即燃料电池105的输出功率为0)，由储能装置101提供车辆运行所需的全部能量，如图2所示。这种模式适用于储能装置101的电量较高(如储能装置101的当前荷电状态大于或等于第一预设阈值时)，整车的需求功率较低，或者出行里程较短的情况下。

2)CS(Charge Sustaining,电量保持)模式

该模式下整车控制器109限定燃料电池105的输出功率的波动，具体地，整车控制器109可以控制燃料电池105的输出功率为整车的需求总功率平均值，此时，储能装置101的输出功率/输入功率为整车的当前需求总功率与整车的需求总功率平均值的差值。可选地，当整车的需求总功率平均值大于整车的当前需求总功率时，燃料电池105向储能装置101充电。当整车的需求总功率平均值小于整车的当前需求总功率时，储能装置101与燃料电池105同时放电。在此模式下，储能装置101能够提供动态的功率需求，即储能装置101提供加速时的功率输出及减速或制动时的能量回收。应当清楚的是，整车的当前需求总功率可以根据电机转矩及转速等计算获得，其实质上是一种瞬时需求功率。整车的需求总功率平均值可以根据多个瞬时需求功率计算获得，其可以是多个瞬时需求总功率的几何平均值或算术平均值。如图3所示。这种工作模式适用于当储能装置101电量较低，整车的需求功率较高且出行里程较长的情况下，能够提供足够的续航里程。

3)Blended(混合)模式

该模式为上述CD模式和CS模式的结合，具有一定的调整灵活度。可选地，当整车启动时即可开启燃料电池105，且燃料电池105的输出功率为整车的需求总功率平均值的一部分(即燃料电池105的输出功率小于整车的需求总功率平均值)，如燃料电池的输出功率占整车的需求总功率的平均值的预设比例(40％～80％，此处不做具体限定)。整车的需求总功率的其他部分由储能装置101提供，如储能装置101的输出功率等于整车的需求总功率与燃料电池的输出功率之差。同时，储能装置101还可以提供整车的需求总功率的动态功率。如图5所示，Blended模式下，储能装置101的荷电状态处于下降状态，但下降速度相比CD模式慢，同时，氢气消耗量处于上升状态且上升速度比CS模式慢。

可选地，在其他实施例中，燃料电池105可以在储能装置的荷电状态消耗至一定程度时再开启。具体地，当整车启动时，首先由储能装置101提供整车的当前需求总功率，此时，燃料电池105的输出功率为0，即整车先以CD模式运行一段时间。当储能装置的能量消耗至一定程度(如，储能装置101的荷电状态小于或等于第一预设阈值)时，控制燃料电池的输出功率小于整车的需求总功率平均值，其中，燃料电池的输出功率大于零，从而控制整车切换为Blended模式。此时，储能装置101的输出功率/输入功率为整车的当前需求总功率与燃料电池的输出功率之间的差值。当燃料电池的输出功率为整车的需求总功率平均值时，则储能装置101的输出功率/输入功率为整车的当前需求总功率与整车的需求总功率平均值之间的差值。

4)停车充电模式

当车辆停车时，如果储能装置101的电量较低，燃料电池105可以继续为储能装置101充电。如图4所示，此时的能量从燃料电池105流向储能装置101，DC/DC变换器可以控制充电功率。当然，也可以通过外部充电接口采用外界电源(充电站或家用充电桩)对储能装置101进行充电。进一步地，该汽车的动力装置还可以通过向燃料电池105补充氢气的方式实现能量补充，氢气可以通过加氢站加注氢气补充。

上述各个模式可以根据实际行驶状况及储能装置的荷电状态进行实时切换。例如，可以从CD模式切换为CS模式或Blended模式，也可以从Blended模式切换为CS模式等等，具体控制方法可参见下文中的描述。

如图6所示，本申请实施例的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，用于上述的增程式燃料电池汽车动力装置，能够根据燃料电池的输出功率即整车的需求总功率确定储能装置的输出功率，从而使得储能装置处于被动输出状态，因而使得储能装置可以处于浅充浅放的工作状态，与传统的深充深放状态相比，延长了储能装置的寿命。具体地，上述方法包括如下步骤：

