CN113085663A - 燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置及方法。所述所述燃料电池汽车包括：分别与动力电机电性连接的燃料电池电堆和动力电池，所述燃料电池电堆还与所述动力电池电性连接从而给所述动力电池充电；所述实时计算装置包括：燃料电池氢耗计算模块，用于基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1；动力电池氢耗计算模块，用于根据所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2；及实时氢耗计算模块，用于根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0。同时还提供一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池汽车技术技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置及方法。
背景技术
燃料电池汽车技术迅速发展，燃料电池系统作为一种发电装置，将化学能转化成电能。燃料电池汽车的瞬时氢耗可以通过燃料电池的功率（电流）反向推算；由于计算某段时间的平均氢耗时，需要将燃料电池汽车上的动力电池的能量反算回氢耗，则会存在如何反算的问题。不然，准确的测量燃料电池的百公里氢耗则需要通过在试验室进行，并将试验后的动力电池的SOC通过放电或充电调整到初始值。该方法不能应用到实车实时监控整车百公里氢耗。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
（1）燃料电池汽车的动力电池的如何反向推算；
（2）在实车运行过程中如何准确计算百公里氢耗。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题，提供一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置及方法，用于准确反映燃料电池汽车的百公里氢耗，并且能实时的修正氢耗，预测燃料电池的续航里程。
本发明的技术方案是：一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置，所述燃料电池汽车包括：分别与动力电机电性连接的燃料电池电堆和动力电池，所述燃料电池电堆还与所述动力电池电性连接从而给所述动力电池充电；所述实时计算装置包括：燃料电池氢耗计算模块，用于基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1；动力电池氢耗计算模块，用于根据所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2，其中，如果动力电池的电量升高处于充电状态，则设定动力电池氢耗H2为正值；如果动力电池的电量降低处于放电状态，则设定动力电池氢耗H2为负值；及实时氢耗计算模块，用于根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0；其中，设定行驶的里程为L，则：H3=H1-H2；
优选地，所述燃料电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H1的过程如下：
对燃料电池电堆的实时氢耗曲线进行积分，从而计算得到燃料电池氢耗H1。
优选地，获取所述燃料电池的实时氢耗曲线的过程如下：
获取燃料电池电堆的实时功率曲线；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，获取燃料电池电堆的实时氢耗曲线。
优选地，所述动力电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H2的过程如下：
获取计算时间段内动力电池的SOC差值，根据SOC差值得到平均充放电功率；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，将所述动力电池的平均充放电功率的数值换算成所述燃料电池电堆在相同功率条件下的瞬时氢耗，从而获取在计算时间段内动力电池的动力电池氢耗H2。
一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法，所述燃料电池汽车包括：分别与动力电机电性连接的燃料电池电堆和动力电池，所述燃料电池电堆还与所述动力电池电性连接从而给所述动力电池充电；
所述实时计算方法包括如下步骤：
基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1；
基于所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2，如果动力电池的电量升高处于充电状态，则设定动力电池氢耗H2为正值；如果动力电池的电量降低处于放电状态，则设定动力电池氢耗H2为负值；
根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0，设定行驶的里程为L，则：
H3=H1-H2；
优选地，所述燃料电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H1的步骤包括：
对燃料电池电堆的实时氢耗曲线进行积分，从而计算得到燃料电池氢耗H1。
优选地，获取所述燃料电池的实时氢耗曲线的步骤包括：
获取燃料电池电堆的实时功率曲线；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，获取燃料电池电堆的实时氢耗曲线。
