CN111186317A - 选择能量供应路径的方法、系统及燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆电力分配领域，提供一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法、系统及燃料电池车辆，其中所述方法包括：确定多个能量供应路径所分别对应的多个功率传输效率；基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径；控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。由此，在选择和切换为目标电气元件充电/供电的能量供应路径时，考虑到了在目标电气元件和能量源之间的功率传输效率，保障了系统中能量分配的效率和性能。

Description

选择能量供应路径的方法、系统及燃料电池车辆

技术领域

本发明涉及车载电池充电技术领域，特别涉及一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法、系统及燃料电池车辆。

背景技术

目前，存在涉及多个能量源的系统作为用于不同能量需求的电力源，并且这样的系统被应用在包括混合动力汽车、燃料电池电动汽车等车辆中。在典型的燃料电池电动汽车中，主要存在作为燃料电池的第一能量源和作为高压电池的动力源电池。这两种所提到的能源都为满足车辆的牵引要求而提供动力。在一些已知的配置中，燃料电池(FC)通过使用高压转换器(HVDC)提供高压电池(HV电池)充电所需求的高压DC电力，并且该HV电池为电机提供电力，其中该电机被配置成用于驱动汽车车轮的主要牵引电动机。

除了上文所提及的两个能量源之外，在燃料电池动力汽车中还可以存在其他的能量源，例如一个针对车辆在不同操作条件的不同电力需求提供电力的能量源(该能量源例如可以是低压LV电池)，例如一个针对燃料电池供应空气的压缩机的操作提供电力的能量源。

相应地，目前相关技术中提出了通过使用来自于类似高压电池的多种高压能量源向低压电池充电的过程，以满足低压电池的续航需求。但是，本申请的发明人在实践本申请的过程中发现在系统各组件的不同工作条件下，每一种能量传递方式或能量传输路径为低压电池充电或为驱动电机供电，其都将会表现出不同的功率传输效率；而目前低压电池充电或为驱动电机供电的过程都没有考虑到能量供应的电气元件(例如低压电池或驱动电机)与能量源之间的整体功率传输效率，无法保障能量传递性能。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，以在为车辆的电气元件供电的过程中考虑到能量源在不同能量供应路径上的功率传输效率，以保障能量源向电气元件的能量传递性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，所述能量供应路径中设置有车辆的能量源，且所述能量供应路径用于将所述能量源的电力分配至目标电气元件，其中所述基于功率传输效率选择能量供应路径的方法包括：确定多个能量供应路径所分别对应的多个功率传输效率；基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径；控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。

进一步的，所述能量源的数量为多个，且每个所述能量供应路径分别对应于不同的能量源。

进一步的，所述能量供应路径包括用于为电动汽车的低压电池充电和/或向电动汽车的驱动电机供电的电气支路，其中所述控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件包括：控制通过所述目标能量供应路径，为所述低压电池充电或向所述驱动电机供电。

进一步的，所述控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件包括：控制仅导通所述多个能量供应路径中的所述目标能量供应路径，以将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。

进一步的，所述基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径包括：排序所述所确定的多个功率传输效率；以及将排序最高的功率传输效率所对应的能量供应路径确定为所述目标能量供应路径。

相对于现有技术，本发明所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法具有以下优势：

本发明所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法中，通过确定能量源在多个能量供应路径下为电气元件充电时所分别对应的多个功率传输效率，并基于所确定的多个功率传输效率来选择目标能量供应路径，利用目标能量供应路径来给低压电池充电。由此，在选择和切换为电气元件供应能量的能量供应路径时，考虑到了在电气元件和能量源之间的功率传输效率，保障了系统中能量分配的效率和性能。

本发明的另一目的在于提出一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，以在为车辆的电气元件供电的过程中考虑到能量源在不同能量供应路径上的功率传输效率，以保障能量源向电气元件的能量传递性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，所述能量供应路径中设置有车辆的能量源，且所述能量供应路径用于将所述能量源中的电力分配至目标电气元件，其中所述基于功率传输效率选择能量供应路径的方法包括：检测分别在使用多个能量供应路径分配电力时所分别对应的多组电气工作参数；基于所检测的多组电气工作参数，确定对应所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率；基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径；控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。

