CN115593278B - 燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法、车辆及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃料电池车动力系统模式切换控制方法、车辆及存储介质。其中，燃料电池车辆动力系统包括：燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接电路总线；控制方法包括：在车辆挡位在行车挡，通过比较油门踏板行程与设定阈值的关系、动力电池SOC与设定阈值的关系，整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式、动力电池单独驱动模式或联合驱动模式，通过比较行车功率需求与燃料电池可输出的最小功率，控制动力系统进入行车发电模式。通过提供的模式切换控制方法，实现对不同模式切换的有效控制，提高了车辆运行的稳定性和可靠性。

Description

燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法、车辆及存储介质

技术领域

本发明涉及新能源车辆技术领域，尤其涉及燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法、车辆及存储介质。

背景技术

燃料电池汽车具有燃料电池和高压动力电池两个能量源输出，相比于传统汽车，该动力系统运行模式更为多样化，因此，准确、有效地进行燃料电池车辆动力系统模式切换控制尤为重要。

目前，针对燃料电池车辆动力系统模式切换控制的方法较少，一般是针对燃料电池车辆的燃料电池状态的优化控制。

然而，现有技术没有以整车控制器为核心对燃料电池系统模式进行切换控制，不能充分考虑车辆在不同模式下的切换条件。

发明内容

本发明提供了燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法、车辆及存储介质，以解决现有技术中没有充分考虑车辆在不同模式下的切换条件，从而不能对不同模式切换进行有效控制的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法。燃料电池车辆动力系统包括：燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接所述电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接所述电路总线；

所述控制方法包括：

在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第一行程阈值时，如果电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值，则整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，由燃料电池向所述驱动电机提供电能，如果所述BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能；

在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第二行程阈值, 且BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入联合驱动模式，在联合驱动模式下，由燃料电池和动力电池共同给驱动电机提供电能；其中，所述第二行程阈值大于所述第一行程阈值；

当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，如果行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，则进入行车发电模式，在所述行车发电模式，所述VCU向燃料电池控制器FCCU发送信号，通过所述FCCU控制燃料电池工作在最小功率点，并向所述动力电池充电；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；当动力电池SOC小于所述第一阈值，控制燃料电池给驱动电机供电，并同时向所述动力电池充电，从而维持动力电池SOC在一定的范围内。

可选的，在所述联合驱动模式下，当车辆驱动的需求功率大于燃料电池的最大功率，则所述VCU发送信号至所述FCCU，控制燃料电池工作在最大功率处，并由动力电池补充剩余需求动力。

可选的，在所述联合驱动模式下，当燃料电池工作在预设稳定区间，所述VCU控制车辆在加速变载荷时的需求功率由动力电池补充，以保证燃料电池的寿命。

可选的，在车辆停车时，如果BMS发送的动力电池SOC低于所述第一阈值，则进入停车充电模式，在所述停车充电模式，所述VCU发送信号至所述FCCU，以通过所述FCCU控制燃料电池进行发电为动力电池充电。

可选的，如果挡位在行车挡，油门踏板和制动踏板均未踩下，则进入在平路爬行模式，在所述平路爬行模式，所述VCU向电机控制器发送信号，通过所述电机控制器控制所述驱动电机输出扭矩，以满足车辆在平路上维持预设范围的稳定爬行车速，并在驾驶员触发车辆换挡、踩制动踏板或踩油门踏板时，退出平路爬行模式。

可选的，如果根据坡度传感器的信号确定车辆在坡路上，并且车辆挡位在行车挡位，油门踏板和制动踏板均未踩下，则进入坡路爬行模式，在所述坡路爬行模式，所述 VCU向电机控制器发送信号，通过电机控制器控制驱动电机输出扭矩，在坡路上根据坡度不同，维持2~4km/h的坡路爬行车速。

可选的，所述VCU控制车辆爬行过程中的最大输出扭矩维护在一定值，如果坡路增大，则控制爬行稳定车速降低，并当驾驶员触发车辆换挡、踩制动踏板或踩油门踏板时，退出所述坡路爬行模式。

