CN116080481A - 车辆电池能量调节方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车辆电池能量调节方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；基于动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率；对燃料电池的功率进行调节，以使燃料电池输出目标功率。采用本方法能够实现了对车辆电池能量的精细化调节和管控，避免了车辆消耗功率瞬时突变对电池能量管理造成的影响，尽可能保证燃料电池的输出功率不频繁跳变，进而保障燃料电池的效率和寿命。

Description

车辆电池能量调节方法、装置、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆电池能量调节方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

随着经济社会的发展和科学技术的进步，全球汽车产业得到迅猛发展，由此引发的能源短缺和社会污染已经成为当今社会的焦点问题。为了寻求可持续发展，氢燃料电池汽车的开发利用越来越受到人们的重视。

氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置。对于氢燃料电池汽车，其电池模块通常包括燃料电池和动力电池。电池模块是新能源汽车的动力源泉，性能优劣直接影响到汽车的动力性能和续航里程。合理调配和使用车载能量，是新能源汽车的设计关键。

传统方式是通过驾驶人员人工判断行车工况，并根据实际需求调整燃料电池和动力电池之间的输出功率。然而这种方式无法考虑到车辆的实际行驶情况，无法对电池能量进行精确管控。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够精准调节电池功率的车辆电池能量调节方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

一方面，本申请提供了一种车辆电池能量调节方法。所述方法包括：

获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；所述车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和；

在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；所述平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到；

基于所述动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率；

对所述燃料电池的功率进行调节，以使所述燃料电池输出所述目标功率。

在一些实施例中，所述基于所述动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，包括：

在动力电池的实时剩余电量小于第一阈值的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最大平均功率，并根据所述最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率；

在动力电池的实时剩余电量大于第二阈值的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最小平均功率，并根据所述最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率；所述第二阈值大于所述第一阈值；

在动力电池的实时剩余电量位于所述第一阈值和第二阈值之间的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率。

在一些实施例中，所述方法还包括：

获取燃料电池的功率参数分布；所述功率参数分布表征额定消耗功率与目标功率的正比关系；

所述根据所述最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率，包括：

确定与所述最大平均功率对应的第一额定消耗功率，并基于所述功率参数分布确定与所述第一额定消耗功率对应的第一目标功率；

所述根据所述最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率，包括：

确定与所述最小平均功率对应的第二额定消耗功率，并基于所述功率参数分布确定与所述第二额定消耗功率对应的第二目标功率。

在一些实施例中，所述方法还包括：

在所述功率参数分布中未记录有与第一额定消耗功率对应的第一目标功率的情况下，基于所述功率参数分布中的比例系数和所述第一额定消耗功率进行插值处理，得到与所述第一额定消耗功率对应的第一目标功率。

在一些实施例中，所述燃料电池对应预设有运行功率区间，所述运行功率区间内预设有多个功率等级；所述基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率，包括：

确定所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势；

在所述变化趋势表征车辆的实时消耗功率增加的情况下，将高于所述燃料电池的当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率；

在所述变化趋势表征车辆的实时消耗功率降低的情况下，将低于所述燃料电池当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

在一些实施例中，所述获取车辆的实时消耗功率包括：

获取电机的实时电流和实时电压，并计算得到电机实时消耗功率；

获取高压附件的实时电流和实时电压，并计算得到高压附件实时消耗功率；

基于所述电机实时消耗功率和所述高压附件实时消耗功率，得到车辆的实时消耗功率。

另一方面，本申请还提供了一种车辆电池能量调节装置。所述装置包括：

获取模块，用于获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；所述车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和；

计算模块，用于在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；所述平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到；

确定模块，用于基于所述动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率；

调节模块，用于对所述燃料电池的功率进行调节，以使所述燃料电池输出所述目标功率。

在一些实施例中，所述确定模块还用于在动力电池的实时剩余电量小于第一阈值的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最大平均功率，并根据所述最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率；在动力电池的实时剩余电量大于第二阈值的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最小平均功率，并根据所述最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率；所述第二阈值大于所述第一阈值；在动力电池的实时剩余电量位于所述第一阈值和第二阈值之间的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率。