进一步的，所述能量源的数量为多个，且每个所述能量供应路径分别对应于不同的能量源。

进一步的，所述基于所检测的多组电气工作参数，确定对应所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率包括：基于所检测的第一电气工作参数，确定分别对应于利用所述多个能量供应路径为所述目标电气元件分配电力时的多个能源输出功率，其中所述第一电气工作参数包括针对所述能量源所检测的电气工作参数；基于所检测的第二电气工作参数，确定分别对应于利用所述多个能量供应路径为所述目标电气元件分配电力时所要求的多个期望输入功率，其中所述第二电气工作参数包括针对所述目标电气元件所检测的电气工作参数；基于所述多个能源输出功率和所述多个期望输入功率，确定分别对应于所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率。

进一步的，所述基于所检测的多组电气工作参数，确定对应所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率包括：基于所检测的多组电气工作参数和预配置的路径效率关系表，确定由所述多个能量供应路径分别分配电力时所分别对应的多个功率传输效率，其中所述路径效率关系表中包括关于匹配于所述多个能量供应路径的多种特定电气工作参数与功率传输效率之间的关联关系。

进一步的，所述关联关系中的特定电气工作参数包括为所述目标电气元件分配电力时所要求的期望输入功率，以及所述关联关系指示对应于能量供应路径的在功率传输效率与期望输入功率之间的关系。

进一步的，在基于所检测的多组电气工作参数和预配置的路径效率关系表，确定由所述多个能量供应路径分别分配电力时所分别对应的多个功率传输效率之前，该方法还包括：构建所述路径效率关系表，其中所述构建所述路径效率关系表：获取能量供应路径中在所述能量源与所述目标电气元件之间的中间器件所对应的器件效率关系表；根据所获取的器件效率关系表，创建所述路径效率关系表。

进一步的，当所述能量供应路径中存在多个所述中间器件时，其中所述根据所获取的器件效率关系表，创建所述路径效率关系表包括：聚合所述多个中间器件所分别对应的多个器件效率关系表，以创建所述路径效率关系表。

进一步的，所述能量供应路径包括用于为电动汽车的低压电池充电和/或向电动汽车的驱动电机供电的电气支路，其中所述控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源中的电力分配至所述目标电气元件包括：控制通过所述目标能量供应路径，为所述低压电池充电或向所述驱动电机供电。

进一步的，所述电气工作参数包括以下中的一者或多者：电流、电压以及功率。

本发明所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法中，通过检测分别在使用多个能量供应路径分配电力时所分别对应的多组电气工作参数，之后基于所检测的多组电气工作参数确定能量源在多个能量供应路径下为电气元件充电时所分别对应的多个功率传输效率，并基于所确定的多个功率传输效率来选择目标能量供应路径，利用目标能量供应路径来给低压电池充电。由此，在选择和切换为电气元件供应能量的能量供应路径时，通过检测电气工作参数，并应用所检测的电气工作参数来确定电气元件与能量源之间的功率传输效率，保障了系统中能量分配的效率和性能。

本发明的另一目的在于提出一种基于功率传输效率选择能量供应路径的系统，以在为车辆的电气元件供电的过程中考虑到能量源在不同能量供应路径上的功率传输效率，以保障能量源向电气元件的能量传递性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于功率传输效率选择能量供应路径的系统，所述基于功率传输效率选择能量供应路径的系统包括：能量源，用于通过不同的能量供应路径为目标电气元件分配电力；控制器，用于执行上述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法。

进一步的，所述能量源的数量为多个，且每一个所述能量供应路径分别对应于不同的能量源。

进一步的，所述能量源的类型包括以下中的一者或多者：高压电池、高压转换器、燃料电池、电容器、发电机或光伏模块。

进一步的，所述目标电气元件为低压电气元件，其中所述基于功率传输效率选择能量供应路径的系统还包括：低压转换器，用于接收来自能量源的高压电，并转换所述高压电以向所述低压电气元件供应低压电。

本发明的另一目的在于提出一种燃料电池车辆，以在为车辆的电气元件供电的过程中考虑到能量源在不同能量供应路径上的功率传输效率，以保障能量源向电气元件的能量传递性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种燃料电池车辆，设置有上述的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统。

所述基于功率传输效率选择能量供应路径的系统、燃料电池车辆与上述基于功率传输效率选择能量供应路径的方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

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方式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：

