控制FCV燃料电池输出功率的方法与流程

控制fcv燃料电池输出功率的方法
技术领域
1.本发明涉及燃料电池汽车的技术领域，尤其涉及控制fcv中燃料电池输出功率的方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.燃料电池汽车(fuel cell vehicle，fcv)也称为燃料电池电动汽车(fuel cell electric vehicle，fcev)、燃料电池混合动力汽车(fuel cell hybrid vehicle，fchv)，包括储存氢气或者甲醇等燃料的储罐、用于通过将燃料进行化学反应以输出电能的燃料电池、用于充放电的储能电池(也称为“蓄电池”)、对汽车进行驱动的电机、以及对燃料电池的电能输出和储能电池的充放电等进行控制的设备等。
3.燃料电池的输出功率可以用于驱动fcv以正常行驶以及对储能电池进行充电等。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是在需要向外部供电时如何控制燃料电池的输出功率等。
5.本发明的实施例提供一种控制fcv中燃料电池的输出功率的方法，包括：接收请求提供外部电力的输入信号；确定期望输出功率，其大于燃料电池的限制功率；获取燃料电池的工作状态的标志和允许输出功率；判断标志是否正常以及期望输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第一要求信号。
6.可选地，限制功率具有随fcv的升压转换模块的输出侧的高压电压的变化而变化的斜率，斜率不超过升压转换模块的额定电流。
7.可选地，相对于任一处高压电压，期望输出功率与限制功率之间的差值功率在15至25千瓦之间。
8.可选地，fcv包括空气压缩机、氢循环泵和冷却介质循环泵，工作状态包括空气压缩机的状态、氢循环泵的状态、冷却介质循环泵的状态和冷却介质的温度中的至少一者。
9.可选地，该方法包括：向燃料电池发送第一控制信号，以使燃料电池从低于或等于限制功率的正常输出功率升高至期望输出功率的速率不超过第一预设阈值。
10.可选地，该方法包括：在燃料电池经过预定时间持续输出期望输出功率后，向燃料电池发送停止输出期望输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第二要求信号。
11.可选地，该方法包括：接收表示工作状态为异常的标志，以及向燃料电池发送停止输出期望输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第三要求信号。
12.可选地，该方法包括：向燃料电池发送第二控制信号，以使燃料电池从期望输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
13.本发明的实施例还提供一种设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机指令，处理器运行计算机指令时执行上述任一种控制fcv中燃料电池的输出功率的方法的步骤。
14.本发明的实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令运行时执行上述任一种控制fcv中燃料电池的输出功率的方法的步骤。
15.本发明的实施例还提供一种控制fcv中燃料电池的输出功率的装置，包括：接收模块，其适于接收请求提供外部电力的输入信号；确定模块，其适于确定期望输出功率，期望输出功率大于燃料电池的限制功率；获取模块，其适于获取燃料电池的工作状态的标志和允许输出功率；判断模块，其适于判断标志是否正常以及期望输出功率是否不超过允许输出功率；发送模块，其适于如果标志正常并且期望输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第一要求信号。
16.可选地，限制功率具有随fcv的升压转换模块的输出侧的高压电压的变化而变化的斜率，斜率不超过升压转换模块的额定电流。
17.可选地，相对于任一处高压电压，期望输出功率与限制功率之间的差值功率在15至25千瓦之间。
18.可选地，fcv包括空气压缩机、氢循环泵和冷却介质循环泵，工作状态包括空气压缩机的状态、氢循环泵的状态、冷却介质循环泵的状态和冷却介质的温度中的至少一者。
19.可选地，发送模块适于向燃料电池发送第一控制信号，以使燃料电池从低于或等于限制功率的正常输出功率升高至期望输出功率的速率不超过第一预设阈值。
20.可选地，发送模块适于在燃料电池经过预定时间持续输出期望输出功率后，向燃料电池发送停止输出期望输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第二要求信号。
21.可选地，接收模块适于接收表示工作状态为异常的标志，发送模块适于基于工作状态为异常的标志向燃料电池发送停止输出期望输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第三要求信号。
22.可选地，发送模块适于向燃料电池发送第二控制信号，以使燃料电池从期望输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
23.本发明的实施例还提供另一种控制fcv中燃料电池的输出功率的方法，包括：接收请求提供内部电力的输入信号；基于请求提供内部电力的输入信号确定预期输出功率，其大于燃料电池的限制功率；获取关于燃料电池工作状态的第一标识和允许输出功率的信息；判断第一标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出预期输出功率的第五要求信号。
