CN114744252B - 一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法和系统，方法包括：VCU接收下电指令，控制整车下电；当整车下电完成时，执行步骤：BCM判断电源档位是否为OFF档；当电源档位是为OFF档时，执行步骤：第一预设时间内是否接收到驾驶员进行高低压上电操作指令；当第一预设时间内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；当BCM其自身获取的实时温度不大于第二温度阈值时，执行步骤：BCM唤醒VCU；被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫。本发明能减少整车下电时间，同时兼顾整车低温下电时需吹扫去除电堆中水的刚性需求。
Description
技术领域
本发明涉及整车下电技术领域，具体涉及一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法。
背景技术
在无特殊保护并在0℃以下的工作环境下，燃料电池电化学反应生成的水易结冰导致催化层、扩散层堵塞，阻碍电化学反应的进行，并且水结冰产生的体积变化也会对燃料电池内部结构造成破坏，导致燃料电池反应性能降低。
当前包括丰田在内的大部分类型的整车都会增加停机吹扫，去除电堆中的水分来提高整车低温启动性能，但不论是恒流量吹扫策略还是基于规则的多段式停机吹扫策略都会耗时较长，达到1-5min，导致车辆停车下电时时间过长，不符合驾驶员长期以来停车下电的驾驶习惯。
发明内容
本发明解决的一个主要问题是整车停机下电时间过长的问题。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，包括：
VCU接收下电指令，控制整车下电；
当整车下电完成时，执行步骤：
BCM判断电源档位是否为OFF档；
当电源档位是为OFF档时，执行步骤：
第一预设时间内是否接收到驾驶员进行高低压上电操作指令；
当第一预设时间内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：
BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；
当BCM其自身获取的实时温度不大于第二温度阈值时，执行步骤：
BCM唤醒VCU；
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫。
进一步地，当第一预设时间内接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：直接进行高低压上电操作；和/或，
所述控制整车下电具体包括步骤：立即控制整车下电；或，VCU控制FCU以第二预设时间进行短暂电堆吹扫后，再控制整车下电；其中，第二预设时间小于第一预设时间；和/或，
当第一预设时间内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，BCM判断驾驶员为非临时停车，判定电堆吹扫状态为未完成；并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值。
进一步地，所述BCM唤醒VCU之后还包括步骤：
VCU判断其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个是否不大于第二温度阈值；
当VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个不大于第二温度阈值时，执行步骤：
VCU判断第三预设时间内其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中是否任意一个不大于第一温度阈值；其中，第二温度阈值小于第一温度阈值；
当第三预设时间内VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个不大于第一温度阈值时，执行步骤：
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫。
进一步地，当VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度均大于第二温度阈值且持续第四预设时间时，执行步骤：
VCU则进入休眠状态，并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；直至BCM判定电堆吹扫状态为完成；和/或；
当第三预设时间内VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度均大于第一温度阈值且持续第五预设时间时，执行步骤：
VCU则进入休眠状态，并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；直至BCM判定电堆吹扫状态为完成。
进一步地，所述被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫之后包括步骤：
FCU在完成电堆吹扫后发送吹扫完成状态给VCU、BCM；
VCU接收所述吹扫完成状态后，VCU指令燃料电池系统关机下电，VCU再控制整车下电；
当整车下电完成后，执行步骤：
VCU进入休眠状态；
BCM判定电堆吹扫状态为完成，则不再执行步骤：
BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值。
进一步地，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的低压上电指令时，执行步骤：
VCU控制整车保持禁止行车状态，且指令FCU继续执行电堆吹扫；直至电堆吹扫完成后VCU接收到FCU的吹扫完成状态；再执行以下步骤：
VCU先指令燃料电池系统下电，再控制整车高压下电；同时VCU保持整车低压状态；直至VCU接收到驾驶员的下电指令时再控制整车低压下电。
