CN111434518B - 一种燃料电池车辆及其启动方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料电池车辆及其启动方法和装置，包括：检测动力电池和燃料电池的温度，若动力电池和燃料电池的温度均小于其对应的设定目标温度值，则检测动力电池的荷电状态，若动力电池的荷电状态>第一预设值，则输出控制车辆边行车边对动力电池和燃料电池进行加热的指令；若第二预设值<动力电池的荷电状态≤第一预设值，则输出先对动力电池和燃料电池进行加热，待动力电池和燃料电池加热完成后再控制行车的指令；若动力电池的荷电状态≤第二预设值，则输出对动力电池进行充电的指令。本发明充分考虑到了动力电池电量的情况，能够有效实现动力电池和燃料电池的升温操作或行车操作，提高了车辆控制可靠性。

Description

一种燃料电池车辆及其启动方法和装置

技术领域

本发明涉及一种燃料电池车辆及其启动方法和装置，属于新能源汽车技术领域。

背景技术

目前燃料电池系统和动力电池系统的环境适应性存在一定的问题，若燃料电池处于一种低温状态下，燃料电池无法启动；若动力电池处于一种低温状态下，动力电池输出功率效率极低且动力电池无法充电。所以一般情况下，在车辆启动时，需要检测燃料电池和动力电池的温度，若燃料电池和动力电池的温度均较低，则需要对燃料电池和动力电池进行加热，等燃料电池和动力电池温度升高后，再行车。但是在该过程中，并未考虑动力电池的电量情况及驾驶员感受，若动力电池电量特别低，则无法完成动力电池和燃料电池的升温操作；或者即使完成动力电池和燃料电池的升温操作，也有可能无法完成行车操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池车辆及其启动方法和装置，用以解决现有技术因未考虑动力电池的电量情况而造成无法完成动力电池和燃料电池的升温操作或者无法完成行车操作的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种燃料电池车辆启动方法，包括如下步骤：

检测动力电池的温度和燃料电池的温度，若动力电池的温度小于动力电池设定目标温度值且燃料电池的温度小于燃料电池设定目标温度值，则检测动力电池的荷电状态，并比较：

若动力电池的荷电状态大于第一预设值，则输出控制车辆边行车边对动力电池和燃料电池进行加热的指令；所述第一预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值；

若动力电池的荷电状态小于等于第一预设值且大于第二预设值，则输出先对动力电池和燃料电池进行加热，待动力电池和燃料电池加热完成后再控制行车的指令；所述第二预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值；

若动力电池的荷电状态小于等于第二预设值，则输出对动力电池进行充电的指令。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种燃料电池车辆启动装置，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述的燃料电池车辆启动方法。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种燃料电池车辆，包括车辆本体，还包括燃料电池车辆启动装置，该燃料电池车辆启动装置包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现上述的燃料电池车辆启动方法。

本发明的有益效果是：在动力电池的温度和燃料电池的温度均小于对应设定目标温度值的情况下，根据动力电池的荷电状态SOC来确定整车的工作情况，若SOC>第一预设值，则边行车边加热；若第二预设值<SOC≤第一预设值，先加热再行车；若SOC≤第二预设值，先对动力电池进行充电；由于充分考虑到了动力电池电量的情况，能够有效实现动力电池和燃料电池的升温操作或行车操作，提高了车辆控制可靠性；且第一预设值和第二预设值根据整车实际情况来设定，其中，第一预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值，第二预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值，进而进一步提高了整车控制准确性与可靠性。

作为方法、装置和车辆的进一步改进，为了提高判断结果的准确性，预估在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量的过程如下：

计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，判断是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目：

若时间t1<时间t3，则燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车消耗的第一单位时间功率P₁，根据所述第一单位时间功率P₁和燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1，得到燃料电池加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的第一电量；计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时的动力电池中间温度值T_动中1，计算动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车消耗的第二单位时间功率P₂，根据所述第二单位时间功率P₂和动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车所需的时间t2，得到动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车所需的第二电量；将第二电量和第一电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量；

若时间t1≥时间t3，则动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目，计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车消耗的第三单位时间功率P₃，根据所述第三单位时间功率P₃和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，得到动力电池加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的第三电量；计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时的燃料电池中间温度值T_燃中1，计算燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车消耗的第四单位时间功率P₄，根据所述第四单位时间功率P₄和燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车所需的时间t4，得到燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车所需的第四电量；将第四电量和第三电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量。

作为方法、装置和车辆的进一步改进，为了提高判断结果的准确性，预估在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量的过程如下：