24.可选地，该另一种方法包括：获取关于fcv中升压转换模块的运行状态的第二标识；判断第一标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率包括：判断第一标识是否正常、第二标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出预期输出功率的第五要求信号。
25.可选地，该另一种方法包括：获取升压转换模块的实时温度；判断实时温度是否位于预设温度范围，如果为是则确定第二标识为正常，否则确定第二标识为异常。
26.可选地，该另一种方法包括：获取关于fcv中储能电池的运行状态的第三标识；判断第一标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率包括：判断第一标识是否正常、第三标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出预期输出功率的第五要求信号。
27.可选地，该另一种方法包括：获取储能电池的瞬时可充电功率和瞬时可放电功率；判断瞬时可充电功率和瞬时可放电功率是否分别位于第一功率范围和第二功率范围，如果均为是，则确定第三标识为正常，否则确定第三标识为异常。
28.可选地，内部电力包括在fcv的行驶过程中提供至fcv中储能电池的电力；该另一种方法包括：当储能电池的soc低于soc阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
29.可选地，soc阈值为65％。
30.可选地，内部电力包括提供至fcv的电机而用于加速的电力；该另一种方法包括：当fcv中加速踏板的踏入量大于踏入量阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
31.可选地，踏入量阈值选自大于加速踏板的最大踏入量的60％的范围。
32.可选地，内部电力包括提供至fcv的电机而用于在fcv的速度高于速度阈值时所需的电力；该另一种方法包括：当速度高于速度阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
33.可选地，速度阈值选自大于60公里/小时的范围。
34.可选地，内部电力包括提供至fcv的电机而用于加速的电力以及提供至fcv的电机而用于在fcv的速度高于速度阈值时所需的电力；该另一种方法包括：当加速踏板的踏入量位于一定范围并且fcv的速度高于速度阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
35.可选地，一定范围为大于最大踏入量60％的范围，速度阈值选自大于60公里/小时的范围。
36.可选地，限制功率具有随fcv的升压转换模块的输出侧的高压电压的变化而变化的斜率，斜率不超过升压转换模块的额定电流。
37.可选地，相对于任一处高压电压，预期输出功率与限制功率之间的差值功率在15至25千瓦之间。
38.可选地，fcv包括空气压缩机、氢循环泵和冷却介质循环泵，工作状态包括空气压缩机的状态、氢循环泵的状态、冷却介质循环泵的状态和冷却介质的温度中的至少一者。
39.可选地，该另一种方法包括：向燃料电池发送第一控制信号，以使燃料电池的输出功率从低于或等于限制功率的正常输出功率升高至预期输出功率的速率不超过第一预设阈值。
40.可选地，该另一种方法包括：在燃料电池经过预定时间持续输出预期输出功率后，向燃料电池发送停止输出预期输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第二要求信号。
41.可选地，该另一种方法包括：接收表示工作状态为异常的第一标识，以及向燃料电池发送停止输出预期输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第三要求信号。
42.可选地，该另一种方法包括：向燃料电池发送第二控制信号，以使燃料电池的输出功率从预期输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
43.本发明的实施例还提供另一种设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有可在
处理器上运行的计算机指令，处理器运行计算机指令时执行上述另一种方法包括的步骤。
44.本发明的实施例还提供另一种存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令运行时执行上述另一种方法的步骤。
45.本发明的实施例还提供另一种控制fcv中燃料电池的输出功率的装置，包括：信号接收模块，其适于接收请求提供内部电力的输入信号；功率确定模块，其适于基于请求提供内部电力的输入信号确定预期输出功率，其大于燃料电池的限制功率；标识和功率获取模块，其适于获取关于燃料电池工作状态的第一标识和允许输出功率的信息；标识和功率判断模块，其适于判断第一标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率；信号发送模块，其适于如果第一标识正常并且预期输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第五要求信号。
46.可选地，该另一种装置包括第一运行状态获取模块，其适于获取关于fcv中升压转换模块的运行状态的第二标识；其中：标识和功率判断模块适于判断第一标识是否正常、第二标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率；信号发送模块适于如果第一标识正常、第二标识正常并且预期输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第五要求信号。