S100、获取整车的当前需求总功率以及储能装置101的当前荷电状态；具体地，可以根据驾驶员的操作(如驾驶员踩踏板的操作)获得驱动电机104的输出转矩，根据驱动电机104的输出转矩确定整车的当前需求总功率。其中，储能装置101的荷电状态为剩余电量与总电量的比值，通常采用百分比表示。当储能装置101的当前荷电状态为1时，可以表示储能装置101处于充满电的状态。当储能装置101的当前荷电状态为0时，可以表示该储能装置101处于放电完全状态，即储能装置101的能量完全耗尽。

S200、根据整车的当前需求总功率、储能装置101的当前荷电状态将燃料电池105的输出功率设置为目标输出功率；本实施例中，燃料电池105的目标输出功率可以为定值(如燃料电池的目标输出功率可以为0)，燃料电池105的目标输出功率也可以在预设工作点附近动态变化，此时，燃料电池105的输出功率并非恒定值，而是在一定范围内动态调整，略有波动。这样可以使得燃料电池105工作在相对稳定的工作点，从而可以避免燃料电池105剧烈动态变载，从而可以延长燃料电池的使用寿命。

S300、根据燃料电池105的目标输出功率以及整车的需求总功率确定储能装置101的输出功率。具体地，储能装置101的输出功率等于整车的当前需求总功率与燃料电池输出的目标输出功率之差。本实施例中，通过燃料电池105的目标输出功率及整车的需求总功率获得储能装置的输出功率，使得储能装置101处于被动输出状态，可以延长储能装置101的使用寿命。

可选地，在整车运行前，可以先检测储能装置101的荷电状态，获得储能装置101的当前荷电状态，以根据该储能装置101的当前荷电状态选择合适的运行模式，以避免储能装置的深充深放。如图7所示，上述步骤S200还包括如下步骤：

S210、判断储能装置的当前荷电状态是否大于或等于第一预设阈值；具体地，第一预设阈值的取值范围可以为40％～80％，此处不做具体限定。

当储能装置101的当前荷电状态大于或等于第一预设阈值时，例如，第一预设阈值为80％，储能装置的当前荷电状态为90％时，且此时的出行里程较短，整车的需求总功率较低时，则可以执行步骤S220，控制燃料电池的输出功率为0，控制储能装置101开启并输出整车的当前需求总功率。即由储能装置101单独为整车供电，此时，整车运行在CD模式。这种模式适用于储能装置101的电量较高，整车的需求功率较低，或者出行里程较短的情况下。如图2所示，动力装置中的能量由储能装置101流向电机控制器103和电机；制动能量回收时，能量由电机流向电机控制器103及储能装置101。

可选地，当储能装置101的当前荷电状态大于或等于第一预设阈值时，还可以控制整车运行在CS模式或Blended模式，具体控制过程可参见下文中的描述。

当储能装置101的当前荷电状态小于第一预设阈值时，为避免储能装置101的深充深放，可以控制整车工作于CS模式或Blended模式。具体地，当储能装置101的当前荷电状态小于第一预设阈值时，则可以执行如下步骤：

S230、实时获取整车的需求总功率平均值；具体地，由于车辆的持续运行过程中，整体的当前需求总功率处于变化状态，因而，整车的需求总功率的平均值也处于变化的状态。也就是说，此时燃料电池的目标输出功率并非恒定值，而是在一定范围内动态调整，略有波动，因此可以通过一段时间内整车的需求总功率计算获得整车的需求总功率的平均值。即整车的需求总功率平均值可以根据多个瞬时需求功率计算获得，其可以是多个瞬时需求总功率的几何平均值或算术平均值。

S240、控制燃料电池输出的目标输出功率小于或等于整车的需求总功率平均值，其中，燃料电池输出的目标输出功率大于零。具体地，当储能装置101的当前荷电状态小于第一预设阈值，可以通过燃料电池105和储能装置101协同提供整车的需求总功率。其中，整车的需求总功率等于燃料电池105输出的目标输出功率与储能装置101的输出功率之和。可选地，当燃料电池105输出的目标输出功率小于整车的需求总功率平均值，即燃料电池105的目标输出功率为整车的需求总功率平均值的一部分，此时，整车运行在Blended模式下。当燃料电池105输出的目标输出功率等于整车的需求总功率平均值时，整车运行在CS模式下。