在一些实施例中，所述确定模块还用于获取燃料电池的功率参数分布；所述功率参数分布表征额定消耗功率与目标功率的正比关系。所述确定模块还用于确定与所述最大功率对应的第一额定消耗功率，并基于所述功率参数分布确定与所述第一额定消耗功率对应的第一目标功率。所述确定模块还用于确定与所述最小功率对应的第二额定消耗功率，并基于所述功率参数分布确定与所述第二额定消耗功率对应的第二目标功率。

在一些实施例中，所述确定模块还用于在所述功率参数分布中未记录有与第一额定消耗功率对应的第一目标功率的情况下，基于所述功率参数分布中的比例系数和所述第一额定消耗功率进行插值处理，得到与所述第一额定消耗功率对应的第一目标功率。

在一些实施例中，所述燃料电池对应预设有运行功率区间，所述运行功率区间内预设有多个功率等级；所述确定模块还用于确定所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势；在所述变化趋势表征车辆的实时消耗功率增加的情况下，将高于所述燃料电池的当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率；在所述变化趋势表征车辆的实时消耗功率降低的情况下，将低于所述燃料电池当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

在一些实施例中，所述获取模块还用于获取电机的实时电流和实时电压，并计算得到电机实时消耗功率；获取高压附件的实时电流和实时电压，并计算得到高压附件实时消耗功率；基于所述电机实时消耗功率和所述高压附件实时消耗功率，得到车辆的实时消耗功率。

另一方面，本申请还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述车辆电池能量调节方法的步骤。

另一方面，本申请还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，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述车辆电池能量调节方法的步骤。

另一方面，本申请还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述车辆电池能量调节方法的步骤。

上述车辆电池能量调节方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量，判断车辆的当前动力性能状态，然后在预设的调节周期内进行车辆动力性能状态的采集，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率，并计算动力电池的实时剩余电量与阈值的差异；基于该差异，结合调节周期内的各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，以对燃料电池的功率进行调节，使得燃料电池输出目标功率。由此，实现了对车辆电池能量的精细化调节和管控，避免了车辆消耗功率瞬时突变对电池能量管理造成的影响，尽可能保证燃料电池的输出功率不频繁跳变，进而保障燃料电池的效率和寿命。同时，结合动力电池的充电和放电能力，防止动力电池出现过充或过放，保证了动力电池尽量运行在高效区间以及维持动力电池的电量平衡。

附图说明

图1为一个实施例中车辆电池能量调节方法的应用环境图；

图2为一个实施例中整车控制系统的结构示意图；

图3为一个实施例中车辆电池能量调节方法的流程示意图；

图4为一个实施例中燃料电池的功率分布参数的示意图；

图5为一个实施例中车辆电池能量调节装置的结构框图；

图6为一个实施例中整车控制器的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例提供的车辆电池能量调节方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，车辆102上设置有各种系统，如动力系统、转向系统等。每个系统均通过各自对应的控制单元(Electronic Control Unit，ECU)来执行各自的功能。为了便于各系统协同合作，车辆102上通常设置有整车控制系统，整车控制系统的核心为整车控制器(VehicleControl Unit，VCU)，用于管理各个系统的运行。对于氢燃料电池汽车而言，整车控制器例如为混合动力整车控制器(Hybrid Control Unit，HCU)。氢燃料电池汽车通过混合动力整车控制器来协调燃料电池和动力电池之间的输出功率，从而达到整车电功率的平衡。

其中，燃料电池通过催化剂分解氢气来产生直流电压。通常，燃料电池的电力电子接口通常使用升压变换器和逆变器等，以提高燃料电池电压并将直流电压转换为交流电压。在一些实施例中，燃料电池包括但不限于碱性燃料电池、或者磷酸燃料电池等中的一种或多种。

