CN117227589A - 用于控制动力总成的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制动力总成的方法，该动力总成包括燃料电池单元和用于存储由该燃料电池单元产生的多余电能的电能存储系统。该方法包括：‑预测(S1)对在预测时间范围内来自该动力总成的功率输送的功率需求，‑获得(S2)该电能存储系统的荷电状态SoC和/或功率容量，‑基于该预测的功率需求和该获得的SoC和/或功率容量，标识(S3)期间该动力总成被预期能够在该燃料电池单元关闭的情况下根据该预测的功率需求来输送功率或者至少被预期能够以关于该预测的功率需求确定的最小功率水平来输送功率的时间段，‑响应于该标识的时间段大于时间阈值而控制(S4)该动力总成在该标识的时间段的至少一部分期间关闭该燃料电池单元。

Description

用于控制动力总成的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制动力总成的方法，该动力总成包括一个或多个燃料电池单元和电能存储系统。本发明还涉及一种动力总成、控制单元、车辆、计算机程序和计算机可读介质。
尽管本发明将关于卡车进行描述，但是本发明不限于这种特定车辆，而是也可以用于诸如乘用车和越野车的其他类型的车辆。本发明还可以应用于船舶和固定应用，诸如并网辅助发电机或独立于电网的发电机。
背景技术
燃料电池系统可以用作电池的替代或补充，以为电动车辆提供动力，但是也可以用于固定应用，诸如并网和独立于电网的发电机。
当燃料电池系统在低电流密度下操作时，燃料电池的极化电池电压升高，进而对燃料电池的耐用性产生负面影响。为了避免燃料电池劣化，设定了可操作的最大极化电池电压，这意味着在实践中燃料电池的最低操作功率是有限的。在某些情况下，诸如当由燃料电池系统提供动力的车辆下坡行驶时，燃料电池系统可能因此以比考虑到车辆的功率需求所需的更高的功率下操作。在这种情况下，由燃料电池系统产生的多余电力可以存储在电池中。然而，当电池达到其最大荷电状态SoC时，由燃料电池系统产生的功率反而会被耗散并由此被浪费。
为了避免能量耗散，存在控制策略，当电池的SoC相对较高且功率需求较低时，根据该控制策略关断燃料电池系统。US20160046204公开了用于控制车辆的燃料电池系统的这种方法，其中取决于车辆的预测的功率需求和电池的SoC控制燃料电池开启或关断。然而，开启和关断燃料电池与燃料电池的劣化相关联，从而缩短其使用寿命。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种至少在一些方面改进的用于控制动力总成的方法，该动力总成包括燃料电池单元和电能存储系统。具体地，目的是提供这样一种方法，该方法解决了与燃料电池单元的启动和关闭有关的燃料电池单元的劣化。
根据本发明的第一方面，至少该主要目的是通过根据权利要求1的方法来实现的。
因此，提供了一种用于控制动力总成的方法。该动力总成包括燃料电池单元和用于存储由该燃料电池单元产生的多余电能的电能存储系统。可以由动力总成的控制单元来执行的该方法包括：
-预测对在预测时间范围内来自该动力总成的功率输送的功率需求，
-获得该电能存储系统的荷电状态SoC和功率容量中的至少一者，
-基于该预测的功率需求和该获得的SoC和/或功率容量，标识该预测时间范围内的时间段，在该时间段期间，该动力总成被预期能够在该燃料电池单元关闭的情况下根据该预测的功率需求来输送功率或者至少被预期能够以关于该预测的功率需求确定的最小功率水平来输送功率，
-响应于该标识的时间段大于时间阈值而控制该动力总成在该标识的时间段的至少一部分期间关闭该燃料电池单元。
因此，根据本发明，动力总成可以在某些时间段期间在燃料电池关断的情况下操作。通过设定时间阈值并将标识的时间段与时间阈值进行比较，可以在由于例如由于燃料电池关闭和启动而引起的燃料电池劣化导致这种操作模式不理想时避免在较短的时间段期间关断燃料电池单元。相反，只有当关闭燃料电池单元的优点(诸如降低燃料消耗和提高能量效率)胜过缺点(诸如燃料电池单元更快老化)时，才可以这样做。
在该时间段期间，动力总成被预期能够根据功率需求或至少以最小功率水平来输送功率。最小功率水平在本文中是相对于预测的功率需求设定的。通常，动力总成可能能够在该时间段的大多数部分内(诸如超过80％的时间段或更多，诸如超过90％的时间段，或者优选地在整个时间段内)根据功率需求来输送功率。因此，可以接受具有较低功率的较短时间间隔，只要较低功率不下降到低于定义的最小功率即可。可以取决于性能要求设定最小功率水平。例如，在车辆应用中，可以设定最小功率水平使得车辆能够至少以预定车辆速度行驶。