可选的，如果车辆动力系统出现了故障， 所述VCU控制车辆进入安全跛行模式，在所述安全跛行模式下，如果油门踏板信号正常，所述VCU应当响应驾驶员的油门踏板请求，但控制动力系统扭矩输出，将车速限制在预设车速以下。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，该车辆包括燃料电池车辆动力系统，所述燃料电池车辆动力系统包括整车控制器VCU、燃料电池控制器、电池管理系统、电机控制器、燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接所述电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接所述电路总线；所述VCU用于执行所述燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法。

本发明实施例的技术方案，提供了一种燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法，燃料电池车辆动力系统包括：燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接所述电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接所述电路总线；控制方法包括：在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第一行程阈值时，如果电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值，则整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，由燃料电池向所述驱动电机提供电能，如果所述BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能；在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第二行程阈值, 且BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入联合驱动模式，在联合驱动模式下，由燃料电池和动力电池共同给驱动电机提供电能；其中，所述第二行程阈值大于所述第一行程阈值；当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，如果行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，则进入行车发电模式，在所述行车发电模式，所述VCU向燃料电池控制器FCCU发送信号，通过所述FCCU控制燃料电池工作在最小功率点，并向所述动力电池充电；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；当动力电池SOC小于所述第一阈值，控制燃料电池给驱动电机供电，并同时向所述动力电池充电，从而维持动力电池SOC在一定的范围内。通过提供的模式切换控制方法，解决了现有技术中没有充分考虑车辆在不同模式下的切换条件，从而不能对不同模式切换进行有效控制的问题，实现了对不同模式切换的有效控制，提高了车辆运行的稳定性和可靠性。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的燃料电池车辆动力系统结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法流程图；

图3是本发明实施例一提供的燃料电池车辆动力系统模式切换的控制模块图；

图4是本发明实施例一提供的动力电池单独驱动模式的能量传递示意图；

图5是本发明实施例一提供的燃料电池单独驱动模式的能量传递示意图；

图6是本发明实施例一提供的联合驱动模式的能量传递示意图；

图7是本发明实施例一提供的能量收回模式的能量传递示意图；

图8本发明实施例一提供的行车发电模式的能量传递示意图；

图9是本发明实施例一提供的停车发电模式的能量传递示意图；

图10是本发明实施例一提供的燃料电池动力系统模式切换控制流程图；

图11是本发明实施例二提供的一种车辆结构示意图；

图12是本发明实施例二提供的一种车辆各模块连接关系图；

图13是本发明实施例二提供的车辆功能接口信号传递示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例

随着新能源汽车在节能环保方面的优势被关注，燃料电池汽车已逐步成为热点，本发明实施例涉及的燃料电池新能源汽车是在纯电动系统的基础上，增加了一套燃料电池系统，组成了新能源车辆双能量源输出。图1是本发明实施例一提供的燃料电池车辆动力系统结构示意图，燃料电池车辆动力系统100包括：燃料电池110、动力电池120和驱动电机130，燃料电池110通过升压转换器140与电路总线150连接，动力电池120连接电路总线150，驱动电机130通过逆变器160连接电路总线150。

燃料电池110是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。动力电池120作为新能源汽车的“发动机”为新能源汽车的动力系统提供能量。升压转换器140与燃料电池110连接，可以将燃料电池110输出较低的电压变换成较高的电压。逆变器160可以将燃料电池110输出的直流电能转变成定频定压或调频调压的交流电，逆变器160与驱动电机130连接，可以将输出的交流电传输到驱动电机130，驱动电机130用于将电能转换为动能驱动车辆运行。

图2是本发明实施例一提供的一种燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法流程图，本实施例可适用于动力系统模式切换的情况，如图2所示，该方法包括：

S210、在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第一行程阈值时，如果电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值，则整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，由燃料电池向所述驱动电机提供电能，如果所述BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能。