计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，判断是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目：

若时间t1<时间t3，则燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对动力电池和燃料电池进行加热消耗的第五单位时间功率P₅，根据所述第五单位时间功率P₅和燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1，得到燃料电池加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对动力电池和燃料电池进行加热所需的第五电量；计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时的动力电池中间温度值T_动中2，计算动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热消耗的第六单位时间功率P₆，根据所述第六单位时间功率P₆和动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热所需的时间t5，得到动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热所需的第六电量；将第六电量和第五电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热不行车所需的动力电池的最小电量；

若时间t 1≥时间t 3，则动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目，计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池和燃料电池进行加热消耗的第七单位时间功率P₇，根据所述第七单位时间功率P₇和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，得到动力电池加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池和燃料电池进行加热所需的第七电量；计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时的燃料电池中间温度值T_燃中2，计算燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热消耗的第八单位时间功率P₈，根据所述第八单位时间功率P₈和燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热所需的时间t6，得到燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热所需的第八电量；将第八电量和第七电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热不行车所需的动力电池的最小电量。

作为方法、装置和车辆的进一步改进，为了准确判断出是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，所述燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1为：(T_燃目-T_燃初)/V_燃，V_燃为外部加热装置为燃料电池加热的速率；所述动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3为：(T_动目-T_动初)/V_动，V_动为外部加热装置为动力电池加热的速率。

作为方法、装置和车辆的进一步改进，为了准确获取各个单位时间功率，所述第一单位时间功率P₁和第三单位时间功率P₃均包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的动力电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率；所述第二单位时间功率P₂包括：单位时间内的动力电池加热功率与单位时间内的燃料电池加热功率的差值、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率、单位时间内的高压附件消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率；所述第四单位时间功率P₄包括：单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率、单位时间内的高压附件消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率。

作为方法、装置和车辆的进一步改进，为了准确获取各个单位时间功率，所述第五单位时间功率P₅和第七单位时间功率P₇均包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的动力电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率和单位时间内的空调实时消耗功率；所述第六单位时间功率P₆包括：单位时间内的动力电池加热功率与单位时间内的燃料电池加热功率的差值、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率和单位时间内的高压附件消耗功率；所述第八单位时间功率P₈包括：单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率和单位时间内的高压附件消耗功率。

附图说明

图1是本发明燃料电池车辆启动方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

燃料电池车辆启动方法实施例：

本实施例提供了一种燃料电池车辆启动方法，其对应的控制流程图如图1所示，包括如下步骤：

(1)检测动力电池的温度和燃料电池的温度，并对动力电池的温度和燃料电池的温度进行判断。

其中，为了对动力电池的温度和燃料电池的温度进行检测，给动力电池和燃料电池设置温度传感器，该温度传感器采集动力电池和燃料电池的温度信息，并将该温度信息通过整车CAN网络发送给整车控制器。整车控制器上电后解析整车CAN网络传输的动力电池和燃料电池的温度，并判定整车是否为低温状态，低温状态是指动力电池的温度小于动力电池设定目标温度值T_动目且燃料电池的温度小于燃料电池设定目标温度值T_燃目。

(2)若动力电池的温度小于动力电池设定目标温度值T_动目且燃料电池的温度小于燃料电池设定目标温度值T_燃目，则检测动力电池的荷电状态SOC，并对检测到的动力电池的荷电状态SOC进行比较，此时分为三种情况：

情况1：若动力电池的荷电状态SOC>第一预设值SOC1，则输出控制车辆边行车边对动力电池和燃料电池进行加热的指令；第一预设值SOC1为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值。

具体的，在情况1中，预估在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量的过程如下：

计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3。其中，燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1＝(T_燃目-T_燃初)/60V_燃，V_燃为外部加热装置为燃料电池加热的速率，单位为℃/min；动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3＝(T_动目-T_动初)/60V_动，V_动为外部加热装置为动力电池加热的速率，单位为℃/min。

根据时间t1和时间t3，判断是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目：

若时间t1<时间t3，则燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车消耗的第一单位时间功率P₁，根据第一单位时间功率P₁和燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t 1，得到燃料电池加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的第一电量；计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时的动力电池中间温度值T_动中1，计算动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车消耗的第二单位时间功率P₂，根据第二单位时间功率P₂和动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车所需的时间t2，得到动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车所需的第二电量；将第二电量和第一电量相加，得到在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量。

