CN113043916A - 一种氢燃料电池车续航能力的测试系统及其测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，包括组合仪表系统、整车控制器、燃料电池控制系统、新能源电池管理系统和车身电子稳定系统，组合仪表系统包括总续航里程显示模块和总续航里程计算模块，总续航里程计算模块通过can总线连接有氢续航里程计算模块和电续航里程计算模块，一种氢燃料电池车续航能力的测试方法，包括计算纯氢续航里程、计算纯电续航里程、计算总续航里程等步骤，氢续航里程根据实时剩余氢量、近100km的行驶氢耗计算所得，综合考虑了行驶工况，避开氢电转化效率问题；电续航里程计算过程中加入动态修正系数，综合考虑工况、温度等影响因素，总续航里程由氢、电续航求和，与组合仪表系统相互补充，计算结果相对准确。

Description

一种氢燃料电池车续航能力的测试系统及其测试方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池车领域，具体是一种氢燃料电池车续航能力的测试系统及其测试方法。
背景技术
氢燃料电池车的研发在国内起步较晚，续航里程作为用户的强关注点之一，其对众多车企来说，仍是一个“黑盒子”。目前，大多数氢燃料电池车的续航算法，都是考虑氢转化为电，借用纯电相对成熟的续航算法来计算氢燃料电池车的续航，纯电续航算法如下：
S＝S综合工况max×SOCstate；
其中：S——总续航里程，km；
S综合工况max——综合工况的纯电续航里程，标定值，km；
SOCstate——动力电池当前电量，％。
但是，在实际应用的过程中，发现以下不足：
总续航里程只与动力电池电量有关，未对用户的实际行驶工况进行动态修正，未考虑温度修正、氢电转化效率误差，总续航里程与实际值误差较大；
上电的初始阶段，因无法预测用户的行驶工况与驾驶习惯，根据纯电续航里程的标定值计算，导致初始阶段的总续航里程值偏大，与实际续航里程不符。所以人们需要一种氢燃料电池车续航能力的测试系统及其测试方法来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池车续航能力的测试系统及其测试方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，包括组合仪表系统IPK、整车控制器VCU、燃料电池控制系统FCU、新能源电池管理系统BMS和车身电子稳定系统ESP，所述组合仪表系统IPK包括总续航里程显示模块和总续航里程计算模块，所述总续航里程计算模块通过can总线连接至总续航里程显示模块，所述总续航里程计算模块通过can总线连接有氢续航里程计算模块和电续航里程计算模块，所述整车控制器VCU、燃料电池控制系统FCU和车身电子稳定系统ESP通过can总线连接至氢续航里程计算模块，所述新能源电池管理系统BMS通过can总线连接至电续航里程计算模块。
进一步的，所述氢续航里程计算模块通过can总线连接有可用剩余氢量计算模块、喷氢量计算模块和百公里行驶氢耗计算模块，所述整车控制器VCU通过can总线连接至可用剩余氢量计算模块，所述燃料电池控制系统FCU通过can总线连接至喷氢量计算模块，所述车身电子稳定系统ESP通过can总线连接至百公里行驶氢耗计算模块；
所述电续航里程计算模块通过can总线连接有电耗计算模块和电量计算模块，所述新能源电池管理系统BMS通过can总线连接至电耗计算模块和电量计算模块；
氢续航里程，根据实时的可用剩余氢量、近100km的行驶氢耗计算所得，而近100km的行驶氢耗由每1km的喷氢量累加求和，综合考虑了行驶工况，避开氢电转化效率问题，计算相对准确；
电续航里程，加入动态修正系数，综合考虑工况、温度等影响因素，使计算结果更为准确。
进一步的，所述整车控制器VCU包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器与整车控制器VCU电性连接。
进一步的，所述燃料电池控制系统FCU包括流量传感器，所述流量传感器电性连接至燃料电池控制系统FCU。
进一步的，所述车身电子稳定系统ESP包括轮速传感器，所述轮速传感器电性连接至车身电子稳定系统ESP。
更进一步的，所述总续航里程显示模块包括仪表盘，所述仪表盘电性连接至总续航里程显示模块。
一种氢燃料电池车续航能力的测试方法，包括以下步骤：
S1：计算可用剩余氢量：整车控制器VCU通过压力传感器和温度传感器实时监测氢瓶内的剩余氢量；
S2：计算瞬时喷氢量：燃料电池控制系统FCU通过流量传感器实时计算喷氢量；
S3：计算百公里行驶氢耗：车身电子稳定系统ESP通过轮速传感器计算百公里行驶氢耗；
S4：计算纯氢续航里程：组合仪表系统IPK通过步骤S1、S2、S3中的可用剩余氢量、瞬时喷氢量和百公里行驶氢耗，计算纯氢续航里程，并通过can总线向组合仪表系统IPK传输；
S5：计算纯电续航里程：新能源电池管理系统BMS通过传感器实时监测电池的状态，并通过can总线向组合仪表系统IPK传输电量状况，组合仪表系统IPK计算纯电续航里程；
S6：计算总续航里程：组合仪表系统IPK将步骤S3、S4、S5中的数据汇总，计算总续航里程；