通过控制动力总成在标识的时间段的至少一部分期间关闭燃料电池单元，动力总成意图在标识的时间段的至少一部分期间(诸如在整个标识的时间段期间或在标识的时间段的从用于关闭燃料电池单元的标识的适当时间点开始的一部分期间)在燃料电池关断的情况下操作。因此，在该时间段的至少一部分期间，动力总成以纯电动模式(即，仅使用来自电能存储系统的电力)来操作，或者以混合模式(仅使用来自电能存储系统的功率和来自动力总成的另一个燃料电池的功率)来操作。动力总成可以包括一个以上的燃料电池单元，在这种情况下，该燃料电池单元可以独立地或作为单个系统被控制。
该时间段可以被理解为期间动力总成可以在燃料电池单元关断且不违反由预测的功率需求和/或最小功率水平定义的任何功率极限并且不违反电能存储系统(下文也称为ESS)的任何SoC极限的情况下操作的时间段。SoC是ESS中在特定时间点可用的能量大小的量度，其通常被表达为充满电的电能存储系统中的能量大小的百分比。
如本文中所使用的术语“功率容量”是指ESS的充电和放电容量。例如，如本文中所使用的术语“功率容量”通常是指ESS内的电池的充电和放电容量。电池充电和放电的容量通常是指在电池的正常使用情况下(诸如在车辆中)电池的状态。例如，功率状态SoP是指示ESS的功率容量的操作参数的一个示例。ESS的SoP由最大恒定电流幅度或功率幅度定义，ESS可以在以下关注的时间范围(即，预测时间范围)内在该最大恒定电流幅度或功率幅度下连续地充电或放电，而不会违反任何电池单元级操作约束。ESS的SoP可以根据电流幅度和功率幅度中的一者或两者来确定。
当燃料电池单元关断时，由于来自ESS的能量被消耗，因此ESS的SoC将随时间推移而减少。SoC值随时间推移的演变是初始SoC和功率需求的函数。因此，可以根据预测的功率需求和ESS的初始SoC来计算在预测范围内作为时间的函数的SoC值，其可以纯粹例如根据ESS的测量的开路电压(OCV)来估计和/或使用库仑计数来确定。因此，获得ESS的SoC可以包括基于最初获得的SoC和预测的功率需求来计算作为时间的函数的SoC。初始SoC值可以从ESS的控制系统(诸如电池管理单元或类似单元)接收，或者基于从ESS接收的测量数据来计算。
ESS实际可以输送的功率或电流取决于ESS的SoC。功率容量随着SoC的增加而增加，使得充满电的ESS可以输送比具有相对较低SoC的ESS更高的输出功率。因此，当ESS的作为SoC的函数的最大输出功率已知时，获得的SoC可以用于确定最大输出功率，该最大输出功率进而可以与预测的功率需求进行比较以确定功率总成是否被预期能够在燃料电池单元关闭的情况下根据预测的功率需求输送功率。
当标识的时间段小于时间阈值时，燃料电池单元保持开启。
任选地，该标识的时间段是期间该动力总成被预期能够在不违反该电能存储系统的最小SoC极限的情况下根据该预测的功率需求或以该最小功率水平来输送功率的时间段。最小SoC极限可以是预定极限。最小SoC极限可以随着ESS的年限而变化，使得在ESS的寿命开始时，最小SoC极限被设定为低于ESS老化时的值。
任选地，标识该时间段包括将预测的功率需求与至少一个功率需求阈值进行比较。
任选地，标识该时间段还包括将获得的SoC与至少一个SoC阈值进行比较和/或将功率容量与至少一个功率容量阈值进行比较。因此，标识该时间段可以包括确定来自ESS的最大可能输出功率或电流，并将最大可能输出功率或电流与至少一个功率阈值进行比较。
任选地，标识该时间段包括标识在其处满足预定第一标准的第一时间点和在其处满足预定第二标准的第二时间点，其中该第一和第二时间点是该时间段的相应端点。第一标准在本文中是燃料电池单元可能关闭的标准，而第二标准是燃料电池单元启动的标准。第二时间点在第一时间点之后。
任选地，当预测的功率需求低于第一功率需求阈值时以及任选地当SoC高于第一SoC阈值时和/或当电能存储系统的功率容量高于第一功率容量阈值时，认为满足预定第一标准。因此，当预测的功率需求低于第一功率需求阈值时以及任选地当SoC/功率容量高于第一SoC/功率容量阈值时，标识时间段的可能第一点。SoC在本文中可以是可能第一点处的SoC，即，基于初始SoC和预测的功率需求使用计算的SoC值。第一SoC阈值可以被设定为取决于第一功率需求阈值。不是将SoC与第一SoC阈值进行比较，而是SoC可以用于确定ESS的功率容量，该功率容量进而与第一功率容量阈值进行比较。功率容量可以替代地以不使用SoC的其他方式获得。
