CN111572412A - 一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统及方法，系统包括：环境感知模块、天气预测模块、处理模块和时间模块；所述环境感知模块包括摄像头、图像处理器、GPS和温度传感器；方法为：通过所述时间模块和所述环境感知模块获取车辆当前环境信息；通过所述天气预测模块和所述时间模块预测未来一段时间内车辆环境信息；根据车辆当前环境信息和未来环境信息，利用所述处理模块预测车辆下次用车时电池车低温启动的能量需求；本发明的有益效果是：结合环境感知智能预测出车辆低温启动时的能量需求，有利于氢燃料电池车能源系统的智能管理，且提高了管理精度。

Description

一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统及方法
技术领域
本发明涉及燃料电池能源计算领域，尤其涉及一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统及方法。
背景技术
全功率燃料电池汽车，由于其具有更好的环保性和经济性，是未来汽车的发展方向之一。
在低温情况下(低于0℃)，燃料电池需要一定的手段来帮助其实现低温启动。一般常用的手段有三种：自加热、外部辅助加热或自加热与外部辅助加热同时使用。其中仅采用自加热的方式对膜电极、系统控制等要求非常高，因此当前大多数采用后两个方案。
当采用辅助加热时，无论是加热工作气体还是冷却液，都需要使用到辅助能源(动力电池)的能量，同时，由于全功率燃料电池车所匹配的动力电池较小，准确预测下一次燃料电池车低温启动所需能量变得更加由意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统及方法。
本发明提供一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统，具体包括：
环境感知模块、天气预测模块、处理模块和时间模块；所述环境感知模块，用于感知氢燃料电池车所处的环境信息；所述天气预测模块用于预测天气信息；所述时间模块用于记录时间及设置预计用车时间；所述处理模块用于根据所述当前环境信息、天气信息及预计用车时间智能预测低温启动时所述氢燃料电池车启动能耗；
进一步地，所述环境感知模块，包括摄像头、图像处理器、GPS和温度传感器；所述摄像头，安装于所述氢燃料电池车顶部，用于采集氢燃料电池车所处环境图片；所述图像处理器根据所述摄像头采集的氢燃料电池车所处环境图片，判断氢燃料电池车所处环境场地；所述GPS，用于定位当前氢燃料电池车所处地理位置；所述温度传感器用于实时检测所述氢燃料电池车所处的环境温度；
所述环境信息包括：氢燃料电池车所处环境场地、氢燃料电池车所处地理位置和氢燃料电池车所处的环境温度；所述氢燃料电池车所处环境场地包括：室内和室外。
进一步地，所述时间模块记录氢燃料电池车行驶状态变换时间，得到停车时间和、行驶时间；所述时间模块还用于设置预计用车时间；
进一步地，所述天气预测模块，通过氢燃料电池车环境信息和预计用车时间，联网获取下次用车时间的天气信息；所述的下次用车时间的天气信息包括下次用车环境气温和下次用车天气情况；
进一步地，一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取方法，具体包括如下步骤：S101：氢燃料电池车停车时，所述时间模块记录停车时间；
S102：所述摄像头采集氢燃料电池车所述环境图片；所述图像处理器根据所述所处环境图片分析得到氢燃料电池车停车场地；所述GPS模块定位当前氢燃料电池车所处城市地理位置；所述温度传感器获取氢燃料电池车所处环境温度；所述氢燃料电池车停车场地、氢燃料电池车所处环境温度和氢燃料电池车所处城市地理位置共同组成氢燃料电池车停车环境信息；
S103：若当前停车场地温度小于预设值，表明车辆下次启动时，存在低温启动可能性，则所述时间模块提醒驾驶员设置用车预计时间，进入步骤S104；否则，所述时间模块根据氢燃料电池车当前停车环境信息及氢燃料电池车历史使用数据，自动预测设置用车预计时间；
S104：所述天气预测模块根据当前停车环境信息及预计下次用车时间，预测下次用车时氢燃料电池车环境信息，包括下次用车环境气温和下次用车天气情况；
S105：所述处理模块根据下次用车时氢燃料电池车环境信息及标定数据表，自动预测得到下次用车时氢燃料电池车启动所需能耗。