图1A为适于应用本发明实施例方案的车辆内部的电力供应链配置的示例；

图1B为适于应用本发明实施例方案的车辆内部的电力供应链配置的示例；

图1C为适于应用本发明实施例方案的燃料电池汽车的电力供应链配置的示例；

图2为本发明实施方式所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法的流程图；

图3为图2所示的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法中确定功率传输效率的流程图；

图4是与图3中所应用的路径效率关系表相关的曲线关系图；

图5A是具有为低压电池充电的多充电支路的一架构示例；

图5B是具有为低压电池充电的多充电支路的另一架构示例；

图6A是发电机作为能量源的一充电支路的示例；

图6B是发电机作为能量源的另一充电支路的示例；

图7是对应于充电模式1中的充电线路的示例；

图8是本发明一实施例的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统的结构框图。

附图标记说明：

801-80n 能量源 90 控制器

80 基于功率传输效率选择能量供应路径的系统

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。

如图1A，适于应用本发明实施例方案的车辆内部的电力供应链的第一示例的配置，其示出了单个能量源通过多个不同能量供应路径(例如各个路径分别包括中间器件a1、b1、c1)来向目标电气元件来供应能量或电力。如图1B，适于应用本发明实施例方案的车辆内部的电力供应链的第二示例的配置，其示出了多个能量源(能量源1、2和3)与对应的中间器件(中间器件a2、b2、c2)构成向目标电气元件充电的多个能量供应路径，其中每个能量供应路径分别对应于不同的能量源。

本申请的发明人在实践本申请的过程中发现，不论是图1A还是图1B所示的电力供应链配置，在系统工作在不同的工作条件，例如随着系统中电量、电压或电流的减少或增加，不同的能量供应路径或能量供应支路都将会表现出不同的能量传输效率或功率传输效率。因此，有必要在实施针对目标电气元件的充电供给时，考虑能量传输效率以选择较佳的能量供应路径，保障能量传递性能。

可以理解的是，对于本发明实施例中的能量源的类型在此应不限定，其可以是任意类型(例如高压或低压的、直流或交流的)的能量源，作为示例，能量源可以是高压电池、高压转换器、燃料电池、电容器、发电机或光伏模块等等。

需说明的是，虽然图1A和图1B中所示的在能量供应路径上的中间器件的数量仅为1个，但其并不旨在对其的限制，且在能量供应路径上的中间器件的数量也可以是多个。另外，关于目标电气元件的类型，在此也不应当对其进行限定，例如其可以是诸如电动汽车的低压电池的电源模块，另外其还可以是诸如电动汽车的驱动电机的动力模块，且都属于本发明实施例的保护范围。作为示例，一方面，当目标电气元件为电动汽车的低压电池时，本发明实施例的应用可以是用于为电动汽车的低压电池充电；另一方面，当目标电气元件为电动汽车的驱动电机时，本发明实施例的应用可以是用于为电动汽车的驱动电机提供驱动电力。

在下文的实施例描述中选取本发明实施例应用的一个方面来对本发明实施例的细节进行展开说明，但是可以理解的是，与本发明实施例方法保持一致的情况下，本发明实施例还可以包括于此未公开的各种可预见的在不同实施方向上的变型。

示例性地，在下文的一些实施方式中将以目标电气元件为电动汽车的低压电池为例描述本发明实施例用于为低压电池充电的一些细节，但可以理解的是，将目标电气元件简单地变型为其他的电气元件也同样属于本发明实施例的保护范围内，例如目标电气元器件为驱动电机，可以应用本发明实施例来为驱动电机供电。

如图1C，其示出了适于应用本发明实施例方案的燃料电池汽车的电力供应链配置，在该配置中设置有燃料电池，与燃料电池连接的高压直流转换器DCDC HV，高压直流转换器将由燃料电池产生的高压电力转换为高压电池充电所需的高电压范围，高压电池向电机逆变器供电，该电机逆变器为电动机供电，以及该电动机被配置为驱动汽车车轮。作为可附加或可替换的实施方式，其还可以是省略图1C中的高压电池(未示出)，并直接由燃料电池供应电力，并通过高压直流转换器直接为电动机供电，以驱动汽车车轮。作为示例，燃料电池可以以不同的模式来为电机供电，例如在第一模式下使用高压电池供电，而在第二模式下不适用高压电池供电，以及该不同的模式也可以是被当做或对应不同的能量供应路径而被选择及切换，且都属于本发明的保护范围内。

如图1C所示，电力供应链配置还包括用于不同目的所需求的低压电池(通常是12V直流电池)，例如在车辆启动的过程中其能够为车辆的压缩机供电，且其也还用于车辆中的其他低电压需求。其中，压缩机控制单元包括用于驱动压缩机的电机，且该电机可以是交流AC电动机或直流DC电动机；如果该电机是AC电动机，那么压缩机控制单元包括将AC电流供给至AC电动机的逆变器；如果电机是DC电动机，那么压缩机控制单元包括供应直流电流的转换器。因为在车辆启动过程中，燃料电池不会为压缩机的电机供电且低压LV电池能够在该启动阶段供电，因此压缩机控制单元还可以连接至12V的DC电池。