任选地，当该预测的功率需求高于第二功率需求阈值时以及任选地当该SoC低于第二SoC阈值时和/或当该功率容量低于第二功率容量阈值时，认为满足该预定第二标准。因此，当预测的功率需求高于第二功率需求阈值时以及任选地当SoC/功率容量低于第二SoC/功率容量阈值时，标识该时间段的第二点，在该第二点处，将有必要再次启动燃料电池单元以免违反动力总成的SoC和/或功率极限。SoC可以是在该时间段的第二点处计算的SoC。第二SoC阈值可以被设定为取决于第二功率需求阈值。不是将SoC与第二SoC阈值进行比较，而是SoC可以用于确定ESS的功率容量，该功率容量进而与第二功率容量阈值进行比较。功率容量可以替代地以不使用SoC的其他方式获得。
当在第一时间点之后剩余的整个预测时间范围期间预测的功率需求保持低于第二功率需求阈值时以及任选地当SoC保持低于第二SoC阈值时和/或者当功率容量保持低于第二功率容量阈值时，也可以认为满足预定第二标准。在这种情况下，第二时间点是未知的，并且可以确定标识的时间段大于时间阈值。
任选地，预测该功率需求包括预测在该预测时间范围内作为时间的函数的瞬时功率需求，其中标识该时间段包括将该预测的瞬时功率需求与至少一个功率需求阈值进行比较。在这种情况下，预测的瞬时功率需求应低于功率需求阈值，以便标识时间段的可能第一点。一旦预测的瞬时功率需求高于功率需求阈值，就标识时间段的第二点。当然，也可以考虑ESS的SoC来确定是否到达该时间段的第一点和第二点。
任选地，预测该功率需求包括确定在该预测时间范围的至少一个子范围内的平均功率需求，其中标识该时间段包括将该确定的平均功率需求与至少一个功率需求阈值进行比较。可以使用平均功率需求作为瞬时功率需求的补充或作为其替代。与平均功率需求进行比较的功率需求阈值可以不同于、通常低于与瞬时功率需求进行比较的功率需求阈值。当然，也可以考虑ESS的SoC和/或功率容量来确定是否到达该时间段的第一点和第二点。
任选地，该时间阈值是预定固定值。可以在考虑由于该至少一个燃料电池单元的关闭和启动导致的燃料电池劣化、该时间段内动力总成的效率损失以及该时间段期间的预期燃料节省的情况下设定该预定固定值。此外，可以考虑由于例如将ESS充电超过最大SoC极限而发生的ESS劣化。
任选地，该方法还包括基于以下至少一者来确定该时间阈值：由该燃料电池单元的关闭和启动引起的预期燃料电池劣化、该动力总成在该时间段期间的预期效率损失，以及该时间段期间的预期燃料节省。另外，该时间阈值可以基于由于例如将ESS充电到高于最大SoC极限、高ESS温度或高电流吞吐量而发生的预期ESS劣化来设定。因此，该时间阈值可以在动力总成的整个寿命期间变化。
任选地，该动力总成包括两个或更多个燃料电池单元，并且标识该时间段包括标识期间该动力总成被预期能够在该至少两个燃料电池单元中的至少一者关闭的情况下根据该功率需求输送功率的时间段，并且其中响应于该标识的时间段大于该时间阈值，所述至少一个燃料电池单元被安排成在该标识的时间段的至少一部分期间关闭。因此，一些或所有燃料电池单元可以在标识的时间段期间关闭。在标识的时间段之后，可能不需要再次开启燃料电池单元。此外，如果发生意外情况，则燃料电池单元可以在标识的时间段期间再次开启。
任选地，该时间阈值被设定为该两个或更多个燃料电池单元中的每一者所特定的值。当两个或更多个燃料电池系统具有不同类型、配置、大小和/或年限时，这可能是相关的，因为燃料电池单元在启动和关闭时以及操作期间出现的劣化取决于这些因素而不同。该阈值时间被设定为这样的值：在该值以上关闭燃料电池的成本将低于保持其开启的成本。
任选地，该动力总成适于输送有助于推进车辆的功率，并且其中预测该功率需求包括：
-接收包括以下至少一者的车辆相关信息：该车辆在该预测时间范围期间的预期行驶路线的交通信息、该预期行驶路线的地形(terrain)信息、该预测时间范围期间的预期行驶路线的地貌(topographic)信息、该预测时间范围期间的预期行驶路线的天气信息以及车辆总重量信息，以及
-使用所述接收到的车辆相关信息来预测该预测时间范围内的功率需求。
一条或多条上述车辆相关信息可以有助于正确预测功率需求。
根据本发明的第二方面，提供了根据权利要求13的控制单元。因此，提供了一种被配置为执行根据第一方面的方法的控制单元。该控制单元可以是电子控制单元。
本发明的第二方面的优点和效果在很大程度上类似于本发明的第一方面的优点和效果。
根据本发明的第三方面，提供了根据权利要求14的动力总成。该动力总成包括一个或多个燃料电池单元和用于存储由该一个或多个燃料电池单元产生的多余电能的电能存储系统。该动力总成还包括根据第二方面的控制单元。
根据本发明的第四方面，提供了根据权利要求15的车辆。该车辆包括根据第三方面的动力总成，其中该动力总成适于输送有助于推进车辆的功率。该动力总成可以被配置为根据从该车辆的控制单元接收的功率请求来输送功率。