在一个实施例中，如图8所示，当储能装置的当前荷电状态小于第一预设阈值时，上述步骤S240进一步包括如下步骤：

S241、判断储能装置的当前荷电状态是否大于或等于第二预设阈值，其中，第二预设阈值的取值范围可以为20％～40％。

当储能装置101的当前荷电状态大于或等于第二预设阈值，且储能装置101的当前荷电状态小于第一预设阈值时，则可以执行步骤S242，控制燃料电池输出的目标输出功率小于整车的需求总功率平均值，其中，燃料电池输出的目标输出功率大于零。此时，燃料电池101提供一部分的整车需求总功率平均值，储能装置101的输出功率为整车的当前需求功率与燃料电池105的目标输出功率之差，即此时整车处于Blended模式下。例如，燃料电池105的输出功率占整车需求总功率的平均值的预设比例(40％～80％，此处不做具体限定)，整车的当前需求总功率的其他部分由储能装置101提供，即储能装置101的输出功率为整车的当前需求总功率与燃料电池的输出功率之间的差值。同时，储能装置101还可以提供整车的需求总功率的动态功率。

该模式下的能量流向可参见图3，但与上述CS模式不同之处在于，该模式下燃料电池的105输出功率较小，储能装置101平均功率不为0。如图5所示，Blended模式下，储能装置101的荷电状态处于下降状态，但下降速度相比CD模式慢，同时，氢气消耗量处于上升状态且上升速度比CS模式慢。

进一步地，若储能装置的当前荷电状态小于第二预设阈值时，上述步骤S240还包括如下步骤：

S243，判断储能装置的当前荷电状态是否大于或等于第三预设阈值，其中，第三预设阈值的取值范围可以小于或等于10％。

若储能装置101的当前荷电状态大于或等于第三预设阈值，且储能装置101的当前荷电状态小于第二预设阈值，则可以执行步骤S244，控制燃料电池105输出的目标输出功率等于整车的需求总功率平均值。此时，整车可以运行在CS模式下，整车控制器109限定燃料电池105的输出功率的波动，储能装置101提供动态的功率需求，即储能装置101提供加速时的功率输出及减速或制动时的能量回收，如图3所示。这种工作模式适用于当储能装置101电量较低(荷电状态小于或等于第一预设阈值)，整车的需求功率较高且出行里程较长的情况下，能够提供足够的续航里程。

具体地，若整车的需求总功率平均值大于整车的当前需求总功率，则燃料电池105输出的目标输出功率大于整车的当前需求总功率，此时，燃料电池105不仅可以提供整车运行所需的需求总功率，还可以向储能装置101充电。若整车的需求总功率平均值小于整车的当前需求总功率，需要燃料电池105和储能装置协同提供整车运行所需的需求总功率，此时储能装置101处于放电状态。即当整车运行在CS模式下时，储能装置101有时处于充电状态，有时处于放电状态，从而可以使得储能装置101的荷电状态缓慢的降低或基本保持不变，进而可以延长储能装置的寿命。

更进一步地，若储能装置的当前荷电状态小于第三预设阈值，则执行如下步骤：

S245、根据储能装置的当前荷电状态和第三预设阈值计算获得附加功率；其中，第三阈值小于第二预设阈值。具体地，附加功率等于储能装置的当前荷电状态与第三预设阈值之间的差值。

S246、根据附加功率和整车的当前需求总功率获得燃料电池的目标输出功率，并控制燃料电池的输出功率为目标输出功率，此时，储能装置101不放电。具体地，燃料电池105的目标输出功率等于附加功率和整车的当前需求总功率之和。此时，由于储能装置的荷电状态较低，为避免储能装置的过放电，可以控制燃料电池在保证整车运行的情况下，同时向储能装置101充电，实现储能装置101的在线充电，从而使得储能装置101的荷电状态维持在第三预设阈值附近。