如图1C所示，低压LV电池的充电方式有很多种方式，其中一种是使用源自高压HV电池的电力，该高压电池将电力供给至直流低压转换器(LVDC)以为该LV电池供电。为低压电池充电的另一个选择是在燃料电池和低压电池之间使用备用低压转换器，并且这将实现直接从燃料电池向低压电池供电。

在图1C所示的电力供应链配置中，具有多个向低压电池供电的能量源，例如燃料电池和高压电池，实现了多种为低压电池供电的方式。但是，需要指出的是，在系统各组件的不同工作条件下，也就是电池或能量源的功率容量、输出电压等会随着低压电池工作过程而发生相应的变化，而选定由不同的能量源为低压电池充电都将会表现出不同的功率传输效率。

需说明的是，图1C中各部件的类型可以作出适当的变形和补充，其都同样应属于本发明的保护范围内。作为示例，能量源除了可以是高压电池和燃料电池之外，其还可以是选自高压转换器、电容器、发电机和内燃机的任意组合。另外，低压电池也可以是非直流电池，且电池的额定电压也可以不被限定为12V。

有鉴于此，本发明一实施例提供了如图2所示的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，该方法包括：

S21、确定多个能量供应路径所分别对应的多个功率传输效率。

关于本发明实施例方法的执行主体，其可以是应用在控制器上的，该控制器可以是原有的控制器，例如电源管理系统、燃料电池控制器等；并且，其也可以是后续额外附加至车辆的控制器，且都属于本发明的保护范围内。

关于对应于使用多种能量源充电的多个功率传输效率的确定方式，其一方面可以是借助于仪器检测出来的，例如通过仪器检测出在当前系统工作条件下各个能量源分别所对应的功率传输效率。另一方面，其还可以是基于关于电气参数的采集，并进而确定符合当前系统工作条件的功率传输效率，且以上实施方式都属于本发明的保护范围内。

S22、基于所确定的多个功率传输效率，从多个能量供应路径中选择目标能量供应路径。

其中，可以是将对应功率传输效率满足一定要求，例如将超过一定阈值，的能量源确定为目标能量源。更优选的，还可以是直接从多个能量源中确定对应于在所确定的多个功率传输效率中的最优功率传输效率的目标能量源；具体的，其可以是排序所确定的多个功率传输效率，以及将排序最高的功率传输效率所对应的能量供应路径确定为目标能量供应路径。

S23、控制通过目标能量供应路径，将目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至目标电气元件。

具体的，可以是控制仅导通多个能量供应路径中的目标能量供应路径，以将目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至目标电气元件。如图1A-1C所示，可以是在各种电力供应配置中来控制能量的供应和分配，例如可以在单电源或多电源的多路径电力供应配置中实现目标能量供应路径的控制和能量的分配。作为示例，可以是控制通过目标能量供应路径，为低压电池充电或向驱动电机供电。如图1A所示，控制器从多条能量供应路径中选择导通对应功率传输效率较高的能量供应路径，从而为低压电池充电或向驱动电机供电；如图1B所示，控制器从多条能量供应路径中选择导通对应功率传输效率较高的目标能量源所处的能量供应路径，从而为低压电池充电或向驱动电机供电。

如图1C所示，在向低压直流电池供电时，可以是由控制器获取当前系统中的电气工作参数，并基于所检测的电气工作参数比较由燃料电池供电和由高压电池供电所对应的功率传输效率的高低，并据此来切换充电支路，例如当比较结果指示由燃料电池的充电支路充电时所对应的功率传输效率更高时，则选定由燃料电池的充电支路为低压电池充电。

参照图3，本发明一实施例的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，包括：

S31、检测分别在使用多个能量供应路径分配电力时所分别对应的多组电气工作参数。

S32、基于所检测的多组电气工作参数，确定对应多个能量供应路径的所述多个功率传输效率。

S33、基于所确定的多个功率传输效率，从多个能量供应路径中选择目标能量供应路径。

S34、控制通过目标能量供应路径，将目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至目标电气元件。

作为示例，如图1C所示，当为燃料电池汽车中的低压电池充电时，其可以是检测在多种充电模式下为低压电池充电时充电线路中所分别对应的多组电气工作参数，其中该电气工作参数可以是电流、电压和/或功率等；基于所检测的多组电气工作参数，确定对应多种充电模式的多个功率传输效率。由此，可以通过电气参数的采集而确定当前系统工作条件，进而确定符合当前系统工作条件的功率传输效率，且以上实施方式都属于本发明的保护范围内。

