燃料电池汽车能量管理方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明属于新能源技术领域，尤其是涉及一种燃料电池汽车能量管理方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.燃料电池汽车要实现商业化，必须克服成本高的问题。燃料电池汽车的燃料经济性决定了使用成本，燃料经济性与两个因素直接相关：即百公里氢耗量和氢气的价格。整车的动力系统匹配和燃料电池发动机效率直接影响氢耗量。在燃料电池发动机中，氢气的能量被转化为电能和热能。燃料电池在工作时，它的能量转换效率越高，氢耗越低，而现有技术不能基于燃料电池汽车车型和行驶工况等整车参数自动调整能量管理策略，导致燃料电池发动机不能在高效率点运行，造成氢耗量增加，增加使用成本。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种燃料电池汽车能量管理方法、装置、电子设备及存储介质，至少部分的解决现有技术中存在的氢耗量高造成使用成本高的问题。
4.第一方面，本公开实施例提供了一种燃料电池汽车能量管理方法，包括：基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录；基于历史行驶记录得到该行驶路径的总氢耗m，锂电池总输出功率p1和燃料电池总输出功率p2；获得车辆总运行时间t，根据总运行时间得到高效率点燃料电池等价总输出功率p3；根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5；基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理。
5.可选的，所述基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理，包括：获取车辆的定位信息，基于定位信息判断车辆行驶速度，当车辆行驶速度低于设定阈值时，控制锂电池放电到低水平的soc。
6.可选的，所述基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录的步骤之前包括：将车辆行驶记录保存到历史数据库。
7.可选的，将车辆行驶记录保存到历史数据库包括：识别车辆车型，获取车辆行驶起点和终点；获取该型车辆从起点和终点多次的行驶数据，所述行驶数据包括燃料电池输出功率、锂电池soc、运行时间和氢耗。
8.可选的，所述基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录，包括：获取车辆的车型、行驶起点和终点，基于车型、行驶起点和终点在历史数据库中查询对应的行驶数据。
9.可选的，所述根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5，包括：如车辆需求总功率为b，燃料电池系统给锂电池充电量为a， b= cp1 p2
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a，其中c为比例系数，p1为锂电池总输出功率，p2为燃料电池总输出功率；在燃料电池目标输出功率p5与等价总输出功率p3相等的前提下；通过公式b=p5 cp4-a得到锂电池目标输出功率p4。
10.可选的，所述根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5中，锂电池目标输出功率p4通过函数拟合或神经网络算法得到。
11.第二方面，本公开实施例还提供了一种燃料电池汽车能量管理装置，包括：查询模块，用于基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录；数据获取模块，用于基于历史行驶记录得到该行驶路径的总氢耗m，锂电池总输出功率p1和燃料电池总输出功率p2；车辆数据获取模块，用于获得车辆总运行时间t，根据总运行时间得到高效率点燃料电池等价总输出功率p3；计算模块，用于根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5；能量管理模块，用于基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理。
12.第三方面，本公开实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有能被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面任一所述的燃料电池汽车能量管理方法。
13.第四方面，本公开实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行第一方面任一所述的燃料电池汽车能量管理方法。
14.本发明提供的燃料电池汽车能量管理方法、装置、电子设备及存储介质，其中该燃料电池汽车能量管理方法，通过根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5；基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理。从而根据行驶路线对燃料电池进行控制，使得燃料电池工作在高效率点运行，从而达到降低燃料电池氢耗和使用成本的目的。
附图说明
15.通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
16.图1为本公开实施例提供的一种燃料电池汽车能量管理方法的流程图；图2为本公开实施例提供的燃料电池汽车能量系统的原理框图；图3为本公开实施例提供的一种电子设备的原理框图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
18.应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
19.需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
20.还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
21.另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
22.为了便于理解，本实施例公开了一种燃料电池汽车能量管理方法，包括：基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录；基于历史行驶记录得到该行驶路径的总氢耗m，锂电池总输出功率p1和燃料电池总输出功率p2；获得车辆总运行时间t，根据总运行时间得到高效率点燃料电池等价总输出功率p3；根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5；基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理。
23.可选的，所述基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理，包括：获取车辆的定位信息，基于定位信息判断车辆行驶速度，当车辆行驶速度低于设定阈值时，控制锂电池放电到低水平的soc。
24.由于锂电池soc过高时为避免过充会强制燃料电池关机，而燃料电池关机次数过多时，会造成寿命加速衰减，因此控制锂电池放电到低水平的soc，可以避免此时soc过高从而造成燃料电池频繁的开关机，从而可以提高燃料电池寿命。
25.可选的，所述基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录的步骤之前包括：将车辆行驶记录保存到历史数据库。
26.可选的，将车辆行驶记录保存到历史数据库包括：识别车辆车型，获取车辆行驶起点和终点；获取该型车辆从起点和终点多次的行驶数据，所述行驶数据包括燃料电池输出功率、锂电池soc、运行时间和氢耗。
27.可选的，所述基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录，包括：获取车辆的车型、行驶起点和终点，基于车型、行驶起点和终点在历史数据库中查询对应的行驶数据。
28.可选的，所述根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5，包括：如车辆需求总功率为b，燃料电池系统给锂电池充电量为a， b= cp1 p2
ꢀ‑
