能量管理系统、能量管理方法及车辆与流程

本技术涉及能量管理，特别涉及一种能量管理系统、能量管理方法及车辆。

背景技术：

1、液氢（lh2）因其极高的能量密度，是燃料电池车的理想储氢方式。然而，液氢储存温度极低，在使用前必须经过气化器加热至环境温度以供燃料电池电堆使用。液氢的气化过程通常使用环境空气或冷却液作为热源，例如环境空气气化器，通过自然对流或强制通风，利用环境空气的热量气化液氢，液氢在气化过程中会释放一定的冷能。

2、相关技术中，部分场景会使用冷却液循环气化器，利用燃料电池发动机的高温冷却液作为热源对液氢进行气化，以减少额外的热源浪费。而对液氢冷能的利用更多的是集中在单独的制冷或发电装置，例如利用液氢冷能驱动独立制冷循环（如朗肯循环）进行发电。

3、然而，相关技术中，冷却液循环气化器仅仅是将冷能转移到了冷却系统中，极大地增加了散热器的负荷，导致冷却风扇能耗显著增加，却未对冷能进行任何形式的回收利用；独立的冷能发电系统通常应用于固定的加氢站或大型工业装置，其系统复杂、体积庞大、成本高昂且响应慢，完全无法满足车载环境对空间、重量、动态响应和成本的控制要求，亟待解决。

技术实现思路

1、本技术提供一种能量管理系统、能量管理方法及车辆，以解决相关技术中的液氢冷能利用装置使用环境受限，可单独设置的液氢冷能回收装置系统复杂且效率提升有限，无法与车辆的热管理系统进行深度、紧凑的集成，难以满足车载环境对空间、重量、动态响应和成本的控制要求，车辆中的液氢冷能难以进行回收利用，造成冷能浪费等问题。

2、本技术第一方面实施例提供一种能量管理系统，包括：传输车辆液氢的第一供给件和传输对电池堆冷却后的冷却液的第二供给件；以及发电模块，所述发电模块分别与所述第一供给件和所述第二供给件适配设置，所述发电模块利用所述车辆液氢和对电池堆冷却后的所述冷却液之间的温度差产生第一电能；管理模块，用于将所述第一电能转换为满足预设标准条件的直流电，以利用所述直流电为所述车辆中满足目标用电条件的器件供电，并将所述直流电中未为所述满足目标用电条件的器件供电的电能存储至所述车辆的动力电池。

3、可选地，在本技术的一个实施例中，能量管理系统还包括：发电子系统，用于接收所述发电模块利用所述车辆液氢和对电池堆冷却后的所述冷却液之间的温度差产生的满足预设温度条件的氢气，并利用满足所述预设温度条件的氢气和氧气产生第二电能，以利用所述第二电能为所述车辆的驱动电机和/或动力电池供电。

4、可选地，在本技术的一个实施例中，所述发电模块包括外壳本体，以及设置于所述外壳本体内的液氢流道和冷却液流道，其中，所述第一供给件与所述液氢流道连接，以通过所述液氢流道输送液氢；所述第二供给件与所述冷却液流道的两端连接，以通过所述冷却液流道循环输送所述冷却液。

5、可选地，在本技术的一个实施例中，所述第二供给件，包括：冷却液循环管路，所述冷却液循环管路连接所述冷却液流道和燃料电池电堆；冷却液泵，所述冷却液泵设置于所述冷却液循环管路，以用于泵送所述冷却液；前端散热器，所述前端散热器连接所述冷却液循环管路，并位于所述燃料电池电堆的上游，以用于对所述冷却液进行补充降温。

6、可选地，在本技术的一个实施例中，所述管理模块，包括：控制器，所述控制器用于动态调整输入阻抗，以使所述发电模块保持最大功率输出；转换器，所述转换器用于将所述第一电能转换为满足预设标准条件的直流电。

7、本技术第二方面实施例提供一种能量管理方法，其特征在于，采用如上所述的能量管理系统，其中，所述方法包括以下步骤：基于液氢流道中的液氢与冷却液流道中来自于燃料电池电堆的冷却液之间的温度差，得到第一电能和满足预设温度条件的氢气，并根据所述氢气和氧气得到第二电能；将所述第一电能和所述第二电能转化成满足预设标准条件的直流电，以利用所述直流电为所述车辆的驱动电机、动力电池和满足目标用电条件的器件供电。