动力电池包括但不限于锂离子电池、或者镍氢充电电池等中的一种或多种。以锂离子电池为例，在电池充电时，锂离子电池通过正极将锂原子电离成锂离子和电子，锂离子经过电解液运动到负极得到电子，再被还原成锂原子。在电池放电时，负极处的锂原子失去电子成为锂离子，再通过电解液运动回正极。通常锂离子数量越多，充放电容量就越高。

动力电池的剩余容量通过SOC(State of Charge)表示，通常为充电容量与额定容量的比值。当动力电池电量耗尽或者低于阈值时，需要通过燃料电池提供能源以给动力电池充电。SOC的取值范围为0～1，当SOC＝0时表示电池放电完全，当SOC＝1时表示电池完全充满。

动力电池的SOC不能直接测量，只能通过电池端电压、充放电电流及内阻等参数来估算其大小。而这些参数还会受到电池老化、环境温度变化及汽车行驶状态等多种不确定因素的影响。

车辆102上还设置有车载终端104，又称为车载T-BOX(Telematics Box，远程通信终端)，作为车辆监控管理的前端设备，通常作为车辆的车载信息显示系统的核心设备，通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线与各个控制器进行通信，实时获取如实时油耗、发动机温度、发动机转速、车辆行驶里程、当前车速、进气压力、节气门开度、空气流量、以及GPS(Global Positioning System，全球定位系统)位置等车辆信息，接收整车控制器发送的指令并执行。车载终端104具备一定的存储能力，能够在本地保存车辆在最近一段时间内的运行数据，例如功率数据、电量数据等。

车载终端104还具备有联网功能，可以与服务器106连接以进行通信。车载终端104与服务器106可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本申请在此不做限制。示例性地，车载终端104将功率数据、电量数据等数据实时上报至服务器106。

车载终端104通常还设置有显示装置，用于形成视觉可见的画面，以与车辆内人员进行人机交互。显示装置例如为液晶显示屏或者电子墨水显示屏等。例如，驾驶人员可以通过显示装置查看动力电池的剩余电量。

其中，服务器106可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、安全服务、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

如图2所示，车载终端通过CAN总线与整车控制器进行通信，整车控制器通过CAN总线分别与电池管理系统和电机控制器进行数据传输与通信。整车控制器可以通过电池管理系统获取动力电池的SOC，并通过电机控制器获取电机的工作电流和工作电压等。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种车辆电池能量调节方法，以该方法应用于整车控制器为例进行说明。

需要说明的是，氢燃料电池汽车由燃料电池和动力电池共同提供动力能源。出于使用寿命的考虑，燃料电池的理想状态时保持工作在一个功率点，避免频繁切换输出功率。

但在实际情况中，车辆的消耗功率不可能一直平稳保持在一个功率点，而是会随时发生变化，甚至会存在大幅度跳变，例如前一秒车辆的消耗功率为20kw，后一秒车辆的消耗功率跳变至100kw。

为了保障车辆的动力能源，就需要调节燃料电池的输出功率点。然而，一方面，频繁调节燃料电池的输出功率会急剧缩短使用寿命。另一方面，燃料电池的出厂设置天然限制了其功率点的调节只能逐级调节，无法实现跳变调节。例如，燃料电池只能够从20kw调节至60kw、达到60kw之后再调节至80kw、达到80kw之后再调节至100kw，无法直接从20kw调节至100kw。

因此，在尽可能保证燃料电池不频繁调节、并且逐级调节的情况下，就需要动力电池对车辆的动力能源进行补充提供。

然而，动力电池的寿命也是必须衡量的因素。动力电池既不能过充，也不能过放。如果动力电池长时间处于电量余量过高或过低的状态，则会影响动力电池的使用寿命，并且难以有效回收能量，造成能源浪费。