a，其中c为比例系数，p1为锂电池总输出功率，p2为燃料电池总输出功率；在燃料电池目标输出功率p5与等价总输出功率p3相等的前提下；通过公式b=p5 cp4-a得到锂电池目标输出功率p4。
29.可选的，所述根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5中，锂电池目标输出功率p4通过函数拟合或神经网络算法得到。
30.在一个具体的示例中，如图1所示，燃料电池汽车能量管理方法，包括：s1: 识别所述燃电电池汽车车型，所述燃料电池汽车行驶起点和终点。
31.s2: 检测到所述燃料电池汽车近n天行驶起点和终点不变时进入s3。
32.s3: 将所述燃料电池汽车运行信息通过数据采集器上传至云平台。
33.s4: 基于云平台对车辆运行的信息进行处理，包括燃料电池输出功率、锂电池soc、运行时间以及对应氢耗等信息。计算燃料电池汽车每次运行该段行驶里程的总氢耗m，锂电池总输出功率p1和燃料电池总输出功率p2。
34.s5:记录本次行驶里程总运行时间t，根据总运行时间得到最高效率点燃料电池等价总输出功率p3。
35.在一个具体的示例中，以120kw燃料电池为例，20kw、32kw，50kw，及62kw的效率较高，用这几个功率点选一个乘以总运行时间得到p3。
36.s6：根据p1，p2和p3计算重新得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功
率p5，即得到优化的能量管理策略，使燃料电池一直运行在较高效率点，提高燃料电池效率，具体可以通过函数拟合或神经网络的方法得到最优能量管理策略。
37.已知汽车需求总功率为b，设燃料电池系统给锂电池充电量为a，则有b= cp1 p2
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a，其中c为比例系数，汽车需求总功率为b可以根据车辆型号和车辆行驶里程得到，通过采集多组数据进行拟合得到a和c；有b=p5 cp4-a，其中令p5和p3相等，由于p5、c、a及b已知，则可求得p4的值。
38.神经网络为将整车行驶参数和功率作为输入，通过设置神经网络结构和参数，得到输出功率p4。函数拟合为可以将整车功率看作锂电池和燃料电池功率的一次函数，通过设置比例系数，之后拟合求得比例系数，进而求得功率p4。
39.s7：将新功率分配策略通过云平台远程更新入能量管理控制器，降低燃料电池在该固定路段氢耗，提高燃料电池汽车经济性性。
40.s8：特殊地，利用gps采集当前路况，当路段拥堵，红绿灯较多时，控制燃料电池将锂电池放电到低水平的soc，防止等红绿灯时，怠速工况维持较久时燃料电池频繁开关机，可以提高燃料电池寿命。
41.如图2所示为燃料电池汽车能量系统原理图。
42.本实施的方法，当检测到燃料电池汽车某段时间内固定路线行驶时，通过分析整车数据自动调整能量管理策略，降低氢耗。当检测到行驶路段拥堵，调整能量管理策略，即将锂电池soc放电至较低水平，之后使燃料电池在高效率点持续给锂电池充电，避免燃料电池频繁开关机，造成寿命衰减。
43.本实施例还公开了一种燃料电池汽车能量管理装置，包括：查询模块，用于基于获取的车辆行驶路径在历史数据库中查询相应的历史行驶记录；数据获取模块，用于基于历史行驶记录得到该行驶路径的总氢耗m，锂电池总输出功率p1和燃料电池总输出功率p2；车辆数据获取模块，用于获得车辆总运行时间t，根据总运行时间得到高效率点燃料电池等价总输出功率p3；计算模块，用于根据锂电池总输出功率p1，燃料电池总输出功率p2和等价总输出功率p3计算得到锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5；能量管理模块，用于基于锂电池目标输出功率p4和燃料电池目标输出功率p5对汽车能量进行管理。
44.本实施例公开的电子设备包括存储器和处理器。该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（ram）和/或高速缓冲存储器（cache）等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器（rom）、硬盘、闪存等。
45.该处理器可以是中央处理单元（cpu）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令，使得该电子设备执行前述的本公开各实施例的燃料电池汽车能量管理方法全部或部分步骤。
46.本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本
实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。
47.如图3为本公开实施例提供的一种电子设备的结构示意图。其示出了适于用来实现本公开实施例中的电子设备的结构示意图。图3示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
48.如图3所示，电子设备可以包括处理装置（例如中央处理器、图形处理器等），其可以根据存储在只读存储器（rom）中的程序或者从存储装置加载到随机访问存储器（ram）中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram中，还存储有电子设备操作所需的各种程序和数据。处理装置、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出（i/o）接口也连接至总线。
49.通常，以下装置可以连接至i/o接口：包括例如传感器或者视觉信息采集设备等的输入装置；包括例如显示屏等的输出装置；包括例如磁带、硬盘等的存储装置；以及通信装置。通信装置可以允许电子设备与其他设备（比如边缘计算设备）进行无线或有线通信以交换数据。虽然图3示出了具有各种装置的电子设备，但是应理解的是，并不要求实施或具备所有示出的装置。可以替代地实施或具备更多或更少的装置。
50.特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在非暂态计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信装置从网络上被下载和安装，或者从存储装置被安装，或者从rom被安装。在该计算机程序被处理装置执行时，执行本公开实施例的燃料电池汽车能量管理方法的全部或部分步骤。
51.有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
52.根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例的燃料电池汽车能量管理方法的全部或部分步骤。
53.上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质（例如：cd－rom和dvd）、磁光存储介质（例如：mo）、磁存储介质（例如：磁带或移动硬盘）、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体（例如：存储卡）和具有内置rom的媒体（例如：rom盒）。
54.有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。
55.以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。
56.在本公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如
此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
57.另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“a、b或c的至少一个”的列举意味着a或b或c，或ab或ac或bc，或abc（即a和b和c）。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。
58.还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。
59.可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。
60.提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
61.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。