其中，存在公式：

t2＝(T_动目-T_动中1)/60V_动

T_动中1＝T_动初+60*t1*V_动

若时间t1≥时间t3，则动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目，计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车消耗的第三单位时间功率P₃，根据第三单位时间功率P₃和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，得到动力电池加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的第三电量；计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时的燃料电池中间温度值T_燃中1，计算燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车消耗的第四单位时间功率P₄，根据第四单位时间功率P₄和燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车所需的时间t4，得到燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车所需的第四电量；将第四电量和第三电量相加，得到在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量。

其中，存在公式：

t4＝(T_燃目-T_燃中1)/60V_燃

T_燃中1＝T_燃初+60*t3*V_燃

因此，若属于情况1，在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量Q1的计算公式如下：

若t1<t3，则Q1＝P₁*t1+P₂*t2；

若t1≥t3，则Q1＝P₃*t3+P₄*t4。

其中，第一单位时间功率P₁和第三单位时间功率P₃均包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的动力电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率；第二单位时间功率P₂包括：单位时间内的动力电池加热功率与单位时间内的燃料电池加热功率的差值、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率、单位时间内的高压附件消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率；第四单位时间功率P₄包括：单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率、单位时间内的高压附件消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率。

其中，第一单位时间功率P₁、第二单位时间功率P₂、第三单位时间功率P₃和第四单位时间功率P₄所包含的各个功率均可以通过试验进行获取。例如，单位时间内的整车低压消耗功率是通过实车实验测试得到的试验数据；单位时间内的空调实时消耗功率是空调本身的测量装置测得数据后通过整车CAN网络发送给整车的；单位时间内的整车平均行车功率是根据车辆实际道路上运行得到的大量经验数值，包括整车高压母线电压、电流，进而计算得到的整车平均运行功率。

情况2：若第二预设值SOC2<动力电池的荷电状态SOC≤第一预设值SOC1，则输出先对动力电池和燃料电池进行加热，待动力电池和燃料电池加热完成后再控制行车的指令；第二预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值。

具体的，在情况2中，预估在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量的过程如下：

计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，其中计算时间t1和时间t3的具体公式可以参考情况1，此处不再赘述。

根据时间t1和时间t3，判断是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目：

若时间t1<时间t3，则燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对动力电池和燃料电池进行加热消耗的第五单位时间功率P₅，根据第五单位时间功率P₅和燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1，得到燃料电池加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对动力电池和燃料电池进行加热所需的第五电量；计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时的动力电池中间温度值T_动中2，计算动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热消耗的第六单位时间功率P₆，根据第六单位时间功率P₆和动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热所需的时间t5，得到动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热所需的第六电量；将第六电量和第五电量相加，得到在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热不行车所需的动力电池的最小电量。

其中，存在公式：

t5＝(T_动目-T_动中2)/60V_动

T_动中2＝T_动初+60*t1*V_动

若时间t 1≥时间t 3，则动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目，计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池和燃料电池进行加热消耗的第七单位时间功率P₇，根据第七单位时间功率P₇和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，得到动力电池加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池和燃料电池进行加热所需的第七电量；计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时的燃料电池中间温度值T_燃中2，计算燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热消耗的第八单位时间功率P₈，根据第八单位时间功率P₈和燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热所需的时间t6，得到燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热所需的第八电量；将第八电量和第七电量相加，得到在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热不行车所需的动力电池的最小电量。

其中，存在公式：

t6＝(T_燃目-T_燃中2)/60V_燃

T_燃中2＝T_燃初+60*t3*V_燃

因此，若属于情况2，在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量Q2的计算公式如下：

若t1<t3，则Q2＝P₅*t1+P₆*t5；

若t1≥t3，则Q2＝P₇*t3+P₈*t6。

其中，第五单位时间功率P₅和第七单位时间功率P₇均包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的动力电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率和单位时间内的空调实时消耗功率；第六单位时间功率P₆包括：单位时间内的动力电池加热功率与单位时间内的燃料电池加热功率的差值、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率和单位时间内的高压附件消耗功率；第八单位时间功率P₈包括：单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率和单位时间内的高压附件消耗功率。

其中，与情况1中获取第一单位时间功率P₁、第二单位时间功率P₂、第三单位时间功率P₃和第四单位时间功率P₄的方式相同，情况2中第五单位时间功率P₅、第六单位时间功率P₆、第七单位时间功率P₇和第八单位时间功率P₈所包含的各个功率也是通过试验进行获取。