进一步地，所述氢燃料电池车历史使用数据，由所述时间模块和所述环境感知模块共同获取，具体包括历史停车场地和对应停车场地的停车时长。
进一步地，所述标定数据表，包括不同环境温度及氢燃料电池系统温度条件下对应的氢燃料电池车启动需要的能量数据表和不同环境温度、不同停车时长下氢燃料电池车系统对应的温度状态表。
所述标定数据表，在氢燃料电池车出厂前，通过环境试验舱进行标定得到。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：结合环境感知智能预测出车辆低温启动时的能量需求，有利于氢燃料电池车能源系统的智能管理，且提高了管理精度。
附图说明
图1为本发明一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统的结构图，具体包括：
环境感知模块、天气预测模块、处理模块和时间模块；所述环境感知模块，用于感知氢燃料电池车所处的环境信息；所述天气预测模块用于预测天气信息；所述时间模块用于记录时间及设置预计用车时间；所述处理模块用于根据所述当前环境信息、天气信息及预计用车时间智能预测低温启动时所述氢燃料电池车启动能耗；
所述环境感知模块与所述时间模块和所述天气预测模块电性连接；所述天气预测模块和所述处理模块电性连接；
所述环境感知模块，包括摄像头、图像处理器、GPS和温度传感器；所述摄像头，安装于所述氢燃料电池车顶部，用于采集氢燃料电池车所处环境图片；本实施例中，摄像头型号为：DH-P20A2-W；图像处理器型号为TMPV7608XBG；GPS型号欧创小型GPS定位器N1N2；温度传感器为任意一种非接触式环境温度传感器；所述摄像头和所述图像处理器电性连接；所述图像处理器、所述GPS和所述温度传感器与所述天气预测模块电性连接；
本发明实施例中，氢燃料电池车出厂前的环境舱标定数据试验表(仅提供部分作为解释说明，具体标定数据表，每一辆车出厂前不一致)如下：
表1不同环境温度及氢燃料电池系统温度条件下对应的氢燃料电池车启动需要的能量数据表
Figure BDA0002454268370000041
Figure BDA0002454268370000051
表2不同环境温度、不同停车时长下氢燃料电池车系统对应的温度状态表
Figure BDA0002454268370000052
下面以电影院停车场场景为例，对本发明作充分解释说明：所述氢燃料电池车黑龙江冬天正午12点，天气晴，从小区停车场出发，前往电影院停车场；此时车辆行驶过程所述环境感知模块，感知环境信息为：场地室外、环境温度-10℃、地理位置为黑龙江；所述时间模块记录出发时间为正午12点；
当车辆到达电影院停车场后，摄像头采集环境照片，图像处理器根据光照强度及相关标志景物分析环境照片，本实施例中所述天气预测模块联网获取黑龙江冬天晴天室外光照强度数据，一般为100000Lux，并以此为阈值，若从图片中分析得到的光照强度低于该阈值，且图片中场景有顶部遮挡物，表明车辆处于室内条件；由此得到电影院停车场的环境信息为：场地室内、地理位置为黑龙江某电影院停车场、环境温度-10℃；
由于停车场当前环境温度较低，低于预设值，表示车辆下次启动时，存在低温启动可能性，此时车内时间模块提示驾驶员设置预计用车时间；若驾驶员不自行设置，则所述时间模块，根据车辆历史使用数据自行设置默认值，比如车辆之前使用过程中，在停车场滞留时间一般为2小时，则所述时间模块将预计用车时间设置为停车时间的2个小时之后；本次实施例中，默认驾驶员不设置预计用车时间，由所述时间模块自行设置；
天气预测模块根据下次用车时间联网预测下次用车环境信息，本次实施例中，预计下次用车环境气温为-10摄氏度，天气为晴；
根据用车环境气温为-10摄氏度，停车时长为2小时，氢燃料电池系统初始温度为65摄氏度(由氢燃料电池系统电池温度传感器获取得到，本申请中未直接表明，但出厂的氢燃料电池系统都会默认安装有电池温度传感器，本申请中不再额外交代)，查标定数据表2可知，下次用车时预计的燃料电池车系统温度为20℃，然后查询表1可知，下次用车启动所需要的能量为0.02kwh。
其余场景系统使用情况原理与该场景类似，这里不再赘述。
本发明的有益效果是：结合环境感知智能预测出车辆低温启动时的能量需求，有利于氢燃料电池车能源系统的智能管理，且提高了管理精度。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)