47.可选地，该另一种装置包括：温度获取模块，其适于获取升压转换模块的实时温度；温度判断模块，其适于判断实时温度是否位于预设温度范围，如果为是则确定第二标识为正常，否则确定第二标识为异常。
48.可选地，该另一种装置包括第二运行状态获取模块，其适于获取关于fcv中储能电池的运行状态的第三标识；其中：标识和功率判断模块适于判断第一标识是否正常、第三标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率；信号发送模块适于如果第一标识正常、第三标识正常并且预期输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第五要求信号。
49.可选地，该另一种装置包括：瞬时功率获取模块，其适于获取储能电池的瞬时可充电功率和瞬时可放电功率；瞬时功率判断模块，其适于判断瞬时可充电功率和瞬时可放电功率是否分别位于第一功率范围和第二功率范围，如果均为是，则确定第三标识为正常，否则确定第三标识为异常。
50.可选地，内部电力包括在fcv的行驶过程中提供至fcv中储能电池的电力；功率确定模块适于当储能电池的soc低于soc阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
51.可选地，内部电力包括提供至fcv的电机而用于加速的电力；功率确定模块适于当fcv中加速踏板的踏入量大于踏入量阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
52.可选地，内部电力包括提供至fcv的电机而用于在fcv的速度高于速度阈值时所需的电力；功率确定模块适于当速度高于速度阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
53.可选地，限制功率具有随fcv的升压转换模块的输出侧的高压电压的变化而变化的斜率，斜率不超过升压转换模块的额定电流。
54.可选地，信号发送模块适于向燃料电池发送第一控制信号，以使燃料电池从低于或等于限制功率的正常输出功率升高至期望输出功率的速率不超过第一预设阈值。
55.可选地，信号发送模块适于向燃料电池发送第二控制信号，以使燃料电池从期望输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
56.在本发明的实施例中，在出现例如地震、台风等紧急情况而需要fcv供电时，基于请求提供外部电力的输入信号、燃料电池工作状态的标志和允许输出功率而选择性地输出期望输出功率，从而满足在紧急情况下对于电力的特定要求。
附图说明
57.图1是本发明实施例中fcv的结构示意图；
58.图2是本发明实施例中控制设备的结构示意图；
59.图3是本发明实施例中控制fcv中燃料电池输出功率的方法的流程图；
60.图4是本发明实施例中限制功率和期望输出功率随升压转换模块(fdc)输出侧的高压电压(vh)的变化而变化的具体示意图；
61.图5是本发明实施例中控制fcv中燃料电池输出功率的装置的结构示意图；
62.图6是本发明实施例中另一种控制fcv中燃料电池输出功率的方法的流程图；
63.图7是本发明实施例中另一种控制fcv中燃料电池输出功率的装置的结构示意图。
具体实施方式
64.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。
65.如图1所示，fcv 10包括燃料电池系统100、电动机110、车轮(未示出)和加速踏板(未示出)等。
66.燃料电池系统100包括燃料电池120、fdc 130、储能电池140、电动机驱动器150、空气压缩机(acp)驱动器160、acp 165、辅机设备170、储能电池直流转换器(bdc)180、检测模块190、以及控制设备200。
67.电动机110与电动机驱动器150连接，电动机驱动器150将燃料电池120经fdc 130输出的电力和/或储能电池140经bdc 180输出的电力提供至电动机110。
68.燃料电池120可以基于所接收的信号而向燃料电池系统100提供输出功率。燃料电池120所使用的燃料可以为高纯度氢气、含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气、或者甲醇等。
69.fdc 130可以将燃料电池120输出的电压升压至vh，储能电池140、电动机驱动器150、acp驱动器160和辅机设备170都可以直接或者间接地利用vh而获取电力。
70.储能电池140能够反复地进行充电和放电，其可以通过bdc 180接收燃料电池120输出的电力。储能电池140可以选自锂电池、镍镉电池、铅酸电池、镍氢电池和磷酸铁锂电池等。
71.acp驱动器160将燃料电池120经fdc 130输出的电力和/或储能电池140经bdc 180输出的电力提供至acp 165；acp 165基于该电力而工作，以将氧气或空气输送至燃料电池120。
72.辅机设备170是燃料电池120运行所需的辅助设备，包括向燃料电池120提供氢气的氢循环泵(hp)、向燃料电池120提供冷却剂的冷却介质循环泵(wp)；辅机设备170可以接
收经fdc 130输出的电力和/或储能电池140经bdc 180输出的电力。
73.检测模块190用于获取驱动fcv 10的驱动参数，例如，检测模块120可以检测加速踏板的踏入量，并且可以将踏入量发送至控制设备200。
74.控制设备200与燃料电池120、fdc 130、储能电池140、电动机驱动器150、acp驱动器160、辅机设备170、bdc 180以及检测模块190等连接，以与这些设备进行信息交互。