在一个实施例中，上述方法还包括对停车充电模式的控制方式，具体地，上述方法还包括如下步骤：

当整车的当前需求总功率为0且储能装置101的荷电状态小于或等于第三预设阈值时，控制燃料电池向储能装置101充电，或通过外接电源对储能装置101充电。可选地，如第三预设阈值的取值范围可以为5％～10％。即当车辆停车时，如果储能装置101的电量较低(荷电状态小于或等于第三预设阈值)，燃料电池105可以继续为储能装置101充电。此时的能量从燃料电池105流向储能装置101，DC/DC变换器可以控制充电功率。当然，也可以通过外部充电接口采用外界电源(充电站或家用充电桩)对储能装置101进行充电。进一步地，该汽车的动力装置还可以通过向燃料电池补充氢气的方式实现能量补充，氢气可以通过加氢站加注氢气补充。

上述各种不同的实施方式，用户可以根据出行需求进行选择控制。如当出行里程较短，且储能装置101的电量较高(如储能装置101的当前荷电状态大于第一预设阈值)时，可以控制整车运行在CD模式下。进一步地，当整车运行在CD模式下时，可以实时监控储能装置101的当前荷电状态，若储能装置101的当前荷电状态小于第一预设阈值时，此时，可以控制整车的运行模式从CD模式切换为CS模式或Blended模式。当然，当出行里程较短时，也可以只使用CD模式。

当出行里程较长时，可以首先控制整车运行在CD模式下，当储能装置101的当前荷电状态小于第一预设阈值时，可以打开燃料电池105，控制燃料电池输出的目标输出功率小于或等于整车的需求总功率平均值。即控制整车的运行模式从CD模式切换为Blended模式或CS模式，从而使得储能装置101的荷电状态缓慢的降低或基本保持不变，进而可以延长储能装置的寿命。

或者，当出行里程较长时，在车辆启动之初就开启燃料电池，并控制燃料电池输出的目标输出功率小于整车的需求总功率平均值，即控制整车运行在Blended模式，这样储能装置101的荷电状态可以缓慢降低。进一步地，若储能装置101的当前荷电状态大于或等于第三预设阈值，且储能装置101的当前荷电状态小于第二预设阈值时，此时，可以控制燃料电池105输出的目标输出功率等于整车的需求总功率平均值，即控制整车的运行模式从Blended模式切换为CS模式。更进一步地，若储能装置的当前荷电状态小于第三预设阈值时，可以根据附加功率和整车的当前需求总功率获得燃料电池的目标输出功率，并控制燃料电池的输出功率为目标输出功率，此时，燃料电池105的目标输出功率等于附加功率和整车的当前需求总功率之和，燃料电池105同时可以向储能装置101充电。此时，由于储能装置的荷电状态较低，为避免储能装置的过放电，可以控制燃料电池在保证整车运行的情况下，同时向储能装置101充电，实现在线充电。

在一个实施例中，如图9所示，上述方法还包括燃料电池和储能装置101的选型优化的步骤，通过选型优化确定燃料电池和储能装置101的型号，以提高该动力装置的性能。具体包括如下步骤：

S410、根据预设的车辆设计参数计算获得整车在预设工况下的动力装置参数；其中，车辆设计参数包括车重、迎风面积、滚动阻力等等，预设工况可以包括NEDC(NewEuropean Driving Cycle，欧洲3/4排放标准的一型试验工况)工况、FTP-75(Federal TestProcedure–75)工况、JC10-15等典型工况。将上述车辆设计参数结合具体地工况进行分析可以获得车辆运行需求的平均功率以及车辆运行需求的最大功率等动力装置参数。例如，通过车辆运行需求的平均功率可以确定所需搭载的燃料电池的功率，通过车辆运行需求的最大功率可以确定储能装置101的类型及容量。

S420、根据动力装置参数对整车的动力性、经济性及耐久性进行评估，获得当前评估结果；本实施例中，可以将获得的动力装置参数输入至预先搭建的车辆动态模型中进行仿真计算，得到车辆的动力性(如加速性能、爬坡性能等)、经济性(如耗电量及耗氢量等)以及耐久性(如储能装置101和燃料电池105的衰减程度等)等综合信息，并根据上述综合信息进行评估，获得当前评估结果。