有鉴于此，本申请实施例提供一种车辆电池能量调节方法，在不频繁调节燃料电池的情况下，实现对燃料电池电量和动力电池电量的精准管理，提高能源利用率并保障电池使用寿命。

本申请实施例提供的车辆电池能量调节方法，包括以下步骤：

步骤S302，获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和。

车辆的实时消耗功率反映了车辆的动力运转情况。比如，车辆加速时车辆的实时消耗功率增加；又如，车辆制冷/制暖时车辆的实时消耗功率增加，等等。

具体地，整车控制器获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量。在一些实施例中，整车控制器根据车辆上各采集模块所采集到的电流、电压等，计算得到实时消耗功率和实时剩余电量。

其中，高压附件是车辆上与转向或制动存在关联的元件，包括PTC(PositiveTemperature Coefficient，温度系数)加热器、油泵转向等中的一种或多种。

在一些实施例中，获取车辆的实时消耗功率，包括：获取电机的实时电流和实时电压，并计算得到电机实时消耗功率；获取高压附件的实时电流和实时电压，并计算得到高压附件实时消耗功率；基于电机实时消耗功率和高压附件实时消耗功率，得到车辆的实时消耗功率。其中，车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和。

具体地，整车控制器获取所采集到的电机的实时电流和实时电压，并计算得到电机实时消耗功率。同时，计算时设备获取所采集到的高压附件的实时电流和实时电压，并计算得到高压附件实时消耗功率。由此，整车控制器计算电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和，得到车辆的实时消耗功率。

通过上述方式，能够精准获得车辆的实时消耗功率，以提高后续对燃料电池目标功率的计算结果的准确度，进而实现精准的电池能量管理。

在一些实施例中，整车控制器可以通过内阻法、离散模型法、卡尔曼滤波法等中的一种或多种方式估算得到动力电池的实时剩余电量。例如，整车控制器基于上一时刻的SOC值、当前时刻与上一时刻间SOC的变化量、电流、电压等建立离散模型，并通过该离散模型估算动力电池的实时剩余电量。

步骤S304，在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到。

其中，调节周期用于间断性地对燃料电池的功率和动力电池的剩余电量进行管理。调节周期通常为预先设置，例如8分钟、10分钟、20分钟等。

在一些实施例中，整车控制器可以基于车辆的历史功率消耗情况自适应地调整调节周期。例如，在过去时间段内车辆经常保持在高速公路上匀速驾驶，说明车辆的功率消耗整体较为稳定，则调节周期可以适应性变长。又如，在过去时间段内车辆在市区复杂环境内频繁转向、制动等，说明车辆的功率消耗频繁变化，则调节周期可以适应性变短。

单个调节周期内又进一步划分成多个单位时长。例如调节周期为10分钟，则每个单位时长为2分钟，共划分为5个单位时长。单位时长用于反映一小段时间内车辆的功率消耗情况。由此，结合多个单位时长的功率消耗情况，能够获知在整个调节周期内车辆的功率消耗变化趋势，从而能够根据该变化趋势来对燃料电池的功率进行调节。

具体地，整车控制器在车辆的运行过程中，在每个调节周期内，从当前调节周期的初始时刻开始，每当达到单位时长时，计算一次车辆的平均消耗功率。其中，初始时刻是指每个调节周期的开始时刻。

比如，在当前调节周期开始之后，每2分钟计算一次车辆的平均消耗功率；即，前十分钟到前八分钟的平均消耗功率、前八分钟到前六分钟的平均消耗功率、前六分钟到前四分钟的平均消耗功率、前四分钟到前二分钟的平均消耗功率、以及前二分钟到当前时刻的平均消耗功率。

其中，平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到。整车控制器可以获取各个时刻的实时消耗功率，并根据单位时长进行积分，从而得到该单位时长内的平均消耗功率。