75.在本发明的实施例中，fcv的多个部件分别具有对应的电子控制器单元(electronic control unit，ecu)以用于相应的操作和控制。例如，用于控制电力的ecu(pm-ecu)，其可以接收检测模块190发送的驱动参数，并且对其他ecu发送查询或者控制信息以及接收这些ecu的状态或者反馈信息等；用于控制燃料电池120和辅机设备170的ecu(fc-ecu)；用于控制fdc的ecu(fdc-ecu)；用于控制电动机驱动器150和acp驱动器160的ecu(mg-ecu)；用于控制储能电池140的ecu(储能电池ecu)。
76.图2示意了控制设备200中的四个ecu，即pm-ecu、mg-ecu、fc-ecu和fdc-ecu。
77.pm-ecu可以接收检测模块190发送的驱动参数，检测模块190用于获取驱动fcv 10的驱动参数，例如，加速踏板的踏入量。
78.pm-ecu可以向fc-ecu发送要求输出特定功率的信号，fc-ecu可以基于该信号使得燃料电池120输出特定功率；pm-ecu可以向fc-ecu发送查询其允许输出功率的信号，fc-ecu可以基于该信号向pm-ecu反馈其允许输出功率的信号；pm-ecu还可以向fc-ecu发送查询hp和/或wp状态的信号，fc-ecu可以基于该信号向pm-ecu反馈相关状态的信号。
79.pm-ecu可以向fdc-ecu发送燃料电池120需要输出的功率的信号，fdc-ecu可以基于该信号输出相应的功率。
80.pm-ecu可以向mg-ecu发送控制信号，电动机驱动器150或者acp驱动器160可以基于该控制信号中的转矩信息使得其电动机110或者acp 165产生相应的转矩。
81.如图3所示，控制fcv中燃料电池的输出功率的方法300包括步骤一至四。
82.在步骤一的执行中，接收请求提供外部电力的输入信号。
83.具体而言，在出现地震、台风等灾害时，供电系统或者供电设备可能会受到严重损坏而无法提供电力。用户可以通过手工操作控件或者输入语音等方式发出请求提供外部电力的输入信号；也可以将外部电气设备插入到fcv的外插电源上，该插入操作可以被识别而作为请求提供外部电力的输入信号。
84.pm-ecu可以接收请求提供外部电力的输入信号。
85.在步骤二的执行中，确定期望输出功率，其中，期望输出功率大于燃料电池的限制功率。
86.具体而言，限制功率表示在一定的vh处燃料电池能够输出的最大功率，如果超出该最大功率，则燃料电池系统中的相关设备会超出其额定功率或者额定电流，例如，fdc的工作电流超过其额定电流(不同类型的汽车具有不同的额定电流；对于某类型的汽车，额定电流为97.5a)，这会导致fdc出现过热、性能下降等问题。
87.在一些实施例中，输入信号中未包含关于外部电气设备的需求功率的信息，则使期望输出功率等于限制功率与差值功率之和，该差值功率可以预先设置。
88.在另一些实施例中，输入信号中包含了关于外部电气设备的需求功率的信息，例如，通过操作不同的控件(其中不同的控件分别表示不同的需求功率)、操作控件的不同挡
位(其中不同的挡位分别表示不同的需求功率)或者输入不同的语音(其中不同的语音分别表示不同的需求功率)，使期望输出功率等于限制功率与差值功率之和，其中包含了可以提供给外部电气设备的需求功率。
89.限制功率可以具有随fdc输出侧的vh的变化而变化的斜率，在正常工作状态下，该斜率不超过fdc的额定电流；其中，斜率可以是不变量，也可以是变化量。
90.期望输出功率也可以随fdc输出侧的vh的变化而变化，相对于任一处vh，期望输出功率等于限制功率与差值功率之和；其中，差值功率可以是常量(例如选自15kw至25kw的范围)，也可以是变化量。
91.在图4所示的一个实施例中，限制功率和期望输出功率随vh的变化而线性变化。
92.图4中的线段a表示限制功率随着vh的变化而线性变化，如表1所示，该线性变化的斜率为第一输出电流(97.5a)，其等于fdc的额定电流。
93.表1
94.vh(v)限制功率(kw)第一输出电流(a)4003997.548046.897.550048.7597.557656.1697.560058.597.565063.37597.570068.2597.571069.22597.58007897.5
95.图4中的线段b表示期望输出功率随着vh的变化而变化，如表2所示，该变化的斜率为第二输出电流(大于97.5a)，其超过fdc的额定电流。
96.表2
[0097][0098]
[0099]
图4中线段a和b的间距c表示期望输出功率与限制功率相差的差值功率，其随着vh的变化而保持为常量，即20kw。
[0100]
在步骤三的执行中，获取燃料电池的工作状态的标志和允许输出功率。
[0101]
具体而言，pm-ecu可以向fc-ecu发送关于燃料电池的工作状态的标志和允许输出功率这二者的查询信号，fc-ecu可以基于该查询信号而向pm-ecu反馈关于这二者的信息。
[0102]
工作状态可以包括acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态中的至少一者，其中，acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态均可以通过相应的传感器进行感测，并且，这些状态均包括正常和异常两种标志。例如，冷却介质的温度在正常范围内则冷却介质处于正常状态，其工作状态的标志为正常；冷却介质的温度在正常范围外(如高于正常范围的上限阈值或者低于正常范围的下限阈值)则冷却介质处于异常状态，其工作状态的标志为异常。
[0103]