在上述的情况1和情况2中，燃料电池及动力电池的加热都是通过自身的加热装置例如PTC热敏电阻进行加热，燃料电池加热过程中的能量都是由动力电池来提供，燃料电池在加热过程中不能输出功率，只有在加热完成后才能有功率输出，燃料电池加热完成后功率有输出时，提供的电能可以用做动力电池加热，也可以直接驱动车辆行驶，当动力电池允许充电时，还可以给动力电池充电，燃料电池只能往外输出电能不能往燃料电池里充电。

需要说明的是，外部加热装置为燃料电池加热的速率V_燃以及外部加热装置为动力电池加热的速率的V_动是由加热装置的功率所决定的，一旦加热装置的功率确定，则加热的速率可以通过实车实验手段来得到。在本实施例中，外部加热装置为燃料电池加热的速率V_燃以及外部加热装置为动力电池加热的速率的V_动的单位为摄氏度/分钟(℃/min)，时间t1和时间t3的单位为小时(h)，各单位时间功率的功率为千瓦(kW)，最小电量Q1和最小电量Q2的单位为千瓦时(kWh)。当然，在保证计算单位统一的情况下，可相应对最小电量Q1和最小电量Q2计算过程中的各个计算量的单位进行换算。例如，若各个加热装置的加热速率为℃/h，则该实施例中各个涉及时间的计算公式无需再除以60。

情况3：若动力电池的荷电状态小于等于第二预设值，则输出对动力电池进行充电的指令。

另外，在步骤(2)中，若动力电池的温度小于动力电池设定目标温度值T_动目且燃料电池的温度小于燃料电池设定目标温度值T_燃目，即整车为低温状态，则整车控制器还通过显示仪表显示相关的状态信息，以便于驾驶员及时了解整车状况，进而实现相应的操作。例如，若属于情况1，则仪表不显示信息；若属于情况2，则仪表显示“暖车后行车”；若属于情况3，则仪表显示“需插枪充电”。若不满足动力电池的温度小于动力电池设定目标温度值T_动目且燃料电池的温度小于燃料电池设定目标温度值T_燃目，即整车不为低温状态，则不进行仪表显示。

上述的燃料电池车辆启动方法通过在动力电池的温度和燃料电池的温度均小于对应设定目标温度值的情况下，根据动力电池的荷电状态SOC来确定整车的工作情况，若SOC>第一预设值SOC1，则边行车边加热；若第二预设值SOC2<SOC≤第一预设值SOC1，先加热再行车；若SOC≤第二预设值SOC2，先对动力电池进行充电；由于充分考虑到了动力电池电量的情况，能够有效实现动力电池和燃料电池的升温操作或行车操作，提高了车辆控制可靠性。

燃料电池车辆启动装置实施例：

本实施例提供了一种燃料电池车辆启动装置，包括存储器和处理器，该处理器用于执行存储在存储器中的指令，以实现上述的燃料电池车辆启动方法。对于本领域的技术人员来讲，可以根据上述的燃料电池车辆启动方法，生成相应的计算机指令，以得到该燃料电池车辆启动装置。由于该燃料电池车辆启动方法已经在上述的燃料电池车辆启动方法实施例中进行了详细介绍，此处不再赘述。

燃料电池车辆实施例：

本实施例提供了一种燃料电池车辆，包括车辆本体和燃料电池车辆启动装置，由于该燃料电池车辆启动装置已经在上述的燃料电池车辆启动装置实施例中进行了介绍，此处不再赘述。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (7)

1.一种燃料电池车辆启动方法，其特征在于，包括如下步骤：

检测动力电池的温度和燃料电池的温度，若动力电池的温度小于动力电池设定目标温度值且燃料电池的温度小于燃料电池设定目标温度值，则检测动力电池的荷电状态，并比较：

若动力电池的荷电状态大于第一预设值，则输出控制车辆边行车边对动力电池和燃料电池进行加热的指令；所述第一预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值；

若动力电池的荷电状态小于等于第一预设值且大于第二预设值，则输出先对动力电池和燃料电池进行加热，待动力电池和燃料电池加热完成后再控制行车的指令；所述第二预设值为根据整车的工作情况预估出来的在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量与动力电池额定电量的比值；

若动力电池的荷电状态小于等于第二预设值，则输出对动力电池进行充电的指令；

预估在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量的过程如下：

计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，判断是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目：