步骤S306，基于动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率。

承前所述，动力电池既不能过充也不能过放。通常会设置有两个阈值，一个阈值表征电量合理范围的最低值，另一个阈值表征电量合理范围的最高值。当动力电池的实时剩余电量小于最低值时，需要对动力电池进行充电，以使得其实时剩余电量回复到电量合理范围内；当动力电池的实时剩余电量大于最高值时，则需要对动力电池进行放电，以使得其实时剩余电量回落到电量合理范围内。

因此，本申请实施例设置有第一阈值和第二阈值，第一阈值表征电量合理范围的最低值，第二阈值表征电量合理范围的最高值。第一阈值小于第二阈值。

需要说明的是，上述术语第一和第二等在本申请中用来描述实时剩余电量的阈值，但是这些阈值不应当被这些术语限制。这些术语仅用来将一个阈值与另一个阈值进行区分。例如，第一阈值可以被称作第二阈值，并且类似地，第二阈值可以被称作第一阈值，而不脱离各种所描述的实施例的范围，但是除非上下文以其他方式明确指出，否则它们不是同一个阈值。相似的情况还包括第一目标功率、第二目标功率、第三目标功率等。

具体地，整车控制器获取到动力电池的实时剩余电量之后，确定动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，包括：将该实时剩余电量分别与第一阈值和第二阈值进行比较，以确定动力电池当前的电量状态。当实时剩余电量小于第一阈值时，说明充电电池过放；当实时剩余电量大于第二阈值时，说明充电电池过充；当实时剩余电量位于第一阈值和第二阈值之间时，即大于第一阈值且小于第二阈值时，说明充电电池运行在合理区间内。

在确定动力电池的实时剩余电量与阈值的差异后，整车控制器结合该差异和当前调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率。

在一些实施例中，整车控制器结合该差异和当前调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，包括：根据实时剩余电量分别与第一阈值和第二阈值进行比较得到的比较结果，整车控制器对当前调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率进行数值计算，得到燃料电池的初始功率点，再根据燃料电池自身的运行功率区间，最终确定燃料电池的目标功率。

步骤S308，对燃料电池的功率进行调节，以使燃料电池输出目标功率。

具体地，在计算确定燃料电池的目标功率后，整车控制器对燃料电池的功率进行调节，以使燃料电池输出该目标功率，从而实现对燃料电池的调节，并通过对燃料电池输出功率的调节，实现对动力电池的电量管理。

上述车辆电池能量调节方法中，通过获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量，判断车辆的当前动力性能状态，然后在预设的调节周期内进行车辆动力性能状态的采集，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率，并计算动力电池的实时剩余电量与阈值的差异；基于该差异，结合调节周期内的各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，以对燃料电池的功率进行调节，使得燃料电池输出目标功率。

由此，实现了对车辆电池能量的精细化调节和管控，避免了车辆消耗功率瞬时突变对电池能量管理造成的影响，尽可能保证燃料电池的输出功率不频繁跳变，进而保障燃料电池的效率和寿命。同时，结合动力电池的充电和放电能力，防止动力电池出现过充或过放，保证了动力电池尽量运行在高效区间以及维持动力电池的电量平衡。

燃料电池出厂时预设有额定功率，从零到该额定功率构成了燃料电池的运行功率区间。为了保证车辆的正常运转，燃料电池输出的目标功率与车辆的额定消耗功率存在关联关系。例如，燃料电池输出的目标功率与车辆的额定消耗功率具有正比关系，表征车辆的消耗功率越高、燃料电池输出的目标功率也应越高。

基于此，燃料电池在其运行功率区间内的各个功率点与车辆的消耗功率，构成了燃料电池的功率参数分布。示例性地，如图4所示，在燃料电池的功率参数分布中，x轴表征燃料电池的输出功率，y轴表示车辆的消耗功率。燃料电池的功率参数分布可以是基于燃料电池的输出功率与车辆的消耗功率的离散模型。

进而，在一个实施例中，基于动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，包括：在动力电池的实时剩余电量小于第一阈值的情况下，基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最大平均功率，并根据最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率。