本实施例中，油门踏板又称加速踏板，是汽车燃料供给系的一部分，通过控制其踩踏量实现对发动机转速的控制，油门踏板行程可以理解为油门踏板的踩踏量。电池管理系统BMS负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能，动力电池的荷电状态SOC可以表示动力电池的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，整车控制器VCU即混合动力系统整车控制器，是混合动力系统的主控制器，负责管理整个动力总成。

在车辆挡位在行车挡，即燃料电池车辆处于行车状态时，整车控制器VCU根据门踏板行程、动力电池荷电状态SOC控制动力系统进入不同的驱动模式。在油门踏板行程大于第一行程阈值的条件下，当电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值时，整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，此时，燃料电池单独向驱动电机提供电能；当电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC大于第一阈值时，整车控制器VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，此时，动力电池单独向驱动电机提供电能。其中，油门踏板行程的第一行程阈值、动力电池荷电状态SOC的第一阈值可以预先设定。

S220、在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第二行程阈值, 且BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入联合驱动模式，在联合驱动模式下，由燃料电池和动力电池共同给驱动电机提供电能；其中，所述第二行程阈值大于所述第一行程阈值。

本实施例中，在燃料电池车辆处于行车状态下，当油门踏板行程大于第二行程阈值，且电池管理系统BMS发送的动力电池SOC大于第一阈值时，整车控制器VCU控制动力系统进入联合驱动模式，其中，联合驱动模式是指由燃料电池和动力电池同时为驱动电机提供电能的模式。油门踏板行程的第二行程阈值可以预先设定，且满足第二行程阈值大于第一行程阈值。

可选的，在联合驱动模式下，当车辆驱动的需求功率大于燃料电池的最大功率，则VCU发送信号至FCCU，控制燃料电池工作在最大功率处，并由动力电池补充剩余需求动力。

本实施例中，FCCU即燃料电池控制器（fuel cell control unit），FCCU作为燃料电池汽车传动系统的关键部件，负责整个燃料电池系统的整体过程控制，例如，控制过程包括对氢气和空气处理、热和水管理等。车辆驱动需求的功率可以通过扭矩、车速等参数计算得到。车辆驱动需求的功率在联合驱动模式下，当车辆驱动需求的功率大于燃料电池的最大功率时，VCU发出信号至FCCU，FCCU控制燃料电池工作在最大功率，由于车辆驱动需求的功率大于燃料电池的最大功率，车辆驱动需求的剩余功率通过动力电池传输的功率进行补充。

可选的，在联合驱动模式下，当燃料电池工作在预设稳定区间，VCU控制车辆在加速变载荷时的需求功率由动力电池补充，以保证燃料电池的寿命。其中，燃料电池工作的预设稳定区间是指燃料电池工作时其性能参数可以保持相对稳定的区间，例如，包括燃料电池工作的温度区间等。

可选的，当变速箱控制器TCU发送的车辆换挡杆在D或R挡，电子稳定系统ESP发送的车速超过规定值（如15km/h，可标定）且电池管理系统BMS发送的动力电池SOC低于规定值时（如90%，可标定），此时驾驶员松开油门踏板，VCU应控制车辆将进入能量回收模式。驱动电机处于发电模式，将动能转换成电能，储存到动力电池中。VCU根据内部的能量回收扭矩计算模块，计算出驱动电机的需求负扭矩，并把负扭矩值指令信号发给MCU，MCU控制驱动电机进行发电，给动力电池充电。当出现以下条件之一时，能量回收功能退出：1）驾驶员将换挡杆置于P或N挡；2）驾驶员踩下油门踏板；3）电池SOC电量已充满；4）车速小于规定值（如15km/h）；5）ABS或ESP系统出现故障；5）电池或电机出现轻微故障，此时系统不允许能量回收。