更优选地，关于功率传输效率的确定方式，其一方面可以是通过实时采集电气工作参数并应用电气工作参数实时计算功率传输效率的方式所实现的。具体的，其可以是：首先，基于所检测的第一电气工作参数，确定分别对应于利用多个能量源为目标电气元件(例如驱动电机或低压电池)充电时的多个输出功率，其中该第一电气工作参数包括针对能量源所检测的电气工作参数，例如，如图1C所示，其可以是检测燃料电池的输出电压和输出电流，进而计算出燃料电池的输出功率；然后，基于所检测的第二电气工作参数，确定分别对应于利用多个能量供应路径为目标电气元件分配电力时所要求的多个期望输入功率，其中该第二电气工作参数包括针对目标电气元件所检测的电气工作参数，例如，当为低压电池充电时，期望输入功率可以是基于低压电池的电压和低压电池所需求的充电电流来确定的，该所需求的充电电流可以是确定或预先定义的；进而，通过计算所得到的多个输出功率和多个期望输入功率，就能够确定分别对应于多种能量分配模式或充电模式的多个功率传输效率。

更优选地，关于功率传输效率的确定方式，其另一方面可以是通过实时采集电气工作参数并应用电气工作参数实时查询预先定义或配置的表格来确定对应于当前系统工作条件的功率传输效率。具体的，可以是基于所检测的多组电气工作参数和预配置的路径效率关系表，确定由多个能量供应路径分别分配电力时所分别对应的多个功率传输效率，其中路径效率关系表中包括关于匹配于多个能量供应路径的多种特定电气工作参数与功率传输效率之间的关联关系。需说明的是，该对应于各个能量供应路径下的特定电气工作参数与功率传输效率之间的关联关系可以是预先通过多次实验或从工具书中所得到的，或者是后期通过自主计算所得到的(其将在下文展开)。一方面，该关联关系可以是直接的映射关系，例如能量供应路径-特定电气工作参数-功率传输效率，通过将所检测的电气工作参数与特定电气工作参数进行比对能直接确定唯一对应于各个能量供应路径的功率传输功率；另一方面，该关联关系还可以是指示各个能量供应路径的功率传输功率与电气工作参数之间的规律的线性关系、曲线关系等，其也都可以是预定义或预先被配置好的。

在一些实施方式中，路径效率关系表中的关联关系中的该预定义的特定电气工作参数还可以是包括为目标电气元件分配电力(例如为低压电池充电)时所要求的期望输入功率，以及相应地，该关联关系可以是指示对应于各个能量供应路径的在功率传输效率与期望输入功率之间的关系。如上所描述的，在低压电池工作或充电的过程中，或者为驱动电机供电的过程中，系统工作条件会发生变化，因此期望输入功率可以是对应于在系统工作过程中在低压电池(或驱动电机)和能量源处于设定电压差值，或者该期望输入功率也还可以是对应于在系统工作过程中在低压电池(或驱动电机)处于第一设定电压且能量源处于第二设定电压。如图4所示，在该坐标系中的多条曲线分别是对应于在能量源和低压电池之间的不同的电压差，或者对应于具备能量源电压(例如U_e)和低压电池电压(例如U_l)的电压对(例如图4中不同的U_e-U_l1，U_e-U_l2和U_e-U_l3)，其中该能量源和低压电池电压可以是分别设置在高压转换器的两端；另外，在坐标系中的横轴表示电池电流、纵轴表示功率传输效率，因此可以根据图4所示的曲线关系来进一步构建或直接将其用作路径效率关系表。由此，不同的电压对(或电压差)能够对应于图4中不同的曲线，通过将该路径效率关系表提供给控制器，控制器能够通过查表和所检测的电气工作参数来实时切换充电模式，以利用能量供应路径(或分别具有不同的能量源的能量供应路径)来为低压电池充电或为驱动电机供电。

作为本发明实施例的进一步的公开和优化，本发明实施例于此还公开了路径效率关系表的构建过程，其可以是获取能量供应路径中在能量源与目标电气元件之间的中间器件所对应的器件效率关系表；根据所获取的器件效率关系表，创建路径效率关系表。可以理解的是，不同电子元器件或中间器件所对应的器件效率关系表可以是已知的，例如可以是由电子元器件的生产厂商所提供的。具体的，一方面，当在能量源与目标电气元件之间只存在一个中间器件时，可以是直接将该中间器件所对应的器件效率关系表作为该能量供应路径所对应的路径效率关系表；另一方面，当在能量源与目标电气元件之间存在多个中间器件时，可以是聚合该多个中间器件所分别对应的多个器件效率关系表，以创建所述路径效率关系表，例如，可以是将功率供应路径上的多个中间器件的对应于同一电气工作参数的功率传输效率(例如η_a、η_b、η_c)进行累乘，则对应的路径功率传输效率为η_a×η_b×η_c。