具体地，整车控制器将动力电池的实时剩余电量与第一阈值进行比较，在实时剩余电量小于第一阈值的情况下，整车控制器对当前调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率进行筛选，确定其中的最大平均功率。

在确定最大平均功率之后，整车控制器根据最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率，包括：确定与最大平均功率对应的第一额定消耗功率，并基于功率参数分布确定与第一额定消耗功率对应的第一目标功率。

具体地，整车控制器基于燃料电池的功率参数分布，在该功率参数分布中找到与该最大平均功率对应的第一额定消耗功率。例如，如若该功率参数分布中直接记录有该最大平均功率，则该第一额定消耗功率等于该最大平均功率。

由此，整车控制器根据功率参数分布中记录的第一额定消耗功率，找到与之对应的功率值，并将该功率值作为第一目标功率。

由于功率参数分布通常记录有若干值，每个值作为一个功率点，也会存在功率参数分布中未记录有该最大平均功率的情况。则在一些实施例中，在功率参数分布中未记录有与第一额定消耗功率对应的第一目标功率的情况下，基于功率参数分布中的比例系数和第一额定消耗功率进行插值处理，得到与第一额定消耗功率对应的第一目标功率。

即，在这种情况下，整车控制器基于功率参数分布所表征的离散模型，根据离散模型的比例参数和第一额定消耗功率代入进行计算，从而得到第一目标功率。

在一些实施例中，在动力电池的实时剩余电量大于第二阈值的情况下，基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最小平均功率，并根据最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率。

具体地，整车控制器基于燃料电池的功率参数分布，在该功率参数分布中找到与该最小平均功率对应的第二额定消耗功率。例如，如若该功率参数分布中直接记录有该最小平均功率，则该第二额定消耗功率等于该最小平均功率。

由此，整车控制器根据功率参数分布中记录的第二额定消耗功率，找到与之对应的功率值，并将该功率值作为第二目标功率。其他情况可参照上述实施例。

在一些实施例中，在动力电池的实时剩余电量位于第一阈值和第二阈值之间的情况下，基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率。

具体地，在动力电池的实时剩余电量位于第一阈值和第二阈值之间的情况下，动力电池既不存在过充也不存在过放，则整车控制器确定当前调节周期内平均消耗功率的变化趋势。

在当前调节周期内平均消耗功率的变化趋势表征车辆的消耗功率增加的情况下，整车控制器确定燃料电池的第三目标功率为高于当前功率的功率值。例如，第三目标功率为比当前功率高预设量的某一功率值。

在当前调节周期内平均消耗功率的变化趋势表征车辆的消耗功率降低的情况下，整车控制器确定燃料电池的第三目标功率为低于当前功率的功率值。例如，第三目标功率为比当前功率低预设量的某一功率值。

上述实施例中，通过在调节周期内计算各个单位时长的平均消耗功率，并基于动力电池的实时剩余电量与阈值的差异与平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，实现了对车辆电池能量的精细化调节和管控，避免了车辆消耗功率瞬时突变对电池能量管理造成的影响，尽可能保证燃料电池的输出功率不频繁跳变，进而保障燃料电池的效率和寿命。

在一些实施例中，燃料电池的运行功率区间内预设有多个功率等级。则基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率，包括：确定调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势；在变化趋势表征车辆的实时消耗功率增加的情况下，将高于燃料电池的当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率；在变化趋势表征车辆的实时消耗功率降低的情况下，将低于燃料电池当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

具体地，整车控制器根据当前调节周期内各个单位时长对应的平均消耗功率，比较各个平均消耗功率的数值，确定平均消耗功率的变化趋势。

在变化趋势表征车辆的实时消耗功率增加的情况下，整车控制器将高于燃料电池的当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。例如，整车控制器将高于燃料电池的当前功率一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

在变化趋势表征车辆的实时消耗功率降低的情况下，整车控制器将低于燃料电池当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。例如，整车控制器将低于燃料电池的当前功率一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