当工作状态仅为acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态中的一者时，该一者的工作状态的标志即为燃料电池的工作状态的标志；当工作状态包括acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态中的至少二者时，该至少二者中任一者的工作状态的标志为异常，则燃料电池的工作状态的标志为异常，否则燃料电池的工作状态的标志为正常。
[0104]
fc-ecu可以基于允许输出功率与燃料电池的当前状态所对应的一个或多个参数的映射关系而计算出允许输出功率，该参数可以包括燃料电池的温度、acp获取的空气量、储罐中燃料的剩余量、燃料电池的电极压力等。
[0105]
在步骤四的执行中，判断标志是否正常以及期望输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第一要求信号。
[0106]
具体而言，pm-ecu同时基于燃料电池的工作状态的标志和期望输出功率与允许输出功率的比较这二个条件来确定是否向fc-ecu发送第一要求信号，该第一要求信号要求燃料电池输出期望输出功率。
[0107]
当燃料电池的工作状态的标志为正常以及期望输出功率不超过允许输出功率这二个条件同时满足时，pm-ecu向fc-ecu发送第一要求信号，否则不发送第一要求信号。
[0108]
fc-ecu接收到pm-ecu发送的第一要求信号后会使燃料电池输出期望输出功率，接着，燃料电池将其输出功率从正常输出功率升高至期望输出功率，其中，正常输出功率为燃料电池当前的输出功率，其低于或等于限制功率。
[0109]
在fcv未行驶时，正常输出功率包括fdc、acp、wp和hp等设备在运行时产生的损耗功率，还可以包括向储能电池充电所需的功率；在fcv行驶时，正常输出功率包括电动机驱动器所需的驱动功率、以及fdc、acp、wp和hp等设备在运行时产生的损耗功率，还可以包括向储能电池充电所需的功率。
[0110]
在燃料电池的输出功率从正常输出功率升高至期望输出功率的过程中，如果升高的速率过快，fcv可能会产生震动；为避免该震动，pm-ecu可以向fc-ecu发送第一控制信号，以使燃料电池的输出功率从正常输出功率升高至期望输出功率的速率不超过第一预设阈值。
[0111]
在一个实施例中，在燃料电池持续输出期望输出功率的过程中，由于此时燃料电池的输出功率超过限制功率、fdc的输出电流超过其额定电流，如果持续时间过长，会使得
fdc过热以及性能下降，使燃料电池在预定时间持续输出期望输出功率，该预定时间选自20秒至60秒的范围内，当到达预定时间时，pm-ecu向fc-ecu发送第二要求信号，以使燃料电池停止输出期望输出功率并且下降至正常输出功率。
[0112]
在另一个实施例中，在燃料电池持续输出期望输出功率的过程中，pm-ecu接收到fc-ecu发送的、表示燃料电池的工作状态为异常的标志，接着，pm-ecu向fc-ecu发送第三要求信号，以使燃料电池停止输出期望输出功率并且下降至正常输出功率。
[0113]
在又一个实施例中，用户通过手工操作控件或者输入语音的方式发出请求停止提供期望输出功率的输入信号；或者，将外部电气设备拔出fcv的外插电源，该拔出操作被识别而作为请求停止提供期望输出功率的输入信号。pm-ecu接收到该输入信号后，向fc-ecu发送第四要求信号，以使燃料电池停止输出期望输出功率并且下降至正常输出功率。
[0114]
在以上实施例中，在燃料电池停止输出期望输出功率并且下降至正常输出功率的过程中，如果下降的速率过快，fcv可能会产生震动；为避免该震动，pm-ecu可以向fc-ecu发送第二控制信号，以使燃料电池的可以使输出功率从期望输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
[0115]
本发明实施例还公开了一种控制fcv中燃料电池的输出功率的设备，该设备可以包括存储器和处理器，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机指令。处理器运行该计算机指令时可以执行上述控制fcv中燃料电池的输出功率的方法的步骤。
[0116]
本发明实施例还公开了一种控制fcv中燃料电池的输出功率的存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令运行时可以执行上述控制fcv中燃料电池的输出功率的方法的步骤。
[0117]
本发明实施例还提供一种控制fcv中燃料电池的输出功率的装置400，如图5所示；装置400可以为pm-ecu中的软件装置。
[0118]
本发明实施例还提供一种控制fcv中燃料电池的输出功率的装置400，包括：接收模块410，其适于接收请求提供外部电力的输入信号；确定模块420，其适于确定期望输出功率，期望输出功率大于燃料电池的限制功率；获取模块430，其适于获取燃料电池的工作状态的标志和允许输出功率；判断模块440，其适于判断标志是否正常以及期望输出功率是否不超过允许输出功率；发送模块450，其适于如果标志正常并且期望输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第一要求信号。
[0119]
在具体实施中，限制功率具有随fcv的升压转换模块的输出侧的高压电压的变化而变化的斜率，斜率不超过升压转换模块的额定电流。
[0120]
在具体实施中，相对于任一处高压电压，期望输出功率与限制功率之间的差值功率在15至25千瓦之间。
[0121]
在具体实施中，fcv包括空气压缩机、氢循环泵和冷却介质循环泵，工作状态包括空气压缩机的状态、氢循环泵的状态、冷却介质循环泵的状态和冷却介质的温度中的至少一者。