S230、当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，如果行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，则进入行车发电模式，在所述行车发电模式，所述VCU向燃料电池控制器FCCU发送信号，通过所述FCCU控制燃料电池工作在最小功率点，并向所述动力电池充电；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；当动力电池SOC小于所述第一阈值，控制燃料电池给驱动电机供电，并同时向所述动力电池充电，从而维持动力电池SOC在一定的范围内。

本实施例中，行车发电是指在行车状态下，利用燃料电池的富余电能向动力电池或驱动电机供电。当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，且行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，VCU控制动力系统进入行车发电模式。其中，第二阈值可以预先设定，且第二阈值大于第一阈值，例如，第二阈值可以设定为50%。

行车发电模式还包括：在车辆行驶过程中，若BMS发送的动力电池SOC低于某规定值（如35%，可标定），则VCU应控制车辆进入行车发电模式。此时燃料电池可以增加功率输出，从而一边驱动车辆，一边为动力电池充电。行车发电的进入条件是当动力电池SOC低于某规定值，同时燃料电池可以为动力电池充电；退出条件是动力电池高于某规定值或燃料电池出现了故障时，不能为动力电池充电。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还包括：在车辆停车时，如果BMS发送的动力电池SOC低于所述第一阈值，则进入停车充电模式，在停车充电模式，VCU发送信号至FCCU，以通过FCCU控制燃料电池进行发电为动力电池充电。停车发电进入条件是动力电池SOC低于某规定值同时燃料电池可以为动力电池充电。退出条件是动力电池SOC不低于某规定值或燃料电池出现了故障时，不能为动力电池充电。

本实施例中，如果挡位在行车挡，油门踏板和制动踏板均未踩下，则进入在平路爬行模式，在平路爬行模式， VCU向电机控制器发送信号，通过电机控制器控制驱动电机输出扭矩，以满足车辆在平路上维持预设范围的稳定爬行车速，并在驾驶员触发车辆换挡、踩制动踏板或踩油门踏板时，退出平路爬行模式。其中，平路爬行模式是指驾驶员不需要踩下加速或制动踏板，就可以固定低速行驶，一般车辆在平路上维持4-6km/h的稳定爬行车速。

本实施例中，如果根据坡度传感器的信号确定车辆在坡路上，并且车辆挡位在行车挡位，油门踏板和制动踏板均未踩下，则进入坡路爬行模式，在所述坡路爬行模式， VCU向电机控制器发送信号，通过电机控制器控制驱动电机输出扭矩，在坡路上根据坡度不同，维持2~4km/h的坡路爬行车速。其中，坡度传感器可以检测到车辆的运行状况，检测出车辆所在破路与水平地面之间的角度。

可选的，VCU控制车辆爬行过程中的最大输出扭矩维护在一定值，如果坡路增大，则控制爬行稳定车速降低，并当驾驶员触发车辆换挡、踩制动踏板或踩油门踏板时，退出所述坡路爬行模式。如果车辆动力系统出现了故障，VCU控制车辆进入安全跛行模式，在安全跛行模式下，如果油门踏板信号正常，VCU应当响应驾驶员的油门踏板请求，但控制动力系统扭矩输出，将车速限制在预设车速以下。其中，车辆动力系统的故障包括动力电池、燃料电池或驱动电机等动力部件的故障。预设车速可以根据需求设定，例如可以设定为20km/h。在安全迫性模式下，通过将车速限制在预设车速以下，保障了车辆故障状态下行驶的安全性。

示例性的，图3是本发明实施例一提供的燃料电池车辆动力系统模式切换的控制模块图。燃料电池车辆动力系统模式切换控制块由VCU控制器开发并执行。涉及的模式包括动力电池单独驱动模式、燃料电池单独驱动模式、联合驱动模式、能量回收模式、行车发电模式、停车发电模式、平路爬行模式、坡路爬行模式及安全跛行模式共9大模式。VCU通过模式切换条件及控制策略方法设计，实现动力系统模式之间的切换控制。