由此，在尽可能保证动力电池尽量运行在高效区间以及维持动力电池的电量平衡的前提下，实现了对燃料电池的输出功率的逐级调节，避免了车辆消耗功率瞬时突变对电池能量管理造成的影响，尽可能保证燃料电池的输出功率不频繁跳变，进而保障燃料电池的效率和寿命。

在一个具体的示例中，为了维持电池电量平衡以及从而满足整车功率需求，本申请实施例提供的车辆电池能量调节方法包括如下步骤：

步骤1：整车控制器获取电机的实际电流和实际电压，计算电机实时消耗的功率；

步骤2：整车控制器获取车辆高压附件的实际电流和实际电压，计算车辆高压附件实时消耗的功率；

步骤3：整车控制器计算车辆实时消耗的功率，车辆实时消耗的功率等于电机实时消耗的功率与高压附件实时消耗的功率之和；

步骤4：整车控制器对车辆实时消耗的功率进行积分，计算两分钟内车辆平均消耗功率，连续存储5个。这五个分别为前十分钟到前八分钟的车辆平均消耗功率，包括：前八分钟到前六分钟的车辆平均消耗功率、前六分钟到前四分钟的车辆平均消耗功率、前四分钟到前二分钟的车辆平均消耗功率、以及前二分钟到当前时刻的车辆平均消耗功率。

步骤5：整车控制器获取动力电池的SOC，当SOC低于限制阈值1(第一阈值，默认为30)时，根据5个车辆平均消耗功率计算最大值，然后基于该最大值查表计算燃料电池的目标功率点；当SOC高于限制阈值2(第二阈值，默认值为70)时，根据5个车辆平均消耗功率计算最小值，然后基于该最小值查表计算燃料电池的目标功率点；当SOC在限制阈值1和限制阈值2之间时，根据5个车辆平均消耗功率计算平均值，然后基于该平均值查表计算燃料电池的目标功率点。

由此，基于车辆消耗的功率进行燃料电池的能量管理，根据电机电流、电机电压、附件电流、附件电压、电池SOC等信息，通过对车辆历史的消耗功率进行积分计算平均消耗功率，然后根据电池SOC信息，选择平均消耗功率的计算方式，保证电池尽量运行在高效区间以及维持动力电池的电量平衡。

应该理解的是，虽然如上的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的车辆电池能量调节方法的车辆电池能量调节装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个车辆电池能量调节装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于车辆电池能量调节方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如5所示，提供了一种车辆电池能量调节装置400，包括：获取模块501、计算模块502、确定模块503和调节模块504，其中：

获取模块501，用于获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和。

计算模块502，用于在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到。

确定模块503，用于基于动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率。

调节模块504，用于对燃料电池的功率进行调节，以使燃料电池输出目标功率。

在一些实施例中，确定模块还用于在动力电池的实时剩余电量小于第一阈值的情况下，基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最大平均功率，并根据最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率；在动力电池的实时剩余电量大于第二阈值的情况下，基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最小平均功率，并根据最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率；第二阈值大于第一阈值；在动力电池的实时剩余电量位于第一阈值和第二阈值之间的情况下，基于调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率。

在一些实施例中，确定模块还用于获取燃料电池的功率参数分布；功率参数分布表征额定消耗功率与目标功率的正比关系。确定模块还用于确定与最大功率对应的第一额定消耗功率，并基于功率参数分布确定与第一额定消耗功率对应的第一目标功率。确定模块还用于确定与最小功率对应的第二额定消耗功率，并基于功率参数分布确定与第二额定消耗功率对应的第二目标功率。

在一些实施例中，确定模块还用于在功率参数分布中未记录有与第一额定消耗功率对应的第一目标功率的情况下，基于功率参数分布中的比例系数和第一额定消耗功率进行插值处理，得到与第一额定消耗功率对应的第一目标功率。