S7：显示总续航里程：通过组合仪表系统IPK将总续航里程显示在仪表盘上。
进一步的，步骤S5中，所述总续航里程计算公式如下：
Figure BDA0003034930970000031
其中：S——总续航里程，km；
S纯氢——纯氢续航里程，km；
S纯电——纯电续航里程，km；
Figure BDA0003034930970000032
——可用剩余氢量，kg；
Figure BDA0003034930970000033
——近100km的行驶氢耗，kg/100km；
S综合工况max——综合工况的纯电续航里程，km；
SOCstate——动力电池当前电量，％；
Sfactor——动态修正系数；
动态修正系数根据不同行驶工况及温度，综合整车重量、电池容量、电机功率等因素影响，由整车控制器VCU根据实车标定。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明在纯氢续航里程中，氢续航里程根据实时的可用剩余氢量、近100km的行驶氢耗计算所得，而近100km的行驶氢耗由每1km的喷氢量累加求和，综合考虑了行驶工况，避开氢电转化效率问题，计算相对准确；
电续航里程中，加入动态修正系数，综合考虑工况、温度等影响因素，使计算结果更为准确；
总续航里程由氢、电续航求和，与组合仪表系统IPK显示相互补充，能够较为真实的反映车辆的总续航，避免总续航大幅度跳变，并能在总续航小于某一阈值时，通过视觉、声觉方式提醒用户，告知用户及时加氢或充电，避免车辆抛锚，减小用户抱怨。
附图说明
图1为一种氢燃料电池车续航能力测试系统的模块连接示意图；
图2为一种氢燃料电池车续航能力测试系统的组合仪表系统IPK模块连接示意图。
具体实施方式
下为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例：一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，包括组合仪表系统IPK、整车控制器VCU、燃料电池控制系统FCU、新能源电池管理系统BMS和车身电子稳定系统ESP，组合仪表系统IPK包括总续航里程显示模块和总续航里程计算模块，总续航里程计算模块通过can总线连接至总续航里程显示模块，总续航里程计算模块通过can总线连接有氢续航里程计算模块和电续航里程计算模块，整车控制器VCU、燃料电池控制系统FCU和车身电子稳定系统ESP通过can总线连接至氢续航里程计算模块，新能源电池管理系统BMS通过can总线连接至电续航里程计算模块。
氢续航里程计算模块通过can总线连接有可用剩余氢量计算模块、喷氢量计算模块和百公里行驶氢耗计算模块，整车控制器VCU通过can总线连接至可用剩余氢量计算模块，燃料电池控制系统FCU通过can总线连接至喷氢量计算模块，车身电子稳定系统ESP通过can总线连接至百公里行驶氢耗计算模块；
电续航里程计算模块通过can总线连接有电耗计算模块和电量计算模块，新能源电池管理系统BMS通过can总线连接至电耗计算模块和电量计算模块，新能源电池管理系统BMS通过can总线向电续航里程计算模块发送实时的电池电量以及修正系数，计算得到纯电续航里程；
电耗计算模块将100ms内的电量消耗值进行累加，通过can总线发送至电续航里程计算模块；
电量计算模块通过传感器监控动力电池的电压、电流等参数，实时计算出电池电量，并通过can总线发送至电续航里程计算模块；
电续航里程计算模块在接收到电耗计算模块和电量计算模块传输的数据后，对数据进行处理，计算出电续航里程。
整车控制器VCU包括压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器与整车控制器VCU电性连接，整车控制器VCU通过压力传感器和温度传感器实时获取氢瓶内部的压强、温度等参数，计算得到实时可用剩余氢量，并将数据传输至可用剩余氢量计算模块；
燃料电池控制系统FCU包括流量传感器，流量传感器电性连接至燃料电池控制系统FCU，燃料电池控制系统FCU通过流量传感器实时计算喷氢量，并传输至喷氢量计算模块。
车身电子稳定系统ESP包括轮速传感器，轮速传感器电性连接至车身电子稳定系统ESP，车身电子稳定系统ESP结合车轮半径，计算得到实时车速，通过can总线发送至百公里行驶氢耗计算模块中；
百公里行驶氢耗计算模块在车辆每行驶1km后，对这1km内的喷氢量进行累加，将车辆行驶的近100个1km的喷氢量进行累加，从而得到百公里行驶氢耗。
总续航里程显示模块包括仪表盘，仪表盘电性连接至总续航里程显示模块。
一种氢燃料电池车续航能力的测试方法，包括以下步骤：
S1：计算可用剩余氢量：整车控制器VCU通过压力传感器和温度传感器实时监测氢瓶内的剩余氢量；
S2：计算瞬时喷氢量：燃料电池控制系统FCU通过流量传感器实时计算喷氢量；
S3：计算百公里行驶氢耗：车身电子稳定系统ESP通过轮速传感器计算百公里行驶氢耗；
S4：计算纯氢续航里程：组合仪表系统IPK通过步骤S1、S2、S3中的可用剩余氢量、瞬时喷氢量和百公里行驶氢耗，计算纯氢续航里程，并通过can总线向组合仪表系统IPK传输；
S5：计算纯电续航里程：新能源电池管理系统BMS通过传感器实时监测电池的状态，并通过can总线向组合仪表系统IPK传输电量状况，组合仪表系统IPK计算纯电续航里程；