其中，可以是将对应功率传输效率满足一定要求，例如将超过一定阈值的能量源确定为目标能量源；更优选的，还可以是直接从多个能量源中确定对应于在所确定的多个功率传输效率中的最优功率传输效率的目标能量源。

如图5A和5B，其分别示出了为低压电池充电的多充电支路的架构示例，其中能量源可以是包括电池、燃料电池、发电机、内燃机等。具体的，第一能量源可以是燃料电池、由内燃机驱动的发电机或光伏模块；第二能量源可以是高压电池，电池电源可以是12V电池，第一功率转换单元可以是高压转换器HVDC，第二功率转换单元和第三功率转换单元可以是低压转换器LVDC。其中，第二功率转换单元可以是AC/DC转换器(整流器)，且该第二功率转换单元还可以包括一个逆变器，另外，第二功率转换单元和第三功率转换单元也可以是被集成在同一个的功率转换单位中，而不需要设置两个单独的功率转换单位。如图6A和6B，其示出了当发电机作为第一能量源时的系统结构，因此为发电机也可以是设置一个或多个功率转换单元，其还可以是指示通过不同的充电支路来分别为低压电池充电。

本发明一实施例还提供了包括多个能量源的车辆，该车辆中至少还设置有电池电源。其中，一些能量源可以供电以用于为电池存储器充电；能量系统还包括功率转换单元，其可以将来自电源的电压范围转换为电池能量存储器所需求的电压范围。另外，可以存在用于在其他能源之间传递能量的功率转换单元。

优选的，该车辆可以是燃料电池车辆，相应地燃料电池可以是作为多个能量源中的其中一者，由此实现在燃料电池动力电动汽车中对低压电池充电时考虑功率传递效率。其中，可以是通过定义用于各种能量传递方式或充电模式的在所要求的不同的操作输入功率与功率传输效率之间的预定义关系。进而，根据为低压LV电池充电所要求的当前输入功率，从该预定义关系中确定每种情况下的功率传输效率，并将其进行对比，以确定出最佳或较佳的充电模式；其中，该所要求的当前输入功率是对应于为低压电池充电时所对应的能量源设定电压和低压电池设定电压，或者是对应于为低压电池充电时所对应的在能量源和低压电池之间的设定电压差。

关于图4中所示的关系曲线，其可以是仅仅是用于特定转换器的曲线，而并非对于所有的低压部件都适用用途，并且该曲线还可以是由供应商所提供的。

在本发明实施例的一些优选实施方式中，可以是通过以下方式来计算效率：由供应商提供如图4所示的效率数据，它能够被用作用于重建针对设定电压对的能量源和低电压电源的在不同的电池电力参数(此处是电池电流)处的效率查找表的输入。

当从提供给控制器的效率查找表来确定效率时，可以是构造一个对应用于为测试设置的低压电池充电的每一能量传递模式的路径效率关系表。

模式1：如图7所示的充电线路：燃料电池通过低压直流转换器LVDC为低压电池充电。

路径效率关系表可以通过基于图4所示的关系曲线构建，其也可以被直接设置为参考表，正如在控制器中的查询表一样。

图4中的每条线分别代表不同电压对(燃料电池的电压输出，低压LV电池的额定电压)下的效率曲线。在一个实施例中，可以使用燃料电池的输入电流和电压以及在燃料电池不同的电压级别下所需求的电池输入来构造这些曲线(可以推导出效率值)。所建立的测试集所绘制的效率曲线可被用作参考表，并能够将其应用于控制器中。

同样地，对于其他能量传递模式，同样可以计算出对应的效率曲线，控制器也还可以将其作为查询表。基于该查询表，控制器能比较任意电池输入电流所对应的效率，并进而确定能量传输模式。由于系统效率在一段时间内才能够会改变，因此控制器可以在一段时间之后再修改参考曲线数据，以实现间歇周期性地调整充电模式。

在另一个实施例中，可以通过测量系统各部件的电气参数来构建效率曲线。

作为示例，在模式1的情况下，燃料电池的输出电流和输出电压能够被测量，以及电池充电所要求的电流和功率也能够被测量，并由此能够计算出特定模式下电池充电的电力传递效率。