相应的，在各种模式下的能量传递方式不同。图4是本发明实施例一提供的动力电池单独驱动模式的能量传递示意图，图5是本发明实施例一提供的燃料电池单独驱动模式的能量传递示意图，图6是本发明实施例一提供的联合驱动模式的能量传递示意图，图7是本发明实施例一提供的能量收回模式的能量传递示意图，图8本发明实施例一提供的行车发电模式的能量传递示意图，图9是本发明实施例一提供的停车发电模式的能量传递示意图。

图10是本发明实施例一提供的燃料电池动力系统模式切换控制流程图。具体控制方法包括：

（1）驾驶员操作钥匙Key On后，整车各控制器被唤醒，然后驾驶员进一步操作钥匙Key Start后，VCU控制车辆完成高压上电；

（2）如果驾驶员操作换挡杆为D挡或R挡，且油门踏板被踩的位置深度大于规定值（油门踏板行程>K_Posn1）,且动力电池SOC大于规定值（如35%），则VCU控制车辆进入动力电池单独驱动模式；

（3）如果（2）中的动力电池SOC小于规定值（如35%），则VCU控制车辆进入燃料电池单独驱动模式；

（4）如果（2）中的油门踏板行程>K_Posn2，则VCU控制车辆进入联合驱动模式；

（5）进一步地，在车辆行驶过程中，在联合驱动一段时间之后，如果动力电池SOC低于规定值（如35%，可标定），则VCU控制车辆进入行车发电模式，通过燃料电池输出功率一边驱动车辆，一边给动力电池充电；

（6）进一步地，在燃料电池单独驱动车辆过程中，如果VCU模式计算出的驾驶员需求扭矩较小，且小于规定扭矩值，则在燃料电池单独驱动车辆时，也可以给动力电池进行充电，即此时VCU控制车辆进入行驶发电模式；

（7）进一步地，在车辆行驶过程中，如果车速超过规定值（如20km/h），且动力电池SOC低于规定值（如90%，可标定），此时驾驶员松开油门踏板，车辆处于滑行或制动过程中，则VCU控制车辆进入能量回收模式；

（8）进一步地，当车辆处于静止停车时（比如等红灯或短暂停车接人等），车辆挡位为P或N挡，如果动力电池SOC仍低于规定值，则VCU控制车辆进入停车发电模式；

（9）当车辆从平路静止出发，挡位为D或R挡，油门踏板和制动踏板均未踩下（油门踏板行程为零，制动位置开关=False，表示未触发），则VCU控制车辆进入平路爬行模式；

（10）当车辆从坡路静止出发（通过传感器检测车辆处于坡度上），挡位为D或R挡，油门踏板和制动踏板均未踩下（油门踏板行程为零，制动位置开关=False，表示未触发），则VCU控制车辆进入坡路爬行模式；

（11）进一步地，当车辆处于行驶过程中，如果动力电池、燃料电池或驱动电机出现了一些故障，则VCU视故障等级控制车辆进入安全跛行模式，VCU限制电机扭矩输出，此时车辆只能以低速行驶（如15km/h，可标定）；当车辆处于静止过程中，如果动力电池、燃料电池或驱动电机出现了一些故障，则VCU限制电机零扭矩输出，此时车辆无法行驶；

（12）当车辆处于不同的系统运行模式下，VCU通过发信号给仪表系统，把当前的系统模式状态以文字或能量流的形式告之驾驶员。

本实施例的技术方案，提供了一种燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法，燃料电池车辆动力系统包括：燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接所述电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接所述电路总线；控制方法包括：在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第一行程阈值时，如果电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值，则整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，由燃料电池向所述驱动电机提供电能，如果所述BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能；在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第二行程阈值, 且BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入联合驱动模式，在联合驱动模式下，由燃料电池和动力电池共同给驱动电机提供电能；其中，所述第二行程阈值大于所述第一行程阈值；当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，如果行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，则进入行车发电模式，在所述行车发电模式，所述VCU向燃料电池控制器FCCU发送信号，通过所述FCCU控制燃料电池工作在最小功率点，并向所述动力电池充电；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；当动力电池SOC小于所述第一阈值，控制燃料电池给驱动电机供电，并同时向所述动力电池充电，从而维持动力电池SOC在一定的范围内。通过提供的模式切换控制方法，解决了现有技术中没有充分考虑车辆在不同模式下的切换条件，从而不能对不同模式切换进行有效控制的问题，实现了对不同模式切换的有效控制，提高了车辆运行的稳定性和可靠性。