S6：计算总续航里程：组合仪表系统IPK将步骤S3、S4、S5中的数据汇总，计算总续航里程；
S7：显示总续航里程：通过组合仪表系统IPK将总续航里程显示在仪表盘上。
步骤S5中，总续航里程计算公式如下：
Figure BDA0003034930970000051
其中：S——总续航里程，km；
S纯氢——纯氢续航里程，km；
S纯电——纯电续航里程，km；
Figure BDA0003034930970000052
——可用剩余氢量，kg；
Figure BDA0003034930970000053
——近100km的行驶氢耗，kg/100km；
S综合工况max——综合工况的纯电续航里程，km；
SOCstate——动力电池当前电量，％；
Sfactor——动态修正系数。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，其特征在于，包括组合仪表系统IPK、整车控制器VCU、燃料电池控制系统FCU、新能源电池管理系统BMS和车身电子稳定系统ESP，所述组合仪表系统IPK包括总续航里程显示模块和总续航里程计算模块，所述总续航里程计算模块通过can总线连接至总续航里程显示模块，所述总续航里程计算模块通过can总线连接有氢续航里程计算模块和电续航里程计算模块，所述整车控制器VCU、燃料电池控制系统FCU和车身电子稳定系统ESP通过can总线连接至氢续航里程计算模块，所述新能源电池管理系统BMS通过can总线连接至电续航里程计算模块。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，其特征在于，所述氢续航里程计算模块通过can总线连接有可用剩余氢量计算模块、喷氢量计算模块和百公里行驶氢耗计算模块，所述整车控制器VCU通过can总线连接至可用剩余氢量计算模块，所述燃料电池控制系统FCU通过can总线连接至喷氢量计算模块，所述车身电子稳定系统ESP通过can总线连接至百公里行驶氢耗计算模块；
所述电续航里程计算模块通过can总线连接有电耗计算模块和电量计算模块，所述新能源电池管理系统BMS通过can总线连接至电耗计算模块和电量计算模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，其特征在于，所述整车控制器VCU包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器与整车控制器VCU电性连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，其特征在于，所述燃料电池控制系统FCU包括流量传感器，所述流量传感器电性连接至燃料电池控制系统FCU。
5.根据权利要求1或2所述的一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，其特征在于，所述车身电子稳定系统ESP包括轮速传感器，所述轮速传感器电性连接至车身电子稳定系统ESP。
6.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池车续航能力的测试系统，其特征在于，所述总续航里程显示模块包括仪表盘，所述仪表盘电性连接至总续航里程显示模块。
7.一种氢燃料电池车续航能力的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：计算可用剩余氢量：整车控制器VCU通过压力传感器和温度传感器实时监测氢瓶内的剩余氢量；
S2：计算瞬时喷氢量：燃料电池控制系统FCU通过流量传感器实时计算喷氢量；
S3：计算百公里行驶氢耗：车身电子稳定系统ESP通过轮速传感器计算百公里行驶氢耗；
S4：计算纯氢续航里程：组合仪表系统IPK通过步骤S1、S2、S3中的可用剩余氢量、瞬时喷氢量和百公里行驶氢耗，计算纯氢续航里程，并通过can总线向组合仪表系统IPK传输；
S5：计算纯电续航里程：新能源电池管理系统BMS通过传感器实时监测电池的状态，并通过can总线向组合仪表系统IPK传输电量状况，组合仪表系统IPK计算纯电续航里程；
S6：计算总续航里程：组合仪表系统IPK将步骤S3、S4、S5中的数据汇总，计算总续航里程；
S7：显示总续航里程：通过组合仪表系统IPK将总续航里程显示在仪表盘上。
8.根据权利要求7所述的一种氢燃料电池车续航能力的测试方法，其特征在于，步骤S5中，所述总续航里程计算公式如下：
Figure FDA0003034930960000021
其中：S——总续航里程，km；
S纯氢——纯氢续航里程，km；
S纯电——纯电续航里程，km；
Figure FDA0003034930960000022
——可用剩余氢量，kg；
Figure FDA0003034930960000023
——近100km的行驶氢耗，kg/100km；
S综合工况max——综合工况的纯电续航里程，km；
SOCstate——动力电池当前电量，％；
Sfactor——动态修正系数。
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