假定V-FC为燃料电池输出电压，V-Battery为低压电池电压，i-FC为燃料电池输出电流，i-Battery为给电池充电所需求的电流，那么(充电)效率可以通过计算燃料电池输出功率和给电池充电需求的输入功率计算所得到。

当模式1被用于为低压电池充电时，通过测量上述的系统的电流和电压，控制器可以计算模式1所对应的功率传输效率，同样的，其他模式的功率传输效率也可以通过类似的方案计算所得。

进而，通过比较模式1与其他模式下的充电效率，从而可以选择最佳的低压电池充电模式来实施充电操作。

如图8所示，本发明一实施例的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统80，包括用于通过不同的能量供应路径为目标电气元件分配电力的能量源，优选的，其可以是包括多个能量源801-80n(n为大于或等于2的整数)，用于分别在多种充电模式下为低压电池充电，其中每一充电模式分别对应于不同的能量供应路径，以及能量源包括以下中的一者或多者：高压电池、高压转换器、燃料电池、电容器、发电机、内燃机或光伏模块；控制器90，用于执行本发明实施例上述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法。其中，当能量源的数量是单个时，可以是通过单个能量源通过不同的能量供应路径为目标电气元件供电；以及，当能量源的数量是多个时，可以是每一个能量供应路径分别对应于不同的能量源，从而通过管理不同的能量源所处的不同的能量供应路径来实现为目标电气元件供电。

在一些实施方式中，基于功率传输效率选择能量供应路径的系统80还包括：低压转换器，用于接收来自能量源801-80n中一者或多者所输入的高压电，并转换该高压电以向作为低压电气元件(例如低压电池)的目标电子元件供电。

本发明另一实施例还提供了燃料电池车辆，其设置有如上述的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统。

关于本发明实施例的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统和燃料电池车辆更多的细节和技术效果，可以是参照上文关于基于功率传输效率选择能量供应路径的方法的描述，在此不再赘述。

本发明于此还提供了多种实施例及其组合形式：

实施例1：一种燃料电池车辆，包括：燃料电池、适于从燃料电池接收电力的高压转换器(HVDC)、适于从HVDC接收电力的高压电池、至少适于向低压电池提供电力的低压转换器(LVDC)；其中，所述低压转换器(LVDC)适用于接收来自多个能量源的电力。

实施例2：根据实施例1所述的燃料电池车辆，其中所述多个能量源来为高压电池、燃料电池和高压转换器。

实施例3：根据实施例1所述的燃料电池车辆，其中，该燃料电池车辆还包括适于从所述多个能量源中选择能量源的控制器。

实施例4：根据实施例3所述的燃料电池车辆，其中所述控制器适于基于在能量源和低压电池之间的功率传输效率来选择能量源。

实施例5：一种用于操作如实施例4所述的燃料电池的方法，其中，在能量源和低压电池之间的功率传输效率是通过使用在功率传输效率和用于在能量源和低压电池之间的处于设定电压差，为低压电池充电时所需求的输入功率之间预定义关系来确定的。

实施例6：一种车辆，包含多个能量源、至少一个功率转换单元和电池单元；其中，所述电池单元适于接收来自多个能量源的电力

实施例7：根据实施例6所述车辆，该车辆还包括适于控制向所述电池单元供电的能量源的选择的控制器。

实施例8：根据实施例6所述的车辆，其中所述功率转换单元包括低压直流转换器。

实施例9：根据实施例6所述的车辆，其中所述功率转换单元包括高压直流转换器。

实施例10：根据实施例6所述的车辆，其中所述能量源是从如下的列表中选择的，该列表包括燃料电池、发电机、内燃机、电容器和高压电池。

实施例11：一种针对如实施例7所述的车辆的操作方法，其中所述控制器适于通过比较在电池单元与每个能量源之间的能量传递效率来选择能量源。

实施例12：根据实施例11所述的车辆的操作方法，其中在能量源与电池单元之间的功率传输效率是通过使用在功率传输效率和在能量源和低压电池处于设定电压、为低压电池充电时所需求的输入功率参数之间的预定义的关系来确定的。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述能量供应路径中设置有车辆的能量源，且所述能量供应路径用于将所述能量源的电力分配至目标电气元件，其中所述基于功率传输效率选择能量供应路径的方法包括：

确定多个能量供应路径所分别对应的多个功率传输效率；

基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径；

控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。

2.根据权利要求1所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述能量源的数量为多个，且每个所述能量供应路径分别对应于不同的能量源。