[0122]
在具体实施中，发送模块450适于向燃料电池发送第一控制信号，以使燃料电池从低于或等于限制功率的正常输出功率升高至期望输出功率的速率不超过第一预设阈值。
[0123]
在具体实施中，发送模块450适于在燃料电池经过预定时间持续输出期望输出功率后，向燃料电池发送停止输出期望输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功
率的第二要求信号。
[0124]
在具体实施中，接收模块410适于接收表示工作状态为异常的标志，发送模块450适于基于工作状态为异常的标志向燃料电池发送停止输出期望输出功率而下降至低于或等于限制功率的正常输出功率的第三要求信号。
[0125]
在具体实施中，发送模块450适于向燃料电池发送第二控制信号，以使燃料电池从期望输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
[0126]
关于装置400的工作原理和工作方式的更多内容，可以参照上述关于控制fcv中燃料电池输出功率的方法的相关描述，这里不再赘述。
[0127]
如图6所示，本发明实施例还提供另一种控制fcv中燃料电池的输出功率的方法500。
[0128]
方法500包括步骤s510、s520、s530和s540。
[0129]
在步骤s510的执行中，接收请求提供内部电力的输入信号。
[0130]
例如，在fcv的行驶过程中，储能电池的电池荷电状态(state of charge，soc)很低，在soc低于soc阈值时，储能电池ecu向pm-ecu发送请求提供内部电力的输入信号，pm-ecu接收该输入信号。
[0131]
又例如，fcv要求很高的牵引力，可以将牵引力与fcv中加速踏板的踏入量关联，在检测模块检测到踏入量大于踏入量阈值时，向pm-ecu发送请求提供内部电力的输入信号，pm-ecu接收该输入信号。
[0132]
又例如，fcv保持很高速度，在速度高于速度阈值时，mg-ecu向pm-ecu发送请求提供内部电力的输入信号，pm-ecu接收该输入信号。
[0133]
在步骤s520的执行中，基于请求提供内部电力的输入信号确定预期输出功率，其大于燃料电池的限制功率。
[0134]
具体而言，限制功率表示在一定的vh处燃料电池能够输出的最大功率，如果超出该最大功率，则燃料电池系统中的相关设备会超出其额定功率或者额定电流，例如，fdc的工作电流超过其额定电流(不同类型的汽车具有不同的额定电流；对于某类型的汽车，额定电流为97.5a)，这会导致fdc出现过热、性能下降等问题。
[0135]
限制功率可以具有随fdc输出侧的vh的变化而变化的斜率，在正常工作状态下，该斜率不超过fdc的额定电流；其中，斜率可以是不变量，也可以是变化量。
[0136]
预期输出功率也可以随fdc输出侧的vh的变化而变化，相对于任一处vh，预期输出功率等于限制功率与差值功率之和；其中，差值功率可以是常量(例如选自15kw至25kw的范围)，也可以是变化量。差值功率可以预先设置。
[0137]
在具体实施中，参照上述结合图4、表1和2的描述，预期输出功率(对应其中描述的“期望输出功率”)和限制功率可以随vh的变化而变化。
[0138]
在一些实施例中，请求提供内部电力的输入信号中未包含与内部电力相关的需求功率的信息，pm-ecu可以基于该请求提供内部电力的输入信号使预期输出功率等于限制功率与差值功率之和。
[0139]
在另一些实施例中，请求提供内部电力的输入信号中包含与内部电力相关的需求功率的信息。例如，内部电力可以为储能电池的soc低于soc阈值时储能电池所需的电力，储能电池ecu可以计算出相应的需求功率，并且将包含该信息的信号发送至pm-ecu；内部电力
可以为提供至fcv的电机而用于加速的电力，检测模块可以检测驱动参数(例如加速踏板的踏入量)、计算出相应的需求功率，并且将包含该信息的信号发送至pm-ecu；内部电力也可以为提供至fcv的电机而用于在fcv的速度高于速度阈值时所需的电力，mg-ecu可以计算出相应的需求功率，并且将包含该信息的信号发送至pm-ecu。pm-ecu可以基于该请求提供内部电力的输入信号使预期输出功率等于限制功率与差值功率之和，其中包含了与内部电力相关的需求功率。
[0140]
在步骤s530的执行中，获取关于燃料电池的工作状态的第一标识(即燃料电池的工作状态的标志)和允许输出功率的信息。
[0141]
具体而言，pm-ecu可以向fc-ecu发送关于燃料电池工作状态和允许输出功率这二者的查询信号，fc-ecu可以基于该查询信号而向pm-ecu反馈关于这二者的信息。
[0142]
fc-ecu也可以主动地，例如周期性地，向pm-ecu发送关于燃料电池工作状态和允许输出功率这二者的信息。
[0143]
pm-ecu基于fc-ecu的反馈或者发送的信息接收关于燃料电池工作状态的第一标识和允许输出功率的信息。
[0144]
燃料电池的工作状态可以包括acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态中的至少一者，其中，acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态均可以通过相应的传感器进行感测，并且，这些状态均包括正常和异常两种标识。例如，冷却介质的温度在正常范围内则冷却介质处于正常状态，其工作状态的标识为正常；冷却介质的温度在正常范围外(如高于正常范围的上限阈值或者低于正常范围的下限阈值)则冷却介质处于异常状态，其工作状态的标识为异常。
[0145]