8、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：检测所述冷却液流道出口位置的实时温度；在所述实时温度小于等于第一预设安全阈值时，降低所述冷却液的流速至满足第一目标流速；在所述实时温度大于第一预设安全阈值，且所述液氢与所述冷却液之间的温差小于预设温差阈值时，提高所述冷却液的流速至满足第二目标流速；在所述实时温度大于第二预设安全阈值，且生成所述第一电能时的发电功率低于目标峰值时，调整所述冷却液的流速，直至所述发电功率达到所述目标峰值，其中，所述第二预设安全阈值大于所述第一预设安全阈值。

9、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：根据动力电池的实际需求功率计算所述氢气的目标流量及其对应的目标氢气流率；根据所述目标氢气流率调节所述液氢的实际流速，直至所述氢气的实际流量达到所述目标流量。

10、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：检测所述第一电能产生过程中的瞬时电压和瞬时电流；根据所述瞬时电压和所述瞬时电流，计算所述第一电能产生过程中的瞬时功率；根据所述瞬时功率的增加方向，对所述第一电能的产生过程施加目标扰动，以控制所述瞬时功率处于目标峰值。

11、本技术第三方面实施例提供一种能量管理装置，包括：处理模块，用于基于液氢流道中的液氢与冷却液流道中来自于燃料电池电堆的冷却液之间的温度差，得到第一电能和满足预设温度条件的氢气，并根据所述氢气和氧气得到第二电能；转化模块，用于将所述第一电能和所述第二电能转化成满足预设标准条件的直流电，以利用所述直流电为所述车辆的驱动电机、动力电池和满足目标用电条件的器件供电。

12、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：第一检测模块，用于检测所述冷却液流道出口位置的实时温度；第一调整模块，用于在所述实时温度小于等于第一预设安全阈值时，降低所述冷却液的流速至满足第一目标流速；第二调整模块，用于在所述实时温度大于第一预设安全阈值，且所述液氢与所述冷却液之间的温差小于预设温差阈值时，提高所述冷却液的流速至满足第二目标流速；第三调整模块，用于在所述实时温度大于第二预设安全阈值，且生成所述第一电能时的发电功率低于目标峰值时，调整所述冷却液的流速，直至所述发电功率达到所述目标峰值，其中，所述第二预设安全阈值大于所述第一预设安全阈值。

13、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：第一计算模块，用于根据动力电池的实际需求功率计算所述氢气的目标流量及其对应的目标氢气流率；调节模块，用于根据所述目标氢气流率调节所述液氢的实际流速，直至所述氢气的实际流量达到所述目标流量。

14、可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：第二检测模块，用于检测所述第一电能产生过程中的瞬时电压和瞬时电流；第二计算模块，用于根据所述瞬时电压和所述瞬时电流，计算所述第一电能产生过程中的瞬时功率；控制模块，用于根据所述瞬时功率的增加方向，对所述第一电能的产生过程施加目标扰动，以控制所述瞬时功率处于目标峰值。

15、本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的能量管理方法。

16、本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的能量管理方法。

17、本技术第五方面实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被执行时，以用于实现如上的能量管理方法。

18、本技术实施例可以利用液氢流道中低温液氢和冷却液流道中高温冷却液之间的温度差进行发电，并对低温液氢气化后产生的氢气进行再利用产生电能，同时在电能生成过程中采用三级专职并行控制架构进行控制，最终实现为车辆的驱动电机、动力电池和用电辅助系统供电。由此，实现了通过冷能回收和降低冷却系统能耗间接节省能量，双重提升整车能效，将传统的被动耗散过程，转变为主动的能量回收与热管理优化过程，可以有效增加车辆的续航里程，同时能够辅助调节电池电堆的热管理负荷；且本技术将气化、发电、热管理三个功能模块集成为一体，各个模块和子系统之间结构紧凑，这种固态发电的模式无需运动部件，高度集成化的设计可以有效节省车辆的宝贵底盘空间，可以有效满足车载环境对空间、重量、动态响应和成本的控制要求；此外，本技术实施例还可以基于传感器反馈，通过ecu协同控制冷却液泵和氢管路调节阀，实现液氢流道中低温液氢和冷却液流道中高温冷却液之间保持在最优温差并防止流道结冰，通过极简的逻辑实现极优的控制效果。由此，解决了相关技术中的液氢冷能利用装置使用环境受限，可单独设置的液氢冷能回收装置系统复杂且效率提升有限，无法与车辆的热管理系统进行深度、紧凑的集成，难以满足车载环境对空间、重量、动态响应和成本的控制要求，车辆中的液氢冷能难以进行回收利用，造成冷能浪费等问题。

19、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。