根据本发明的第五方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括用于当该程序在计算机上运行时执行该第一方面的方法的程序代码装置。
根据本发明的第六方面，提供了一种承载计算机程序的计算机可读介质，该计算机程序包括用于当该程序在计算机上运行时执行该第一方面的方法的程序代码装置。
本发明的进一步优点和有利特征在具体实施方式和从属权利要求中公开。
附图说明
下文将参考附图更详细地描述作为示例引用的本发明的实施方案。
在附图中：
图1是车辆的示意性侧视图；
图2是根据本发明的示例性实施方案的动力总成的示意图；
图3是示出本发明的方法的实施方案的流程图，
图4a-4b示出了在预测范围内作为时间的函数的预测的功率需求，以及
图5a-5b是示出根据本文的实施方案的控制单元的示意性框图。
具体实施方式
下文将参考附图更详细地描述作为示例引用的本发明的实施方案。
图1描绘了根据本发明的示例性实施方案的车辆100的侧视图。车辆100在这里是卡车，更具体地是用于牵引一个或多个挂车(未示出)的重型卡车。尽管示出了重型卡车100，但是应当注意，本发明不限于这种类型的车辆，而是可以用于任何其他类型的车辆，诸如公共汽车、建筑设备，例如，轮式装载机和挖掘机和乘用车。本发明也适用于与车辆无关的其他应用，只要利用包括燃料电池单元和电能存储系统ESS的动力总成。
车辆100包括根据本发明的示例性实施方案的动力总成1。动力总成1在这里用于为一个或多个电动马达(未示出)提供动力，这些电动马达用于为车辆100产生推进力。动力总成1可以另外或替代地用于为车辆的其他电力消耗装置(诸如用于冰箱系统的电动马达、用于空调系统的电动马达或车辆100的任何其他电力消耗功能)提供动力。
车辆100还包括根据本发明的示例性实施方案的控制单元5。控制单元5因此用于控制动力总成1。即使示出了车载控制单元5，但是应当理解，控制单元5也可以是远程控制单元5，即，非车载控制单元，或车载控制单元与非车载控制单元的组合。控制单元5可以被配置为通过发出控制信号和通过接收与动力总成1相关的状态信息来控制动力总成1。控制单元5可以形成动力总成1的一部分。
控制单元5是电子控制单元并且可以包括适于运行如本文公开的计算机程序的处理电路。控制单元5可以包括用于执行根据本发明的方法的硬件和/或软件。在一个实施方案中，控制单元5可以被表示为计算机。控制单元5可以由一或多个单独的子控制单元构成。另外，控制单元5可以通过使用有线和/或无线通信手段进行通信。
图2描绘了根据本发明的示例性实施方案的动力总成1的示意图。动力总成1例如可以用在如图1所示的车辆100中。
动力总成1包括至少一个燃料电池单元，在本文中为第一燃料电池单元2和第二燃料电池单元3。尽管未详细示出，但是每个燃料电池单元2、3可以包括一个或多个燃料电池，通常包括若干燃料电池。燃料电池也可以被表示为燃料电池堆，其中该燃料电池堆可以包括几百个燃料电池。此外，每个燃料电池单元被布置成为燃料电池提供必要的氢燃料和空气供应、冷却等。每个燃料电池单元2、3可以包括其自己的控制系统，该控制系统可通信地连接到控制单元5。尽管所示实施方案中的动力总成1包括两个燃料电池单元2、3，但是它可以替代地包括单个燃料电池单元，或多于两个燃料电池单元，诸如三个或更多个燃料电池单元。此外，当提供若干燃料电池单元时，燃料电池单元可以独立控制或共同控制。当可独立控制时，每个燃料电池单元可以被控制为开启状态或关断状态，而不管其他燃料电池单元的状态如何。当两个或更多个燃料电池单元可共同控制时，这些燃料电池单元可共同控制为开启状态或关断状态，即，所有燃料电池单元被共同控制为相同状态。两个燃料电池单元在一些情况下可以彼此依赖地控制，使得燃料电池单元中的一者根据其他燃料电池单元的状态被控制为开启状态或关断状态。
动力总成1还包括ESS 4，其进而可以包括一个或多个电池以用于存储由燃料电池单元2、3产生的多余电能以及用于提供来自动力总成1的输出功率。ESS 4电连接到燃料电池单元2、3。ESS 4可以包括它自己的控制系统，该控制系统通信地连接到控制单元5。ESS 4可以进一步用于存储在制动期间再生的能量，和/或它可以被配置用于通过充电器充电，诸如从外部电网充电。
动力总成1还可以包括电力电子器件(未示出)以用于将由燃料电池单元2、3产生的和/或从ESS 4提供的电力转换成电力消耗装置6(诸如电动马达或另一个电力消耗装置)可用的电力。此外，作为上文提及的内容的补充或替代，动力总成1可以包括各种组件，诸如压缩机、传感器、泵、阀和电气组件。