当燃料电池的工作状态仅为acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态中的一者时，该一者的工作状态的标识即为燃料电池工作状态的第一标识；即，如果该一者的工作状态的标识为正常，则燃料电池工作状态的第一标识为正常，如果该一者的工作状态的标识为异常，则燃料电池工作状态的第一标识为异常。
[0146]
当燃料电池的工作状态包括acp的状态、hp的状态、wp的状态和冷却介质的状态中的至少二者时，该至少二者中任一者的工作状态的标识为异常，则燃料电池工作状态的第一标识为异常，否则燃料电池工作状态的第一标识为正常。
[0147]
fc-ecu可以基于允许输出功率与燃料电池的当前状态所对应的一个或多个参数的映射关系而获取允许输出功率，该参数可以包括燃料电池的温度、acp获取的空气量、储罐中燃料的剩余量、燃料电池的电极压力等，该映射关系可以在车辆出厂前或者检测时经过测试而获得。
[0148]
在步骤s540的执行中，判断第一标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出预期输出功率的第五要求信号。
[0149]
具体而言，pm-ecu可以同时基于关于燃料电池工作状态的第一标识和预期输出功率与允许输出功率的比较这二个条件来确定是否向fc-ecu发送第五要求信号，该第五要求信号要求燃料电池输出预期输出功率。
[0150]
当燃料电池工作状态的第一标识为正常以及预期输出功率不超过允许输出功率这二个条件同时满足时，pm-ecu向fc-ecu发送第五要求信号，否则不发送第五要求信号。
[0151]
例如，当关于燃料电池工作状态的第一标识为异常时，燃料电池无法正常工作，从
而不适于将其输出功率提高至预期输出功率。
[0152]
又例如，当预期输出功率超过燃料电池的允许输出功率时，燃料电池无法提供所期望的预期输出功率。
[0153]
fc-ecu接收到pm-ecu发送的第五要求信号后会使燃料电池输出预期输出功率，接着，燃料电池将其输出功率从正常输出功率升高至预期输出功率，其中，正常输出功率为燃料电池当前的输出功率，其低于或等于限制功率。
[0154]
在fcv启动而未行驶时，正常输出功率包括fdc、acp、wp和hp等设备在运行时产生的损耗功率。在fcv行驶时，正常输出功率包括电动机驱动器所需的驱动功率、以及fdc、acp、wp和hp等设备在运行时产生的损耗功率。
[0155]
在一些实施例中，pm-ecu可以向fdc-ecu发送关于fdc工作状态的查询信号，fdc-ecu可以基于该查询信号而向pm-ecu反馈关于fdc工作状态的信息。
[0156]
fdc-ecu也可以主动地，例如周期性地，向pm-ecu发送关于fdc工作状态的信息。
[0157]
pm-ecu基于fdc-ecu的反馈或者发送的信息接收关于fdc工作状态的第二标识。
[0158]
pm-ecu可以判断第一标识是否正常、第二标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向燃料电池发送需要输出预期输出功率的第五要求信号。该第五要求信号要求燃料电池输出预期输出功率。
[0159]
具体而言，当第一标识和第二标识均为正常以及预期输出功率不超过允许输出功率这三个条件同时满足时，pm-ecu向fc-ecu发送第五要求信号，否则不发送第五要求信号。
[0160]
例如，当关于fdc运行状态的第二标识为异常时，fdc无法正常工作，因此，fdc不适于输出预期输出功率。
[0161]
在一个实施例中，fdc的运行状态包括fdc的实时温度，fc-ecu判断fdc的实时温度是否位于预设温度范围，如果为是则确定第二标识为正常，否则确定第二标识为异常。
[0162]
在具体实施中，预设温度范围可以为60至130摄氏度的范围。
[0163]
在一些实施例中，pm-ecu可以向储能电池ecu发送关于储能电池工作状态的查询信号，储能电池ecu可以基于该查询信号而向pm-ecu反馈关于储能电池工作状态的信息。
[0164]
储能电池ecu也可以主动地，例如周期性地，向pm-ecu发送关于储能电池工作状态的信息。
[0165]
pm-ecu基于储能电池ecu的反馈或者发送的信息接收关于储能电池工作状态的第三标识。
[0166]
pm-ecu可以判断第一标识是否正常、第三标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率，如果均为是，则向fc-ecu发送需要输出预期输出功率的第五要求信号。该第五要求信号要求燃料电池输出预期输出功率。
[0167]
具体而言，当第一标识和第三标识均为正常以及预期输出功率不超过允许输出功率这三个条件同时满足时，pm-ecu向fc-ecu发送第五要求信号，否则不发送第五要求信号。
[0168]
例如，当关于储能电池运行状态的第三标识为异常时，储能电池无法向fcv中与燃料电池相关的相关设备(如fdc、acp、wp和hp)提供电力，因此，燃料电池不适于输出预期输出功率。
[0169]
在一个实施例中，储能电池的运行状态包括储能电池的瞬时可充电功率(win)和瞬时可放电功率(wout)。pm-ecu获取储能电池的瞬时可充电功率和瞬时可放电功率；并且
ecu发送第二控制信号，以使燃料电池的输出功率从预期输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
[0187]
例如，第二预设阈值选自5至25kw/s的范围。
[0188]
在一个实施例中，在燃料电池持续输出预期输出功率的过程中，由于此时燃料电池的输出功率超过限制功率、fdc的输出电流超过其额定电流，如果持续时间过长，会使得fdc过热以及性能下降。为解决该问题，pm-ecu可以使燃料电池在预定时间持续输出预期输出功率。该预定时间例如选自20秒至60秒的范围内；当到达预定时间时，pm-ecu向fc-ecu发送第二要求信号，以使燃料电池停止输出预期输出功率并且下降至正常输出功率。