优选地，所述动力电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H2的步骤包括：
获取计算时间段内动力电池的SOC差值，根据SOC差值得到平均充放电功率；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，将所述动力电池的平均充放电功率的数值换算成所述燃料电池电堆在相同功率条件下的瞬时氢耗，从而获取在计算时间段内动力电池的动力电池氢耗H2。
与相关技术相比，本发明提供的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置及方法，简单实用，能够准确反映燃料电池汽车的百公里氢耗，并且能实时的修正氢耗，预测燃料电池的续航里程。
附图说明
图1是本发明实施例中燃料电池汽车动力系统示意图；
图2是本发明实施例中燃料电池汽车实时计算百公里氢耗的计算过程示意图。
具体实施方式
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，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明实施例中燃料电池汽车动力系统。在所述燃料电池汽车的动力系统中，燃料电池电堆和动力电池均可以给燃料电池汽车的动力电机供电；而且，燃料电池电堆还可以给动力电池供电。
因此，在计算燃料电池汽车的实际氢耗计算时，就需要考虑燃料电池电堆的氢耗、以及根据动力电池的充放电量换算出来的氢耗。例如，
如果动力电池的电量降低，说明动力电池和燃料电池同步给汽车的动力电机供电，如果把动力电池消耗的电量换算成燃料电池的氢耗，则燃料电池汽车的实际氢耗是燃料电池的氢耗和动力电池的换算氢耗之和；
如果动力电池的电量升高，则说明燃料电池同步给动力电池和汽车动力电机供电，如果把动力电池充电的电量换算成燃料电池电堆的氢耗，则燃料电池汽车的实际氢耗是燃料电池的氢耗减去动力电池的换算氢耗；
如果动力电池的电量没有变化，则说明只有燃料电池给汽车的动力电机供电，则燃料电池汽车的实际氢耗等于燃料电池的氢耗。
基于上述描述，本发明实施例提供的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置包括：燃料电池氢耗计算模块、动力电池氢耗计算模块和实时氢耗计算模块，所述实时氢耗计算模块分别与所述燃料电池氢耗计算模块和所述动力电池氢耗计算模块连接。
其中，所述燃料电池氢耗计算模块用于基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1。
具体地，所述燃料电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H1的过程如下：
对燃料电池电堆的实时氢耗曲线进行积分，从而计算得到燃料电池氢耗H1。
而且，获取所述燃料电池的实时氢耗曲线的过程如下：
获取燃料电池电堆的实时功率曲线；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，获取燃料电池电堆的实时氢耗曲线。
其中，燃料电池电堆的功率-氢耗曲线通过试验获取、或通过电堆的电流计算获取。
所述动力电池氢耗计算模块用于根据所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2，其中，如果动力电池的电量升高处于充电状态，则设定动力电池氢耗H2为正值；如果动力电池的电量降低处于放电状态，则设定动力电池氢耗H2为负值；如果动力电池的电量没有变化，则设定动力电池氢耗H2为零。
具体地，所述动力电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H2的过程如下：
获取计算时间段内动力电池的SOC差值，根据SOC差值得到平均充放电功率；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，将所述动力电池的平均充放电功率的数值换算成所述燃料电池电堆在相同功率条件下的瞬时氢耗，从而获取在计算时间段内动力电池的动力电池氢耗H2；
如果动力电池的电量升高，SOC差值为正值，则设定计算得到的动力电池氢耗H2为正值；
如果动力电池的电量降低，SOC差值为负值，则设定计算得到的动力电池氢耗H2为负值；
如果动力电池的电量没有变化，SOC差值为零，则设定设定计算得到的动力电池氢耗H2为零。
所述实时氢耗计算模块用于根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0。其中，如果设定行驶的里程为L，则：
H3=H1-H2；
由于上述实时计算装置考虑了动力电池的电量消耗因素，可以根据实际情况对燃料电池汽车的氢耗进行修正，计算方法简单，且具有较高的准确度。
本发明还提供一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法，并包括如下步骤：
一、基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1；
二、根据所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2，其中，如果动力电池的电量升高处于充电状态，则设定动力电池氢耗H2为正值；如果动力电池的电量降低处于放电状态，则设定动力电池氢耗H2为负值；如果动力电池的电量没有变化，则设定动力电池氢耗H2为零；
三、根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0，设定行驶的里程为L，则：
H3=H1-H2；
具体地，在步骤一中，对燃料电池电堆的实时氢耗曲线进行积分，从而计算得到燃料电池氢耗H1。此外，获取所述燃料电池的实时氢耗曲线的步骤包括：