图3描绘了根据本发明的一个实施方案的用于控制动力总成(诸如图2所示的动力总成1)的方法。还参考图4a至图4b，示出了两个不同的示例性操作场景。
在第一步骤S1中，预测对在预测时间范围内来自动力总成1的功率输送的功率需求P。当动力总成1适于输送有助于推进车辆100的功率时，预测功率需求P的步骤S1可以包括：
-接收包括以下至少一者的车辆相关信息：车辆100在预测范围Δt期间的预期行驶路线的交通信息、该预期行驶路线的地形信息、该预测范围Δt期间的预期行驶路线的地貌信息、该预测范围Δt期间的预期行驶路线的天气信息以及车辆总重量信息，以及
-使用所述接收到的车辆相关信息来预测该预测范围Δt内的功率需求P。
预测功率需求P的第一步骤S1可以包括预测在预测时间范围Δt内作为时间t的函数的瞬时功率需求P(t)。它可以替代地或另外包括确定预测时间范围Δt的至少一个子范围内的平均功率需求Pavg。
在第二步骤S2中，获得电能存储系统4的荷电状态SoC和/或功率容量。可以从ESS4的控制系统接收初始SoC值或功率容量值，诸如在预测功率需求P时ESS 4的SoC或功率容量，或者可以在控制单元5内基于来自ESS 4的测量数据来确定该初始SoC值或功率容量值。ESS 4的在预测时间范围Δt内作为时间t的函数的SoC和/或功率容量可以在控制单元5中作为预测的功率需求和燃料电池单元2、3的状态的函数被计算。
在第三步骤S3中，基于预测的功率需求P和获得的SoC和/或功率容量，预测该预测时间范围Δt内的时间段δt，在该时间段δt期间，动力总成1被预期能够在燃料电池单元2、3关闭的情况下根据预测的功率需求P来输送功率，或者至少被预期能够以相对于预测的功率需求P确定的最小功率水平来输送功率。标识的时间段δt例如可以是期间动力总成1被预期能够在不违反ESS 4的最小SoC极限SoCmin的情况下根据预测的功率需求P或以最小功率水平来输送功率的时间段。
标识时间段δt的第三步骤S3可以包括标识在其处满足预定第一标准的第一时间点t1和在其处满足预定第二标准的后续第二时间点t2。第一时间点t1和第二时间点t2是时间段δt的相应端点，其中第一时间点t1定义了燃料电池单元2、3的关闭可能被发起的可能时间点，并且其中第二时间点t2可以定义燃料电池单元2、3的启动必须或期望被发起的时间点。可以设定预定第一标准，使得当预测的功率需求P低于第一功率需求阈值时以及任选地当SoC高于第一SoC阈值SoCth1时或者当ESS 4的功率容量高于第一功率容量阈值时，认为满足该预定第一标准。
可以设定预定第二标准，使得当燃料电池单元2、3的启动需要再次被发起时认为满足该预定第二标准。当预测的功率需求P高于第二功率需求阈值时以及任选地当SoC低于第二SoC阈值(诸如ESS 4的最小SoC极限SoCmin)时或者当ESS 4的功率容量低于第二功率容量阈值时，可以满足该预定第二标准。
当在第一步骤S1中已经预测瞬时功率需求时，可以通过将预测的瞬时功率需求与至少一个瞬时功率需求阈值进行比较来标识时间段。当在第一步骤S1中已经确定平均功率需求时，可以通过将预测的瞬时功率需求与至少一个平均功率需求阈值进行比较来标识时间段。可以应用瞬时功率需求阈值与平均功率需求阈值的组合。
在第四步骤S4中，响应于标识的时间段δt大于时间阈值dt而控制动力总成1在标识的时间段δt的至少一部分期间关闭燃料电池单元2、3。因此，将标识的时间段δt与时间阈值dt进行比较。时间阈值dt可以是预定固定值，或者它可以基于以下至少一者来确定：由燃料电池单元2、3的关闭和启动引起的预期燃料电池劣化、动力总成1在时间段δt期间的预期效率损失，以及时间段δt期间的预期燃料节省。例如，如果由于燃料电池单元关闭而产生的预期燃料节省量相对较大，则可以设定相对较短的时间阈值dt，而如果预期燃料节省量较小，则可以设定较大的时间阈值。可以基于预期的ESS劣化来进一步确定时间阈值。步骤S4可以包括在被标识为时间段δt的起点的第一时间点t1发起燃料电池单元2、3的关闭。动力总成1此后可以被控制以在整个标识的时间段δt或更长时间期间在燃料电池单元2、3关闭的情况下操作，或者取决于在稍后时间点更新的预测结果而再次开启燃料电池单元2、3。
在一些情况下，预测的功率需求P可能低于第二功率需求阈值，并且SoC和/或功率容量可以被预期在第一时间点t1之后剩余的整个预测时间范围Δt期间保持高于相应的第二阈值。在此类情况下，需要再次启动燃料电池单元2、3的时间点落在预测范围Δt之后。因此，可以确定标识的时间段δt大于时间阈值dt，而无需实际标识第二时间点。