[0189]
在另一个实施例中，在燃料电池持续输出预期输出功率的过程中，pm-ecu接收到fc-ecu发送的、表示燃料电池的工作状态为异常的第一标识，接着，pm-ecu向fc-ecu发送第三要求信号，以使燃料电池停止输出预期输出功率并且下降至正常输出功率。
[0190]
在如上描述的多种情形下存在提供内部电力的特定需求，这可能会使得燃料电池需要提供的总的输出功率超过其限制功率。在本发明的实施例中，可以基于请求提供内部电力的输入信号、燃料电池工作状态的标识和允许输出功率而选择性地输出大于限制功率的预期输出功率，从而满足对于内部电力的特定需求。
[0191]
本发明实施例还公开了另一种控制fcv中燃料电池的输出功率的设备，该设备可以包括存储器和处理器，存储器上存储有可在处理器上运行的计算机指令。处理器运行该计算机指令时可以执行上述控制fcv中燃料电池的输出功率的方法500的步骤。
[0192]
本发明实施例还公开了另一种控制fcv中燃料电池的输出功率的存储介质，其上存储有计算机指令，计算机指令运行时可以执行上述控制fcv中燃料电池的输出功率的方法500的步骤。
[0193]
如图7所示，本发明实施例还提供另一种控制fcv中燃料电池的输出功率的装置600。
[0194]
装置600可以为pm-ecu中的软件装置。
[0195]
装置600包括信号接收模块610、功率确定模块620、标识和功率获取模块630、标识和功率判断模块640和信号发送模块650。
[0196]
信号接收模块610适于接收请求提供内部电力的输入信号。
[0197]
功率确定模块620适于基于请求提供内部电力的输入信号确定预期输出功率，其大于燃料电池的限制功率。
[0198]
标识和功率获取模块630适于获取关于燃料电池的工作状态的第一标识和允许输出功率的信息。
[0199]
标识和功率判断模块640适于判断第一标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率。
[0200]
信号发送模块650适于如果第一标识正常并且预期输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第五要求信号。
[0201]
在具体实施中，装置600包括第一运行状态获取模块，其适于获取关于fcv中升压转换模块的运行状态的第二标识。其中，标识和功率判断模块640适于判断第一标识是否正常、第二标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率；信号发送模块650适于如果第一标识正常、第二标识正常并且预期输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池
发送需要输出期望输出功率的第五要求信号。
[0202]
在具体实施中，装置600包括温度获取模块和温度判断模块。其中，温度获取模块适于获取升压转换模块的实时温度；温度判断模块适于判断实时温度是否位于预设温度范围，如果为是则确定第二标识为正常，否则确定第二标识为异常。
[0203]
在具体实施中，装置600包括第二运行状态获取模块，其适于获取关于fcv中储能电池的运行状态的第三标识。其中，标识和功率判断模块640适于判断第一标识是否正常、第三标识是否正常以及预期输出功率是否不超过允许输出功率；信号发送模块650适于如果第一标识正常、第三标识正常并且预期输出功率不超过允许输出功率，则向燃料电池发送需要输出期望输出功率的第五要求信号。
[0204]
在具体实施中，装置600包括瞬时功率获取模块和瞬时功率判断模块。其中，瞬时功率获取模块适于获取储能电池的瞬时可充电功率和瞬时可放电功率；瞬时功率判断模块适于判断瞬时可充电功率和瞬时可放电功率是否分别位于第一功率范围和第二功率范围，如果均为是，则确定第三标识为正常，否则确定第三标识为异常。
[0205]
在具体实施中，内部电力包括在fcv的行驶过程中提供至fcv中储能电池的电力；功率确定模块620适于当储能电池的soc低于soc阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
[0206]
在具体实施中，内部电力包括提供至fcv的电机而用于加速的电力；功率确定模块620适于当fcv中加速踏板的踏入量大于踏入量阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
[0207]
在具体实施中，内部电力包括提供至fcv的电机而用于在fcv的速度高于速度阈值时所需的电力；功率确定模块620适于当速度高于速度阈值时，确定预期输出功率大于燃料电池的限制功率。
[0208]
在具体实施中，限制功率具有随fcv的升压转换模块的输出侧的高压电压的变化而变化的斜率，斜率不超过升压转换模块的额定电流。
[0209]
在具体实施中，信号发送模块650适于向燃料电池发送第一控制信号，以使燃料电池从低于或等于限制功率的正常输出功率升高至期望输出功率的速率不超过第一预设阈值。
[0210]
在具体实施中，信号发送模块650适于向燃料电池发送第二控制信号，以使燃料电池从期望输出功率下降至正常输出功率的速率不超过第二预设阈值。
[0211]
关于装置600的工作原理和工作方式的更多内容，可以参照上述关于方法500的相关描述，这里不再赘述。
[0212]
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。