3.根据权利要求1所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述能量供应路径包括用于为电动汽车的低压电池充电和/或向电动汽车的驱动电机供电的电气支路，其中所述控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件包括：

控制通过所述目标能量供应路径，为所述低压电池充电或向所述驱动电机供电。

4.根据权利要求1所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件包括：

控制仅导通所述多个能量供应路径中的所述目标能量供应路径，以将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。

5.根据权利要求1所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径包括：

排序所述所确定的多个功率传输效率；以及

将排序最高的功率传输效率所对应的能量供应路径确定为所述目标能量供应路径。

6.一种基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述能量供应路径中设置有车辆的能量源，且所述能量供应路径用于将所述能量源中的电力分配至目标电气元件，其中所述基于功率传输效率选择能量供应路径的方法包括：

检测分别在使用多个能量供应路径分配电力时所分别对应的多组电气工作参数；

基于所检测的多组电气工作参数，确定对应所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率；

基于所确定的多个功率传输效率，从所述多个能量供应路径中选择目标能量供应路径；

控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源的电力分配至所述目标电气元件。

7.根据权利要求6所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述能量源的数量为多个，且每个所述能量供应路径分别对应于不同的能量源。

8.根据权利要求6所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述基于所检测的多组电气工作参数，确定对应所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率包括：

基于所检测的第一电气工作参数，确定分别对应于利用所述多个能量供应路径为所述目标电气元件分配电力时的多个能源输出功率，其中所述第一电气工作参数包括针对所述能量源所检测的电气工作参数；

基于所检测的第二电气工作参数，确定分别对应于利用所述多个能量供应路径为所述目标电气元件分配电力时所要求的多个期望输入功率，其中所述第二电气工作参数包括针对所述目标电气元件所检测的电气工作参数；

基于所述多个能源输出功率和所述多个期望输入功率，确定分别对应于所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率。

9.根据权利要求6所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述基于所检测的多组电气工作参数，确定对应所述多个能量供应路径的所述多个功率传输效率包括：

基于所检测的多组电气工作参数和预配置的路径效率关系表，确定由所述多个能量供应路径分别分配电力时所分别对应的多个功率传输效率，其中所述路径效率关系表中包括关于匹配于所述多个能量供应路径的多种特定电气工作参数与功率传输效率之间的关联关系。

10.根据权利要求9所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述关联关系中的特定电气工作参数包括为所述目标电气元件分配电力时所要求的期望输入功率，以及所述关联关系指示对应于能量供应路径的在功率传输效率与期望输入功率之间的关系。

11.根据权利要求9所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，在基于所检测的多组电气工作参数和预配置的路径效率关系表，确定由所述多个能量供应路径分别分配电力时所分别对应的多个功率传输效率之前，该方法还包括：

构建所述路径效率关系表，其中所述构建所述路径效率关系表：

获取能量供应路径中在所述能量源与所述目标电气元件之间的中间器件所对应的器件效率关系表；

根据所获取的器件效率关系表，创建所述路径效率关系表。

12.根据权利要求11所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，当所述能量供应路径中存在多个所述中间器件时，其中所述根据所获取的器件效率关系表，创建所述路径效率关系表包括：

聚合所述多个中间器件所分别对应的多个器件效率关系表，以创建所述路径效率关系表。

13.根据权利要求6所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法，其特征在于，所述能量供应路径包括用于为电动汽车的低压电池充电和/或向电动汽车的驱动电机供电的电气支路，其中所述控制通过所述目标能量供应路径，将所述目标能量供应路径所对应的能量源中的电力分配至所述目标电气元件包括：

控制通过所述目标能量供应路径，为所述低压电池充电或向所述驱动电机供电。

14.一种基于功率传输效率选择能量供应路径的系统，其特征在于，所述基于功率传输效率选择能量供应路径的系统包括：

能量源，用于通过不同的能量供应路径为目标电气元件分配电力；

控制器，用于执行如权利要求1-13中任一项所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的方法。

15.根据权利要求14所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统，其特征在于，所述能量源的数量为多个，且每一个所述能量供应路径分别对应于不同的能量源。

16.根据权利要求15所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统，其特征在于，所述目标电气元件为低压电气元件，其中所述基于功率传输效率选择能量供应路径的系统还包括：

低压转换器，用于接收来自能量源中的高压电，并转换所述高压电以向所述低压电气元件供应低压电。

17.一种燃料电池车辆，其特征在于，设置有如权利要求14-16中任一项所述的基于功率传输效率选择能量供应路径的系统。

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