当动力总成1包括两个或更多个燃料电池单元2、3时，标识时间段的第三步骤S3可以包括标识期间动力总成1被预期能够在至少两个燃料电池单元2、3中的至少一者关闭(即，关断)的情况下根据功率需求P输送功率的时间段δt。响应于标识的时间段δt大于时间阈值dt，两个或更多个燃料电池单元2、3中的至少一者在标识的时间段δt期间被关闭。因此，动力总成1可以在时间段δt期间在燃料电池单元2、3中的一者关断并且一个燃料电池开启的情况下操作。时间阈值dt在本文中可以被设定为两个或更多个燃料电池单元2、3中的每一者所特定的值。例如，如果燃料电池单元2、3在行为和大小上不同，则在关闭和启动时产生的劣化会有所不同。可以通过考虑此类差异来设定时间阈值dt。
图4a示意性地示出了动力总成1的第一示例性操作场景。图4a的上部图示出了动力总成1的作为时间t的函数的功率需求P，而下部图示出了动力总成1的ESS 4的作为时间t的函数的预期SoC。在时间t0，最初预测动力总成1在预测时间范围Δt内的瞬时功率需求P(t)，如实线所示。还确定预测时间范围Δt内的平均功率需求Pavg，如虚线所示。
在第一示例性操作场景中，标识第一时间点t1，在该时间点，平均预测功率需求Pavg和瞬时预测功率需求P(t)分别低于第一功率需求阈值Pth1和第二功率需求阈值Pth2并且SoC高于第一SoC阈值水平SoCth1。由此认为满足预定第一标准并且第一时间点t1被标识为用于关闭燃料电池单元2、3的可能时间，并且因此被标识为期间可能在燃料电池单元2、3关断的情况下操作动力总成1的时间段δt的起点。在第一时间点t1可能关闭燃料电池单元2、3之后的预期SoC发展被示出为虚线SoC2，而实线SoC1示出了在燃料电池单元2、3保持开启的假设下的SoC发展。
如上部图可见，如果燃料电池单元2、3在第一时间点t1关断，则SoC值被预期在第二时间点t2下降到与最小SoC极限SoCmin相对应的SoC阈值水平，从而需要启动燃料电池单元2、3。因此，在第二时间点t2，认为满足第二预定标准，即使预测的平均功率Pavg和瞬时功率P(t)在第二时间点t2处和之后分别保持低于第一功率需求阈值Pth1和第二功率需求阈值Pth2也是如此。第二时间点t2由此被标识为时间段δt的端点。
将时间段δt与时间阈值dt进行比较，并且由于发现时间段δt大于时间阈值dt，因此可以控制动力总成1在第一时间点t1关闭燃料电池单元2、3。燃料电池单元2、3的启动可以被计划在第二时间点t2进行，但是该启动可以取决于例如初始预测中未考虑的意外事件而推迟或提前。优选地连续更新预测以标识此类意外变化。
图4b示意性地示出了动力总成1的第二示例性操作场景。使用与图4a中所示的第一示例性操作场景中相同的注释，并且如上文参考图4a所述的那样标识第一时间点t1。然而，在第二操作场景中，预测的瞬时功率需求P(t)在第二时间点t2增加到高于第二功率需求阈值Pth2，这刚好发生在由虚线SoC2示出的SoC值被预期下降到低于最小SoC极限SoCmin之前。因此，第二时间点t2被标识为时间段δt的端点，此时期望启动燃料电池单元2、3。将第一时间点t1与第二时间点t2之间的时间段δt与时间阈值dt进行比较。由于发现时间段δt小于时间阈值dt，因此在这种情况下将控制动力总成1以保持燃料电池单元2、3操作，即，开启。
为了执行本文描述的方法步骤，控制单元5可以被配置为执行上述步骤S1至S4中的任一者或多者，和/或本文的任何其他示例或实施方案。控制单元5可以例如包括如图5a和图5b中描绘的布置。
控制单元5可以包括输入和输出接口500，其被配置为与本文的实施方案的任何必要组件和/或实体进行通信，以例如从ESS 4接收系统状态，接收交通信息、地形信息、地貌信息、天气信息和车辆总重量信息。输入和输出接口500可以包括无线和/或有线接收器(未示出)和无线和/或有线发射器(未示出)。控制单元5可以被布置在车辆100的任何合适的位置中。控制单元5可以使用输入和输出接口500通过使用以下任一者或多者控制车辆100中的传感器、致动器、子系统和接口并与其进行通信：控制器局域网(CAN)、以太网电缆、Wi-Fi、蓝牙和其他网络接口。
控制单元5被布置成通过预测单元501基于经由接口500接收的数据来预测对在预测时间范围内来自动力总成1的功率输送的功率需求。
控制单元5可以进一步被布置成通过获得单元502获得电能存储系统4的荷电状态SoC和功率容量中的至少一者。
控制单元5进一步被布置成通过标识单元503来标识该预测时间范围Δt内的时间段δt，在该时间段期间，动力总成1被预期能够在燃料电池单元2、3关闭的情况下根据预测的功率需求来输送功率或者至少被预期能够以关于预测的功率需求确定的最小功率水平来输送功率。标识单元503被配置为基于预测的功率需求和获得的SoC和/或功率容量来标识时间段δt。