获取燃料电池电堆的实时功率曲线；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，获取燃料电池电堆的实时氢耗曲线。
其中，燃料电池电堆的功率-氢耗曲线通过试验获取、或通过电堆的电流计算获取。
在步骤二中，所述动力电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H2的步骤包括：
获取计算时间段内动力电池的SOC差值，根据SOC差值得到平均充放电功率；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，将所述动力电池的平均充放电功率的数值换算成所述燃料电池电堆在相同功率条件下的瞬时氢耗，从而获取在计算时间段内动力电池的动力电池氢耗H2。
其中，如果动力电池的电量升高，SOC差值为正值，则设定计算得到的动力电池氢耗H2为正值；
如果动力电池的电量降低，SOC差值为负值，则设定计算得到的动力电池氢耗H2为负值；
如果动力电池的电量没有变化，SOC差值为零，则设定设定计算得到的动力电池氢耗H2为零。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置，其特征在于，所述燃料电池汽车包括：分别与动力电机电性连接的燃料电池电堆和动力电池，所述燃料电池电堆还与所述动力电池电性连接从而给所述动力电池充电；
所述实时计算装置包括：
燃料电池氢耗计算模块，用于基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1；
动力电池氢耗计算模块，用于根据所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2，其中，如果动力电池的电量升高处于充电状态，则设定动力电池氢耗H2为正值；如果动力电池的电量降低处于放电状态，则设定动力电池氢耗H2为负值；及
实时氢耗计算模块，用于根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0；
其中，设定行驶的里程为L，则：
H3=H1-H2；
2.根据权利要求1所述的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置，其特征在于，所述燃料电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H1的过程如下：
对燃料电池电堆的实时氢耗曲线进行积分，从而计算得到燃料电池氢耗H1。
3.根据权利要求2所述的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置，其特征在于，获取所述燃料电池的实时氢耗曲线的过程如下：
获取燃料电池电堆的实时功率曲线；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，获取燃料电池电堆的实时氢耗曲线；
其中，燃料电池电堆的功率-氢耗曲线通过试验获取、或通过电堆的电流计算获取。
4.根据权利要求1所述的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算装置，其特征在于，所述动力电池氢耗计算模块计算燃料电池氢耗H2的过程如下：
获取计算时间段内动力电池的SOC差值，根据SOC差值得到平均充放电功率；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，将所述动力电池的平均充放电功率的数值换算成所述燃料电池电堆在相同功率条件下的瞬时氢耗，从而获取在计算时间段内动力电池的动力电池氢耗H2。
5.一种燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法，其特征在于，所述燃料电池汽车包括：分别与动力电机电性连接的燃料电池电堆和动力电池，所述燃料电池电堆还与所述动力电池电性连接从而给所述动力电池充电；
所述实时计算方法包括如下步骤：
基于所述燃料电池电堆的实时氢耗曲线计算燃料电池氢耗H1；
基于所述动力电池的平均充放电功率计算动力电池氢耗H2，如果动力电池的电量升高处于充电状态，则设定动力电池氢耗H2为正值；如果动力电池的电量降低处于放电状态，则设定动力电池氢耗H2为负值；
根据总氢耗H3计算百公里的实时氢耗H0，设定行驶的里程为L，则：
H3=H1-H2；
6.根据权利要求5所述的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法，其特征在于，所述燃料电池氢耗计算模块计算所述燃料电池氢耗H1的步骤包括：
对燃料电池电堆的实时氢耗曲线进行积分，从而计算得到燃料电池氢耗H1。
7.根据权利要求6所述的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法，其特征在于，获取所述燃料电池的实时氢耗曲线的步骤包括：
获取燃料电池电堆的实时功率曲线；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，获取燃料电池电堆的实时氢耗曲线。
8.根据权利要求5所述的燃料电池汽车百公里氢耗的实时计算方法，其特征在于，所述动力电池氢耗计算模块计算燃料电池氢耗H2的步骤包括：
获取计算时间段内动力电池的SOC差值，根据SOC差值得到平均充放电功率；
根据燃料电池电堆的功率-氢耗曲线，将所述动力电池的平均充放电功率的数值换算成所述燃料电池电堆在相同功率条件下的瞬时氢耗，从而获取在计算时间段内动力电池的动力电池氢耗H2。
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