S430、计算当前评估结果与预设评估结果的偏差值；本实施例中，偏差值可以等于当前评估结果与预设评估结果之差的绝对值。

S440、根据偏差值调整储能装置101的电池容量和/或燃料电池的输出功率，直至当前评估结果与预设评估结果之间的偏差值置于预设范围之内。例如，当车辆的加速能力小于预设加速能力时，可以通过增大储能装置101的电池容量或增大燃料电池的功率等方式提高加速能力。这样经过多轮迭代优化可以获得优化的动力装置参数及设计结果。相较于传统的靠经验确定动力装置参数的方式，本实施例的方法更加规范可靠。

S450、在当前评估结果与预设评估结果的偏差值置于预设范围之内时，根据当前评估结果对应的储能装置101的电池容量确定储能装置101的型号，根据当前评估结果对应的燃料电池的输出功率确定燃料电池的型号。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

此外，本发明一实施例还提供了一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制系统200，用于上述的增程式燃料电池动力装置中储能装置101及燃料电池的选型优化以及储能装置101及燃料电池105的工作状态控制。

上述控制系统包括状态获取模块210、第一功率调节模块220以及第二功率调节模块230。其中，状态获取模块210用于获取整车的当前需求总功率以及储能装置101的当前荷电状态。具体地，可以根据驾驶员的操作(如驾驶员踩踏板的操作)获得驱动电机104的输出转矩，根据驱动电机104的输出转矩确定整车的当前需求总功率。其中，储能装置101的荷电状态为剩余电量与总电量的比值，通常采用百分比表示。当储能装置101的当前荷电状态为1时，可以表示储能装置101处于充满电的状态。当储能装置101的当前荷电状态为0时，可以表示该储能装置101处于放电完全状态，即储能装置101的能量完全耗尽。

第一功率调节模块220用于根据整车的当前需求总功率、储能装置101的当前荷电状态将燃料电池的输出功率设置为目标输出功率。本实施例中，燃料电池的目标输出功率可以为定值(如燃料电池的目标输出功率可以为0)，燃料电池的目标输出功率也可以在预设工作点附近动态变化，此时，燃料电池的输出功率并非恒定值，而是在一定范围内动态调整，略有波动。这样可以使得燃料电池工作在相对稳定的工作点，从而可以避免燃料电池剧烈动态变载，从而可以延长燃料电池的使用寿命。

第二功率调节模块230用于根据燃料电池的目标输出功率以及整车的需求总功率确定储能装置101的输出功率，使储能装置101处于被动输出状态。具体地，储能装置101的输出功率等于整车的需求总功率与燃料电池的目标输出功率之差。本实施例中，通过燃料电池105的目标输出功率及整车的需求总功率获得储能装置的输出功率，使得储能装置101处于被动输出状态，可以延长储能装置101的使用寿命。

应当清楚的是，本实施例的控制系统中的各个模块或单元，与上述控制方法中的各个步骤对应，该控制系统的工作原理与上述控制方法的执行过程相一致，具体可参见上文中的描述。

同时，本申请实施例还提供了一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制装置，包括处理器和用于存储计算机程序的存储器，处理器执行计算机程序时，实现上述任一实施例中的方法中的步骤。可选地，当处理器执行上述计算机程序时，执行如下步骤：

获取整车的当前需求总功率以及储能装置101的当前荷电状态；具体地，可以根据驾驶员的操作(如驾驶员踩踏板的操作)获得驱动电机104的输出转矩，根据驱动电机104的输出转矩确定整车的当前需求总功率。其中，储能装置101的荷电状态为剩余电量与总电量的比值，通常采用百分比表示。当储能装置101的当前荷电状态为1时，可以表示储能装置101处于充满电的状态。当储能装置101的当前荷电状态为0时，可以表示该储能装置101处于放电完全状态，即储能装置101的能量完全耗尽。

根据整车的当前需求总功率、储能装置101的当前荷电状态将燃料电池105的输出功率设置为目标输出功率；本实施例中，燃料电池105的目标输出功率可以为定值(如燃料电池的目标输出功率可以为0)，燃料电池105的目标输出功率也可以在预设工作点附近动态变化，此时，燃料电池105的输出功率并非恒定值，而是在一定范围内动态调整，略有波动。这样可以使得燃料电池105工作在相对稳定的工作点，从而可以避免燃料电池105剧烈动态变载，从而可以延长燃料电池的使用寿命。