控制单元5进一步被布置成响应于标识的时间段δt大于时间阈值dt而通过控制单元504控制动力总成1在标识的时间段δt期间关闭燃料电池单元2、3。
本文描述的方法可以通过一个处理器或一个或多个处理器(诸如图5a中描绘的控制单元5中的处理电路的处理器560)连同用于执行本文中的实施方案的功能和动作的计算机程序代码来实施。上文提到的程序代码也可以作为计算机程序介质提供，例如以承载用于在加载到控制单元5中时执行本文描述的方法步骤的计算机程序代码的数据计算机可读介质的形式提供。一种这样的计算机可读介质可以为记忆棒的形式。计算机程序代码还可以作为服务器上的纯程序代码提供并下载到控制单元5。
控制单元5还可以包括存储器570，该存储器包括一个或多个存储器单元。存储器570包括可由控制单元5中的处理器执行的指令。存储器570被布置成用于存储例如信息、数据、控制场景、成本等以在控制单元5中执行时执行本文的方法。
在一些实施方案中，计算机程序580包括指令，其在由计算机(例如，至少一个处理器560)执行时使控制单元5的至少一个处理器执行上述方法步骤。
在一些实施方案中，计算机可读存储介质590包括相应的计算机程序580。计算机可读存储介质590可以包括用于当所述程序产品在计算机(例如，至少一个处理器560)上运行时执行上述方法步骤的程序代码。
本领域技术人员将理解，上述控制单元5中的单元可以指代模拟和数字电路的组合，和/或被配置有例如存储在控制单元5中的软件和/或固件的一个或多个处理器，该软件和/或固件在由相应的一个或多个处理器(诸如上述处理器)执行。这些处理器中的一者或多者以及其他数字硬件可以包括在单个专用集成电路(ASIC)中，或者若干处理器和各种数字硬件可以分布在若干单独的组件中，而无论是单独封装还是组装到片上系统中。
应当理解，本发明不限于上述和附图中所示的实施方案；相反，本领域技术人员将认识到可以在所附权利要求的范围内进行许多改变和修改。

Claims (17)

1.一种用于控制动力总成(1)的方法，所述动力总成(1)包括燃料电池单元(2、3)和用于存储由所述燃料电池单元(2、3)产生的多余电能的电能存储系统(4)，所述方法包括：
-预测(S1)对在预测时间范围(Δt)内来自所述动力总成的功率输送的功率需求(P)，
-获得(S2)所述电能存储系统(4)的荷电状态SoC和功率容量中的至少一者，
-基于所述预测的功率需求(P)和所述获得的SoC和/或功率容量，标识(S3)所述预测时间范围(Δt)内的时间段(δt)，在所述时间段(δt)期间，所述动力总成(1)被预期能够在所述燃料电池单元(2、3)关闭的情况下根据所述预测的功率需求(P)来输送功率或者至少被预期能够以关于所述预测的功率需求确定的最小功率水平来输送功率，
-响应于所述标识的时间段(δt)大于时间阈值(dt)而控制(S4)所述动力总成(1)在所述标识的时间段(δt)的至少一部分期间关闭所述燃料电池单元(2、3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述标识的时间段是期间所述动力总成(1)被预期能够在不违反所述电能存储系统(4)的最小SoC极限(SoCmin)的情况下根据所述预测的功率需求(P)或以所述最小功率水平输送功率的时间段。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中标识(S3)所述时间段(δt)包括：
-将所述预测的功率需求(P)与至少一个功率需求阈值(Pth1、Pth2)进行比较，以及任选地
-将所述获得的SoC与至少一个SoC阈值(SoCth1、SoCmin)进行比较，和/或将所述功率能容量与至少一个功率容量阈值进行比较。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中标识(S3)所述时间段(δt)包括标识在其处满足预定第一标准的第一时间点(t1)和在其处满足预定第二标准的第二时间点(t2)，其中所述第一和第二时间点(t1、t2)是所述时间段(δt)的相应端点。