1.一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统，其特征在于：具体包括：环境感知模块、天气预测模块、处理模块和时间模块；所述环境感知模块，用于感知氢燃料电池车所处的环境信息；所述天气预测模块用于预测天气信息；所述时间模块用于记录时间及设置预计用车时间；所述处理模块用于根据所述当前环境信息、天气信息及预计用车时间智能预测低温启动时所述氢燃料电池车启动能耗。
2.如权利要求1所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统，其特征在于：所述环境感知模块，包括摄像头、图像处理器、GPS和温度传感器；所述摄像头，安装于所述氢燃料电池车顶部，用于采集氢燃料电池车所处环境图片；所述图像处理器根据所述摄像头采集的氢燃料电池车所处环境图片，判断氢燃料电池车所处环境场地；所述GPS，用于定位当前氢燃料电池车所处地理位置；所述温度传感器用于实时检测所述氢燃料电池车所处的环境温度；
所述环境信息包括：氢燃料电池车所处环境场地、氢燃料电池车所处地理位置和氢燃料电池车所处的环境温度；所述氢燃料电池车所处环境场地包括：室内和室外。
3.如权利要求1所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统，其特征在于：所述时间模块记录氢燃料电池车行驶状态变换时间，得到停车时间和、行驶时间；所述时间模块还用于设置预计用车时间。
4.如权利要求1所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统，其特征在于：所述天气预测模块，通过氢燃料电池车环境信息和预计用车时间，联网获取下次用车时间的天气信息；所述的下次用车时间的天气信息包括下次用车环境气温和下次用车天气情况。
5.一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取方法，应用于任意一种如权利要求1-4所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取系统中，其特征在于：所述一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取方法，具体包括如下步骤：
S101：氢燃料电池车停车时，所述时间模块记录停车时间；
S102：所述摄像头采集氢燃料电池车所述环境图片；所述图像处理器根据所述所处环境图片分析得到氢燃料电池车停车场地；所述GPS模块定位当前氢燃料电池车所处城市地理位置；所述温度传感器获取氢燃料电池车所处环境温度；所述氢燃料电池车停车场地、氢燃料电池车所处环境温度和氢燃料电池车所处城市地理位置共同组成氢燃料电池车停车环境信息；
S103：若当前停车场地温度小于预设值，表明车辆下次启动时，存在低温启动可能性，则所述时间模块提醒驾驶员设置用车预计时间，进入步骤S104；否则，所述时间模块根据氢燃料电池车当前停车环境信息及氢燃料电池车历史使用数据，自动预测设置用车预计时间；
S104：所述天气预测模块根据当前停车环境信息及预计下次用车时间，预测下次用车时氢燃料电池车环境信息，包括下次用车环境气温和下次用车天气情况；
S105：所述处理模块根据下次用车时氢燃料电池车环境信息及标定数据表，自动预测得到下次用车时氢燃料电池车启动所需能耗。
6.如权利要求5所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取方法，其特征在于：步骤S103中，所述氢燃料电池车历史使用数据，由所述时间模块和所述环境感知模块共同获取，具体包括历史停车场地和对应停车场地的停车时长。
7.如权利要求6所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取方法，其特征在于：所述标定数据表，包括不同环境温度及氢燃料电池系统温度条件下对应的氢燃料电池车启动需要的能量数据表和不同环境温度、不同停车时长下氢燃料电池车系统对应的温度状态表。
8.如权利要求7所述的一种氢燃料电池车低温启动能量需求获取方法，其特征在于：所述标定数据表，在氢燃料电池车出厂前，通过环境试验舱进行标定得到。
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