在一些实施例中，燃料电池对应预设有运行功率区间，运行功率区间内预设有多个功率等级；确定模块还用于确定调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势；在变化趋势表征车辆的实时消耗功率增加的情况下，将高于燃料电池的当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率；在变化趋势表征车辆的实时消耗功率降低的情况下，将低于燃料电池当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

在一些实施例中，获取模块还用于获取电机的实时电流和实时电压，并计算得到电机实时消耗功率；获取高压附件的实时电流和实时电压，并计算得到高压附件实时消耗功率；基于电机实时消耗功率和高压附件实时消耗功率，得到车辆的实时消耗功率。

上述车辆电池能量调节装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种整车控制器，其内部结构图可以如图6所示。该整车控制器包括微处理器、存储器、以及总线接口等(其余元件未予以图示)。其中，微处理器例如为微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)。该整车控制器的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该整车控制器的微控制器经光电隔离后通过总线接口连接到系统总线。该微控制器用于提供计算和控制能力。该计算机程序被微控制器执行时以实现一种车辆电池能量调节方法。

本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，还提供了一种整车控制器，包括微控制器和存储器，存储器中存储有计算机程序，该微控制器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆电池能量调节方法，其特征在于，所述方法包括：

获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；所述车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和；

在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；所述平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到；

基于所述动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率；

对所述燃料电池的功率进行调节，以使所述燃料电池输出所述目标功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率，包括：

在动力电池的实时剩余电量小于第一阈值的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最大平均功率，并根据所述最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率；

在动力电池的实时剩余电量大于第二阈值的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率确定最小平均功率，并根据所述最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率；所述第二阈值大于所述第一阈值；

在动力电池的实时剩余电量位于所述第一阈值和第二阈值之间的情况下，基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取燃料电池的功率参数分布；所述功率参数分布表征额定消耗功率与目标功率的正比关系；

所述根据所述最大平均功率确定燃料电池的第一目标功率，包括：

确定与所述最大平均功率对应的第一额定消耗功率，并基于所述功率参数分布确定与所述第一额定消耗功率对应的第一目标功率；

所述根据所述最小平均功率确定燃料电池的第二目标功率，包括：

确定与所述最小平均功率对应的第二额定消耗功率，并基于所述功率参数分布确定与所述第二额定消耗功率对应的第二目标功率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述功率参数分布中未记录有与第一额定消耗功率对应的第一目标功率的情况下，基于所述功率参数分布中的比例系数和所述第一额定消耗功率进行插值处理，得到与所述第一额定消耗功率对应的第一目标功率。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃料电池对应预设有运行功率区间，所述运行功率区间内预设有多个功率等级；所述基于所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势，确定燃料电池的第三目标功率，包括：

确定所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率的变化趋势；

在所述变化趋势表征车辆的实时消耗功率增加的情况下，将高于所述燃料电池的当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率；

在所述变化趋势表征车辆的实时消耗功率降低的情况下，将低于所述燃料电池当前功率至少一个功率等级的功率值作为第三目标功率。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述获取车辆的实时消耗功率，包括：

获取电机的实时电流和实时电压，并计算得到电机实时消耗功率；

获取高压附件的实时电流和实时电压，并计算得到高压附件实时消耗功率；

基于所述电机实时消耗功率和所述高压附件实时消耗功率，得到车辆的实时消耗功率。

7.一种车辆电池能量调节装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取车辆的实时消耗功率和动力电池的实时剩余电量；所述车辆的实时消耗功率为电机实时消耗功率与高压附件实时消耗功率之和；

计算模块，用于在预设的调节周期内，从初始时刻开始，每当达到单位时长时计算车辆的平均消耗功率；所述平均消耗功率通过对单位时长内的实时消耗功率积分得到；

确定模块，用于基于所述动力电池的实时剩余电量与阈值的差异，以及所述调节周期内各单位时长对应的平均消耗功率，确定燃料电池的目标功率；

调节模块，用于对所述燃料电池的功率进行调节，以使所述燃料电池输出所述目标功率。

8.一种整车控制器，包括微控制器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述微控制器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

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