若时间t1<时间t3，则燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车消耗的第一单位时间功率P₁，根据所述第一单位时间功率P₁和燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1，得到燃料电池加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的第一电量；计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时的动力电池中间温度值T_动中1，计算动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车消耗的第二单位时间功率P₂，根据所述第二单位时间功率P₂和动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车所需的时间t2，得到动力电池从动力电池中间温度值T_动中1加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池进行加热边行车所需的第二电量；将第二电量和第一电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量；

若时间t1≥时间t3，则动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目，计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车消耗的第三单位时间功率P₃，根据所述第三单位时间功率P₃和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，得到动力电池加热到动力电池设定目标温度值T_动目时边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的第三电量；计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时的燃料电池中间温度值T_燃中1，计算燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T _燃目

时边对燃料电池进行加热边行车消耗的第四单位时间功率P₄，根据所述第四单位时间功率P₄和燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车所需的时间t4，得到燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中1加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时边对燃料电池进行加热边行车所需的第四电量；将第四电量和第三电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中边对动力电池和燃料电池进行加热边行车所需的动力电池的最小电量。

2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆启动方法，其特征在于，预估在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热且不行车所需的动力电池的最小电量的过程如下：

计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，判断是动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目还是燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目：

若时间t1<时间t3，则燃料电池先达到燃料电池设定目标温度值T_燃目，计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对动力电池和燃料电池进行加热消耗的第五单位时间功率P₅，根据所述第五单位时间功率P₅和燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1，得到燃料电池加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对动力电池和燃料电池进行加热所需的第五电量；计算燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时的动力电池中间温度值T_动中2，计算动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热消耗的第六单位时间功率P₆，根据所述第六单位时间功率P₆和动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热所需的时间t5，得到动力电池从动力电池中间温度值T_动中2加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池进行加热所需的第六电量；将第六电量和第五电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热不行车所需的动力电池的最小电量；

若时间t1≥时间t3，则动力电池先达到动力电池设定目标温度值T_动目，计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池和燃料电池进行加热消耗的第七单位时间功率P₇，根据所述第七单位时间功率P₇和动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3，得到动力电池加热到动力电池设定目标温度值T_动目时对动力电池和燃料电池进行加热所需的第七电量；计算动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目时的燃料电池中间温度值T_燃中2，计算燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热消耗的第八单位时间功率P₈，根据所述第八单位时间功率P₈和燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热所需的时间t6，得到燃料电池从燃料电池中间温度值T_燃中2加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目时对燃料电池进行加热所需的第八电量；将第八电量和第七电量相加，得到所述在动力电池和燃料电池均加热至对应的设定目标温度值的过程中只对动力电池和燃料电池进行加热不行车所需的动力电池的最小电量。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆启动方法，其特征在于，所述燃料电池从燃料电池初始温度值T_燃初加热到燃料电池设定目标温度值T_燃目所需的时间t1为：（T_燃目-T_燃初）/V_燃，V_燃为外部加热装置为燃料电池加热的速率；所述动力电池从动力电池初始温度值T_动初加热到动力电池设定目标温度值T_动目所需的时间t3为：（T_动目-T_动初）/V_动，V_动为外部加热装置为动力电池加热的速率。

4.根据权利要求1所述的燃料电池车辆启动方法，其特征在于，所述第一单位时间功率P₁和第三单位时间功率P₃均包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的动力电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率；所述第二单位时间功率P₂包括：单位时间内的动力电池加热功率与单位时间内的燃料电池输出功率的差值、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率、单位时间内的高压附件消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率；所述第四单位时间功率P₄包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率、单位时间内的高压附件消耗功率和单位时间内的整车平均行车功率。

5.根据权利要求2所述的燃料电池车辆启动方法，其特征在于，所述第五单位时间功率P₅和第七单位时间功率P₇均包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的动力电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率和单位时间内的空调实时消耗功率；所述第六单位时间功率P₆包括：单位时间内的动力电池加热功率与单位时间内的燃料电池输出功率的差值、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率和单位时间内的高压附件消耗功率；所述第八单位时间功率P₈包括：单位时间内的燃料电池加热功率、单位时间内的整车低压消耗功率、单位时间内的空调实时消耗功率、单位时间内的燃料电池附件功率和单位时间内的高压附件消耗功率。

6.一种燃料电池车辆启动装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现权利要求1-5中任一项所述的燃料电池车辆启动方法。

7.一种燃料电池车辆，包括车辆本体，其特征在于，还包括燃料电池车辆启动装置，该燃料电池车辆启动装置包括存储器和处理器，所述处理器用于执行存储在存储器中的指令以实现权利要求1-5中任一项所述的燃料电池车辆启动方法。

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