实施例二

图11是本发明实施例二提供的一种车辆结构示意图，如图11所示，车辆11包括燃料电池车辆动力系统100，燃料电池车辆动力系统100包括整车控制器VCU111、燃料电池控制器112、电池管理系统113、电机控制器114、燃料电池110、动力电池120和驱动电机130，燃料电池110通过升压转换器140与电路总线150连接，动力电池120连接电路总线150，驱动电机130通过逆变器160连接电路总线150。整车控制器VCU111用于执行燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法。

参考上述实施例，整车控制器VCU111即混合动力系统整车控制器，是混合动力系统的主控制器，负责管理整个动力总成。燃料电池控制器112作为燃料电池汽车传动系统的关键部件，负责整个燃料电池系统的整体过程控制。电池管理系统113负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能。电机控制器114可以根据控制指令控制电机的响应，并且反馈实时调整驱动电机输出，电机控制器的主要功能包括前进、倒车、怠速、交流转直流等功能。

示例性的，图12是本发明实施例二提供的一种车辆各模块连接关系图，主要是由燃料电池、升压转换器、高压动力电池、逆变器、驱动电机、变速箱等组成。同时还包括各零部件的控制器或控制系统，具体有燃料电池控制器、整车控制器、驱动电机控制器、电池管理系统、变速箱控制器。燃料电池通过升压转换器与电路总线相连接，燃料电池与高压动力电池之间经过逆变器转化后将电能输送给驱动电机，VCU协同各个控制器MCU、BMS、FCCU及TCU等，按照开发的控制策略，完成车辆的驱动行驶以及不同系统模式之间的切换。

在上述实施例的基础上，图13是本发明实施例二提供的车辆功能接口信号传递示意图，模式管理及控制模块由VCU开发实现，燃料电池车辆在系统模式切换控制过程中涉及到了多个控制器之间的协同控制，包括整车控制器VCU（Vehicle Control Unit）、电机控制器MCU（Motor Control Unit）、电池管理系统BMS（Battery Management System）、燃料电池控制器FCCU（Fuel Cell Control Unit）、变速箱控制器TCU（Transmission ControlUnit）、仪表显示系统IC（Instrument Control）、电子稳定系统ESP（Electronic StabilityProgram）等，通过各控制器之间的信号传输实现模式切换的合理控制，同时VCU还要对各个控制器间的交互信号进行确认和状态检查。

本实施例，燃料电池车辆动力系统应用于车辆，可以满足不同模式间的切换方式，燃料电池汽车具有零排放、续驶里程长，准确、有效地进行燃料电池车辆动力系统模式切换控制，提高车辆运行的稳定性和可靠性，并能够进一步提升用户的驾乘体验。

实施例三

本发明实施例三还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行一种车载显示设备的控制方法，该方法包括：

在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第一行程阈值时，如果电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值，则整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能，如果所述BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能；

在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第二行程阈值, 且BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入联合驱动模式，在联合驱动模式下，由燃料电池和动力电池共同给驱动电机提供电能；其中，所述第二行程阈值大于所述第一行程阈值；

当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，如果行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，则进入行车发电模式，在所述行车发电模式，所述VCU向燃料电池控制器FCCU发送信号，通过所述FCCU控制燃料电池工作在最小功率点，并向所述动力电池充电；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；当动力电池SOC小于所述第一阈值，控制燃料电池给驱动电机供电，并同时向所述动力电池充电，从而维持动力电池SOC在一定的范围内。