5.根据权利要求4所述的方法，其中当所述预测的功率需求(P)低于第一功率需求阈值(Pth1)时以及任选地当所述SoC高于第一SoC阈值(SoCth1)时和/或当所述功率容量高于第一功率容量阈值时，认为满足所述预定第一标准。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中当所述预测的功率需求(P)高于第二功率需求阈值(Pth2)时以及任选地当所述SoC低于第二SoC阈值时和/或当所述功率容量低于第二功率容量阈值时，认为满足所述预定第二标准。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预测(S1)所述功率需求(P)包括预测在所述预测时间范围(Δt)内作为时间(t)的函数的瞬时功率需求(P(t))，并且其中标识(S3)所述时间段(δt)包括将所述预测的瞬时功率需求P(t)与至少一个功率需求阈值(Pth2)进行比较。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中预测(S1)所述功率需求(P)包括确定在所述预测时间范围(Δt)的至少一个子范围内的平均功率需求(Pavg)，并且其中标识(S3)所述时间段(δt)包括将所述确定的平均功率需求(Pavg)与至少一个功率需求阈值(Pth1)进行比较。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述时间阈值(dt)是预定固定值，或者其中所述方法还包括基于以下至少一者来确定所述时间阈值(dt)：由所述燃料电池单元(2、3)的关闭和启动引起的预期燃料电池劣化、所述动力总成(1)在所述时间段(δt)期间的预期效率损失，以及所述时间段(δt)期间的预期燃料节省。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述动力总成(1)包括两个或更多个燃料电池单元(2、3)，并且其中标识所述时间段(δt)包括标识期间所述动力总成(1)被预期能够在所述至少两个燃料电池单元(2、3)中的至少一者关闭的情况下根据所述功率需求(P)输送功率的时间段(δt)，并且其中响应于所述标识的时间段(δt)大于所述时间阈值(dt)，所述至少一个燃料电池单元(2、3)被安排成在所述标识的时间段(δt)的至少一部分期间关闭。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述时间阈值(dt)被设定为所述两个或更多个燃料电池单元(2、3)中的每一者所特定的值。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述动力总成(1)适于输送有助于推进车辆(100)的功率，并且其中预测所述功率需求(P)包括：
-接收包括以下至少一者的车辆相关信息：所述车辆(100)在所述预测时间范围(Δt)期间的预期行驶路线的交通信息、所述预期行驶路线的地形信息、所述预测时间范围(Δt)期间的所述预期行驶路线的地貌信息、所述预测时间范围(Δt)期间的所述预期行驶路线的天气信息以及车辆总重量信息，以及
-使用所述接收到的车辆相关信息来预测所述预测时间范围(Δt)内的功率需求(P)。
13.一种用于控制动力总成(1)的控制单元(5)，所述控制单元(5)被配置为执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种动力总成(1)，其包括一个或多个燃料电池单元(2、3)和用于存储由所述一个或多个燃料电池单元(2、3)产生的多余电能的电能存储系统(4)，所述动力总成(1)还包括根据权利要求13所述的控制单元(5)。
15.一种车辆(100)，其包括根据权利要求14所述的动力总成(1)，其中所述动力总成(1)适于输送有助于推进所述车辆(100)的功率。
16.一种计算机程序(580)，其包括用于当所述程序(580)在计算机上运行时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的程序代码装置。
17.一种承载计算机程序(580)的计算机可读介质(590)，所述计算机程序包括用于当所述程序(580)在计算机上运行时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的程序代码装置。
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EP3173284B1 (de) * 2015-11-25 2019-12-11 Magna Steyr Fahrzeugtechnik AG & Co KG Verfahren zum betreiben einer brennstoffzelle
JP7124678B2 (ja) * 2018-12-05 2022-08-24 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム

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