进一步地，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的低压上电指令和低压下电指令时，执行步骤：
VCU控制整车保持禁止行车状态，且指令FCU继续执行电堆吹扫；直至电堆吹扫完成后VCU接收到FCU的吹扫完成状态。
进一步地，所述被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫具体包括步骤：
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU；
VCU控制整车上高压电，且控制整车保持禁止行车状态；
VCU向FCU发送吹扫请求；
FCU基于吹扫请求进行电堆吹扫，并向VCU反馈电堆吹扫中状态、最大允许发电功率为零。
进一步地，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的高压上电指令，则执行步骤：
VCU允许整车纯电行驶；
FCU向VCU发送最大允许发电功率为零、电堆吹扫中状态；
VCU基于最大允许发电功率为零、电堆吹扫中状态，指令FCU继续执行电堆吹扫，并指令FCU不启堆。
进一步地，FCU在完成电堆吹扫后发送吹扫完成状态给VCU；
FCU根据燃料电池系统实时允许的发电功率向VCU发送最大允许发电功率；
VCU接收所述吹扫完成状态后，根据驾驶员请求发送启堆及请求功率指令给FCU；
FCU响应VCU的启堆和请求功率命令。
本发明在驾驶员指令整车下电时直接关机下电，之后通过BCM的外接温度传感器实时采样识别环境温度，基于预设温度阈值来判断车辆是否需要吹扫。另外，在车辆下电过程中，也可以让FCU进行极短时间(如设定为10s)的吹扫后再下高压电，从而使得整车下电时间显著降低。且由于吹扫前预先判断了环境温度，当环境温度高时，不需要吹扫，这样电堆中即便存在水，车辆下次依旧可以正常启动。在吹扫过程中，通过设定接收到不同驾驶员指令时的系统吹扫方法，进一步节约驾驶员时间，同时兼顾了整车在低温下电时需吹扫去除电堆中水的刚性需求。
附图说明
本发明构成说明书的一部分附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明实施例中燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法流程示意图。
图2为本发明实施例中整车下电时间优化控制系统架构示意图。
图3为本发明实施例中燃料电池整车下电时间优化控制系统的上述各模块间的命令收发逻辑。
具体实施方式
下面将结合附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例一，如图1所示，为本实施例提供一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法流程示意图，燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法的步骤可以在如图2所示的一种燃料电池整车下电时间优化控制系统上被执行，该优化控制系统包括通过CAN网络实现通信的车身控制器(BCM，body control module)、整车控制器(VCU，Vehicle ControlUnit)、燃料电池控制器(FCU,fuel cell controller)、电池管理器(BMS,BatteryManagement System)、外接于BCM和/或VCU上的温度传感器和电堆M，燃料电池整车下电时间优化控制系统在执行燃料电池整车下电时间优化控制方法的步骤时，上述各模块间的命令收发逻辑如图3所示。
上述燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法的主要步骤为：
VCU接收驾驶员发出的下电指令，控制整车下电；当整车下电完成时，执行步骤：
BCM判断电源档位是否为OFF档，当电源档位是为OFF档时，执行步骤：
第一预设时间内，如1～10min内，优选为3min内，是否接收到驾驶员进行高低压上电操作指令；
当在3min内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：
BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值，如大于零且小于15℃，优选为10℃；
当BCM其自身获取的实时温度不大于10℃时，执行步骤：
BCM唤醒VCU；
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫。
基于但不限于上述实施例，当第一预设时间内，即3min内接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：直接进行高低压上电操作。
优选地，所述控制整车下电具体包括步骤：立即控制整车下电。在本发明的其他实施例中，所述控制整车下电具体包括步骤：VCU控制FCU以第二预设时间(如5s≤第二预设时间≤1min，优选为10s)进行短暂电堆吹扫后，再控制整车下电；其中，第二预设时间小于第一预设时间。
优选地，当第一预设时间内，即3min内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，BCM判断驾驶员为非临时停车，判定电堆吹扫状态为未完成；并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值10℃。
在本发明的其他实施例中，电堆吹扫状态为未完成也可由未下电前的FCU反馈给BCM。
在本发明的其他实施例中，第一预设时间内，即3min内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，BCM默认电堆吹扫状态为未完成。
基于但不限于上述实施例，BCM唤醒VCU之后还包括步骤：
VCU判断其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个是否不大于第二温度阈值10℃；
当VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个不大于第二温度阈值10℃时，执行步骤：
VCU判断第三预设时间内，如10s内，其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中是否任意一个不大于第一温度阈值(如8℃≤第一温度阈值≤18℃，优选为15℃)；其中，第二温度阈值小于第一温度阈值；优选地，第二温度阈值与第一温度阈值的差值范围为3～6℃。
当在第三预设时间，第三预设时间优选为8s～1min，本实施例优选为10s内，VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个不大于第一温度阈值15℃时，执行步骤：
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫。
在一些实施例中，当VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度均大于第二温度阈值且持续第四预设时间(1min≤第四预设时间≤5min，优选为3min)时，执行步骤：
VCU则进入休眠状态，并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值10℃；直至BCM判定电堆吹扫状态为完成，或者无需吹扫(即BCM判断其自身获取的实时温度在上下次开车，即上述非临时停车，之间的时间段内始终大于第二温度阈值10℃)。
优选地，当第三预设时间10s内VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度均大于第一温度阈值15℃且持续第五预设时间(5min≤第五预设时间≤30min，优选为10min)时，执行步骤：
VCU则进入休眠状态，并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值10℃；直至BCM判定电堆吹扫状态为完成，或者无需吹扫(即BCM判断其自身获取的实时温度在上下次开车，即上述非临时停车，之间的时间段内始终大于第二温度阈值10摄氏度)。
基于但不限于上述实施例，FCU在完成电堆吹扫后发送吹扫完成状态给VCU、BCM；
VCU接收所述吹扫完成状态后，VCU指令燃料电池系统关机下电，VCU再控制整车下电；
当整车下电完成后，执行步骤：
VCU进入休眠状态；
BCM判定电堆吹扫状态为完成，即车辆在非临时停车过程中，若需要吹扫只需吹扫一次即可，吹扫后因BCM为常电工作，因此BCM正常工作(包括但不限于采集实时温度)，但无需判断其是否不大于第二温度阈值10℃，即不再执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值10℃。当然，若BCM在非临时停车过程中采集到的实时温度始终大于第二温度阈值10℃，则说明车辆在非临时停车过程中无需吹扫，再次开车时，直接进行高低压上电。
基于但不限于上述实施例，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的低压上电指令时，执行步骤：
VCU控制整车保持禁止行车状态，且指令FCU继续执行电堆吹扫；直至电堆吹扫完成后VCU接收到FCU的吹扫完成状态；再执行以下步骤：
VCU先指令燃料电池系统下电，再控制整车高压下电；同时VCU保持整车低压状态；直至VCU接收到驾驶员的下电指令时再控制整车低压下电。
基于但不限于上述实施例，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的低压上电指令和低压下电指令时，执行步骤：
VCU控制整车保持禁止行车状态，且指令FCU继续执行电堆吹扫；直至电堆吹扫完成后VCU接收到FCU的吹扫完成状态。
基于但不限于上述实施例，被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫具体包括步骤：
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU；
VCU控制整车上高压电，且控制整车保持禁止行车状态；
VCU向FCU发送吹扫请求；
FCU基于吹扫请求进行电堆吹扫，并向VCU反馈电堆吹扫中状态、最大允许发电功率为零。
基于但不限于上述实施例，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的高压上电指令，则执行步骤：
VCU允许整车纯电行驶；
FCU向VCU发送最大允许发电功率为零、电堆吹扫中状态；
VCU基于最大允许发电功率为零、电堆吹扫中状态，指令FCU继续执行电堆吹扫，并指令FCU不启堆。
基于但不限于上述实施例，FCU在完成电堆吹扫后发送吹扫完成状态给VCU；
FCU根据燃料电池系统实时允许的发电功率向VCU发送最大允许发电功率；
VCU接收所述吹扫完成状态后，根据驾驶员请求发送启堆及请求功率指令给FCU；
FCU响应VCU的启堆和请求功率命令。
本实施例中，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的高压上电指令时，此时电堆继续进行吹扫且燃料电池系统不提供整车行驶能源(即最大允许发电功率为零、电堆处于吹扫中状态)，但解除整车保持禁止行车状态，允许整车纯电行驶。当电堆吹扫完成时，FCU将吹扫完成状态发给VCU和BCM，此后FCU可根据行车状态响应VCU的启堆和请求功率命令，即FCU根据VCU的请求功率命令进行单独供电、与其他能源(动力电池、蓄电池和/或超级电容)一起进行供电、甚至不供电、同时给行车供电且为其他蓄能设备(动力电池、蓄电池和/或超级电容)供电等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (7)
1.一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，其特征在于，包括：