在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦除可编程只读存储器（EPROM或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，CRT（阴极射线管）或者LCD（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（LAN）、广域网（WAN）、区块链网络和互联网。

计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法，其特征在于，燃料电池车辆动力系统包括：燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接所述电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接所述电路总线；

所述控制方法包括：

在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第一行程阈值时，如果电池管理系统BMS发送的动力电池荷电状态SOC小于第一阈值，则整车控制器VCU控制动力系统进入燃料电池单独驱动模式，由燃料电池向所述驱动电机提供电能，如果所述BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入动力电池单独驱动模式，由动力电池向所述驱动电机提供电能；

在车辆挡位在行车挡，且油门踏板行程大于第二行程阈值, 且BMS发送的动力电池SOC大于所述第一阈值，则所述VCU控制动力系统进入联合驱动模式，在联合驱动模式下，由燃料电池和动力电池共同给驱动电机提供电能；其中，所述第二行程阈值大于所述第一行程阈值；

当BMS发送的动力电池SOC大于第二阈值，如果行车功率需求小于燃料电池可输出的最小功率时，则进入行车发电模式，在所述行车发电模式，所述VCU向燃料电池控制器FCCU发送信号，通过所述FCCU控制燃料电池工作在最小功率点，并向所述动力电池充电；其中，所述第二阈值大于所述第一阈值；当动力电池SOC小于所述第一阈值，控制燃料电池给驱动电机供电，并同时向所述动力电池充电，从而维持动力电池SOC在一定的范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述联合驱动模式下，当车辆驱动的需求功率大于燃料电池的最大功率，则所述VCU发送信号至所述FCCU，控制燃料电池工作在最大功率处，并由动力电池补充剩余需求动力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：在所述联合驱动模式下，当燃料电池工作在预设稳定区间，所述VCU控制车辆在加速变载荷时的需求功率由动力电池补充，以保证燃料电池的寿命。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在车辆停车时，如果BMS发送的动力电池SOC低于所述第一阈值，则进入停车充电模式，在所述停车充电模式，所述VCU发送信号至所述FCCU，以通过所述FCCU控制燃料电池进行发电为动力电池充电。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：如果挡位在行车挡，油门踏板和制动踏板均未踩下，则进入在平路爬行模式，在所述平路爬行模式，所述VCU向电机控制器发送信号，通过所述电机控制器控制所述驱动电机输出扭矩，以满足车辆在平路上维持预设范围的稳定爬行车速，并在驾驶员触发车辆换挡、踩制动踏板或踩油门踏板时，退出平路爬行模式。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：如果根据坡度传感器的信号确定车辆在坡路上，并且车辆挡位在行车挡位，油门踏板和制动踏板均未踩下，则进入坡路爬行模式，在所述坡路爬行模式，所述 VCU向电机控制器发送信号，通过电机控制器控制驱动电机输出扭矩，在坡路上根据坡度不同，维持2~4km/h的坡路爬行车速。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述VCU控制车辆爬行过程中的最大输出扭矩维护在一定值，如果坡路增大，则控制爬行稳定车速降低，并当驾驶员触发车辆换挡、踩制动踏板或踩油门踏板时，退出所述坡路爬行模式。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：如果车辆动力系统出现了故障，所述VCU控制车辆进入安全跛行模式，在所述安全跛行模式下，如果油门踏板信号正常，所述VCU应当响应驾驶员的油门踏板请求，但控制动力系统扭矩输出，将车速限制在预设车速以下。

9.一种车辆，其特征在于，包括燃料电池车辆动力系统，所述燃料电池车辆动力系统包括整车控制器VCU、燃料电池控制器、电池管理系统、电机控制器、燃料电池、动力电池和驱动电机，所述燃料电池通过升压转换器与电路总线连接，所述动力电池连接所述电路总线，所述驱动电机通过逆变器连接所述电路总线；

所述VCU用于执行权利要求1-8任一项所述的燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的燃料电池车辆动力系统模式切换控制方法。

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