根据燃料电池105的目标输出功率以及整车的需求总功率确定储能装置101的输出功率。具体地，储能装置101的输出功率等于整车的当前需求总功率与燃料电池输出的目标输出功率之差。本实施例中，通过燃料电池105的目标输出功率及整车的需求总功率获得储能装置的输出功率，使得储能装置101处于被动输出状态，可以延长储能装置101的使用寿命。

此外，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现上述任一实施例中的方法的步骤。可选地，上述计算机可读存储介质可以为非易失性存储介质和/或易失性存储介质。非易失性存储介质可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储介质可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本申请实施例的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法、系统、装置及存储介质，可以使得燃料电池的输出功率处于预设功率范围内，因此燃料电池可以工作在相对稳定的工作点，从而避免了燃料电池的剧烈动态变载，从而可以延长燃料电池的寿命。同时，该控制方法可以根据燃料电池的输出功率以及整车的需求总功率确定储能装置的输出功率，从而使得储能装置处于被动输出状态，因而储能装置可以处于浅充浅放的工作状态，与传统的深充深放状态相比，延长了储能装置的寿命。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取整车的当前需求总功率以及储能装置的当前荷电状态；

根据所述整车的当前需求总功率、所述储能装置的当前荷电状态将所述燃料电池的输出功率设置为目标输出功率；

根据所述燃料电池的目标输出功率以及所述整车的当前需求总功率确定所述储能装置的输出功率。

2.根据权利要求1所述的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

当所述储能装置的当前荷电状态大于或等于第一预设阈值时，控制所述燃料电池的输出的目标输出功率为0，控制所述储能装置输出所述整车的当前需求总功率。

3.根据权利要求2所述的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

获取整车的需求总功率平均值；

当所述储能装置的当前荷电状态小于所述第一预设阈值时，控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于或等于所述整车的需求总功率平均值，其中，所述燃料电池输出的目标输出功率大于零。

4.根据权利要求3所述的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述的控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于或等于所述整车的需求总功率平均值的步骤，还包括：

当所述储能装置的当前荷电状态大于或等于第二预设阈值，且所述储能装置的当前荷电状态小于所述第一预设阈值，控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于所述整车的需求总功率平均值；

其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值。

5.根据权利要求4所述的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述的控制所述燃料电池输出的目标输出功率小于或等于所述整车的需求总功率平均值的步骤，还包括：

当所述储能装置的当前荷电状态小于所述第二预设阈值，且所述储能装置的当前荷电状态大于或等于第三预设阈值时，控制所述燃料电池输出的目标输出功率等于所述整车的需求总功率平均值；

其中，所述第三预设阈值小于所述第二预设阈值。

6.根据权利要求5所述的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

当所述储能装置的当前荷电状态小于所述第三预设阈值时，根据所述储能装置的当前荷电状态和所述第三预设阈值计算获得附加功率；

根据所述附加功率和所述整车的当前需求总功率获得所述燃料电池的目标输出功率，并控制所述燃料电池的输出功率为所述目标输出功率。

7.根据权利要求4或5所述的增程式燃料电池汽车动力装置的控制方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

当所述整车的当前需求总功率为0且所述储能装置的当前荷电状态小于或等于第三预设阈值时，控制所述燃料电池向所述储能装置充电，或通过外接电源对所述储能装置充电。

8.一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制系统，其特征在于，包括：

状态获取模块，用于获取整车的当前需求总功率以及储能装置的当前荷电状态；

第一功率调节模块，用于根据所述整车的当前需求总功率、所述储能装置的当前荷电状态将所述燃料电池的输出功率设置为目标输出功率；

第二功率调节模块，用于根据所述燃料电池的目标输出功率以及所述需求总功率确定所述储能装置的输出功率，使所述储能装置处于被动输出状态。

9.一种增程式燃料电池汽车动力装置的控制装置，其特征在于，包括处理器和用于存储计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的方法的步骤。