VCU接收下电指令，控制整车下电；
当整车下电完成时，执行步骤：
BCM判断电源挡位是否为OFF挡；
当电源挡位是为OFF挡时，执行步骤：
第一预设时间内是否接收到驾驶员进行高低压上电操作指令；
当第一预设时间内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：
BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；
当BCM其自身获取的实时温度不大于第二温度阈值时，执行步骤：
BCM唤醒VCU；
所述BCM唤醒VCU之后还包括步骤：
VCU判断其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个是否不大于第二温度阈值；
当VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个不大于第二温度阈值时，执行步骤：
VCU判断第三预设时间内其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中是否任意一个不大于第一温度阈值；其中，第二温度阈值小于第一温度阈值；
当第三预设时间内VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度中任意一个不大于第一温度阈值时，执行步骤：
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫；
FCU在完成电堆吹扫后发送吹扫完成状态给VCU、BCM；
VCU接收所述吹扫完成状态后，VCU指令燃料电池系统关机下电，VCU
再控制整车下电；
当整车下电完成后，执行步骤：
VCU进入休眠状态；
BCM判定电堆吹扫状态为完成，则不再执行步骤：
BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；
当VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度均大于第二温度阈值且持续第四预设时间时，执行步骤：
VCU则进入休眠状态，并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；直至BCM判定电堆吹扫状态为完成；和/或；
当第三预设时间内VCU其自身获取的实时温度和BCM其自身获取的实时温度均大于第一温度阈值且持续第五预设时间时，执行步骤：
VCU则进入休眠状态，并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值；直至BCM判定电堆吹扫状态为完成。
2.如权利要求1所述的一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，其特征在于：
当第一预设时间内接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，执行步骤：直接进行高低压上电操作；和/或，
所述控制整车下电具体包括步骤：立即控制整车下电；或，VCU控制FCU以第二预设时间进行短暂电堆吹扫后，再控制整车下电；其中，第二预设时间小于第一预设时间；和/或，
当第一预设时间内未接收到驾驶员进行高低压上电操作指令时，BCM判断驾驶员为非临时停车，判定电堆吹扫状态为未完成；并执行步骤：BCM判断其自身获取的实时温度是否不大于第二温度阈值。
3.如权利要求1-2任一所述的一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，其特征在于，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的低压上电指令时，执行步骤：
VCU控制整车保持禁止行车状态，且指令FCU继续执行电堆吹扫；直至电堆吹扫完成后VCU接收到FCU的吹扫完成状态；再执行以下步骤：
VCU先指令燃料电池系统下电，再控制整车高压下电；同时VCU保持整车低压状态；直至VCU接收到驾驶员的下电指令时再控制整车低压下电。
4.如权利要求1-2任一所述的一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，其特征在于，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的低压上电指令和低压下电指令时，执行步骤：
VCU控制整车保持禁止行车状态，且指令FCU继续执行电堆吹扫；直至电堆吹扫完成后VCU接收到FCU的吹扫完成状态。
5.如权利要求1-2任一所述的一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，其特征在于，所述被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU，以实现整车上高压电进行电堆吹扫具体包括步骤：
被唤醒的VCU唤醒BMS和FCU；
VCU控制整车上高压电，且控制整车保持禁止行车状态；
VCU向FCU发送吹扫请求；
FCU基于吹扫请求进行电堆吹扫，并向VCU反馈电堆吹扫中状态、最大允许发电功率为零。
6.如权利要求1-2任一所述的一种整车下电时间优化控制方法，其特征在于，电堆吹扫过程中，若接收到驾驶员的高压上电指令，则执行步骤：
VCU允许整车纯电行驶；
FCU向VCU发送最大允许发电功率为零、电堆吹扫中状态；
VCU基于最大允许发电功率为零、电堆吹扫中状态，指令FCU继续执行电堆吹扫，并指令FCU不启堆。
7.如权利要求6所述的一种燃料电池汽车整车下电时间优化控制方法，其特征在于：
FCU在完成电堆吹扫后发送吹扫完成状态给VCU；
FCU根据燃料电池系统实时允许的发电功率向VCU发送最大允许发电功率；
VCU接收所述吹扫完成状态后，根据驾驶员请求发送启堆及请求功率指令给FCU；
FCU响应VCU的启堆和请求功率命令。
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