本發(fā)明涉及一種氫燃料電池車輛的氫燃料電池啟?？刂品椒把b置，屬于氫燃料電池車輛控制。

背景技術(shù)：

1、由于氫燃料電池混動(dòng)汽車具備動(dòng)力電池和氫燃料電池兩種動(dòng)力源，車輛行駛功率由二者提供，需要滿足工況實(shí)時(shí)需求。氫燃料電池混動(dòng)汽車工況的主要特點(diǎn)是整車需求功率實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化相對(duì)快速，尤其城市工況啟停、減速、制動(dòng)更為頻繁。而變載、啟停、怠速和高負(fù)荷均對(duì)氫燃料電池壽命有很大影響，頻繁變載在工況中對(duì)氫燃料電池壽命的影響所占的比例最大，其次則是啟停。如果采用氫燃料電池功率跟隨整車需求功率的策略必將導(dǎo)致氫燃料電池一直工作在動(dòng)態(tài)變載狀態(tài)。

2、因此，出于保護(hù)氫燃料電池的目的，控制策略會(huì)限制功率變化率和功率使用范圍來(lái)降低壽命衰減速率，較快的功率請(qǐng)求變化由動(dòng)力電池進(jìn)行響應(yīng)。但這樣可能導(dǎo)致不同工況下電池soc（“state?of?charge”,?表示動(dòng)力電池中儲(chǔ)存的電量的百分比）波動(dòng)范圍加大，更易導(dǎo)致頻繁觸發(fā)氫燃料電池啟停的問(wèn)題。而頻繁啟停同樣對(duì)氫燃料電池壽命降低有較大影響。

3、氫燃料混動(dòng)汽車采用輔助增程能量管理策略時(shí)，電量消耗（charging?ofdepleting，cd）階段運(yùn)行純電模式；當(dāng)電量降到目標(biāo)限值后轉(zhuǎn)為電量維持（charging?ofsustaing，cs）階段，運(yùn)行氫混模式，氫燃料電池使動(dòng)力電池soc保持相對(duì)穩(wěn)定。而采用混合模式（blended）增程控制策略時(shí)，沒(méi)有獨(dú)立的純電行駛模式cd階段，氫燃料電池始終間歇式運(yùn)行。

4、當(dāng)整車控制器vcu發(fā)出啟停請(qǐng)求，氫燃料電池啟動(dòng)、關(guān)機(jī)過(guò)程完全由fcu獨(dú)立控制完成，何時(shí)完成不由vcu決定，vcu僅能決策適時(shí)發(fā)出啟停機(jī)請(qǐng)求。更嚴(yán)重的是氫燃料電池啟停受溫度影響較大，熱機(jī)啟動(dòng)、冷機(jī)啟動(dòng)和低溫冷啟動(dòng)的時(shí)間，常溫關(guān)機(jī)和低溫關(guān)機(jī)的時(shí)間一般都遠(yuǎn)高于內(nèi)燃機(jī)增程系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)啟停一般在1秒左右，氫燃料電池最短的啟動(dòng)——熱機(jī)啟動(dòng)到額定功率在10秒以上，氫燃料電池最短的關(guān)機(jī)——常溫關(guān)機(jī)在180秒左右。因此，頻繁啟?？赡苁菤淙剂想姵?zé)o法及時(shí)響應(yīng)完成的。

5、目前燃油混動(dòng)車輛常采用基于燃料經(jīng)濟(jì)性的等效燃料消耗最小策略(equivalentconsumption?minimum?strategy，ecms)，是一種可以應(yīng)用于氫燃料電池混動(dòng)電動(dòng)車的瞬時(shí)優(yōu)化方法。然而，一般ecms通過(guò)計(jì)算動(dòng)力電池功率的等效氫耗的方式主要影響經(jīng)濟(jì)性，并沒(méi)有很好的兼顧如何解決延長(zhǎng)氫燃料電池使用壽命的問(wèn)題，控制過(guò)程中易導(dǎo)致氫燃料電池頻繁啟停、怠速或高功率運(yùn)行，對(duì)氫燃料電池壽命是不利的。ecms策略限制功率使用范圍和功率變化率，也需要合理控制氫燃料電池的啟停。在此鍵入說(shuō)明書(shū)標(biāo)題

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于通過(guò)優(yōu)化氫燃料電池啟停的控制策略，達(dá)到減少氫燃料電池啟停次數(shù)的技術(shù)效果。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種氫燃料電池車輛的氫燃料電池啟停控制方法，氫燃料電池車輛包括氫燃料電池和動(dòng)力電池；所述方法包括：

4、根據(jù)氫燃料車輛所處環(huán)境溫度和氫燃料電池的溫度，確定所述氫燃料電池的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

5、根據(jù)所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率和所述啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值，計(jì)算在動(dòng)力電池的soc下降到功率受限閾值socend前能夠完成氫燃料電池啟動(dòng)的soc閾值socfcon；

6、根據(jù)所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率、氫燃料電池的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值，計(jì)算在動(dòng)力電池的soc下降到功率受限閾值socend之前能夠完成一次氫燃料電池關(guān)機(jī)并再完成一次氫燃料電池啟動(dòng)的soc閾值socfcoff；

7、在所述動(dòng)力電池處于工作狀態(tài)且所述動(dòng)力電池的soc處于socfcon和socfcoff之間時(shí)，

8、響應(yīng)于所述動(dòng)力電池的soc下降至所述socfcon，啟動(dòng)所述氫燃料電池，以及

9、響應(yīng)于所述動(dòng)力電池的soc上升至所述socfcoff，關(guān)閉所述氫燃料電池。

10、可選地，所述根據(jù)氫燃料車輛所處環(huán)境溫度和氫燃料電池的溫度獲取所述氫燃料電池的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值包括：

11、根據(jù)氫燃料車輛所處環(huán)境溫度和氫燃料電池的溫度判斷所述氫燃料電池的啟動(dòng)類型；

12、根據(jù)所述氫燃料電池的啟動(dòng)類型獲取所述氫燃料電池的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

13、其中，所述啟動(dòng)類型包括熱機(jī)啟動(dòng)、冷機(jī)啟動(dòng)和低溫冷啟動(dòng)：

14、熱機(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值的計(jì)算公式為：

15、；式中，△ton1表示熱機(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；ton1表示預(yù)設(shè)熱機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)；kon1表示預(yù)設(shè)熱機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子；

16、冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值的計(jì)算公式為：

17、；式中，△ton2表示冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；ton2表示預(yù)設(shè)冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)；kon2表示預(yù)設(shè)冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子；

18、低溫冷啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值計(jì)算公式為：

19、；式中，△ton3表示低溫冷啟動(dòng)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；ton3表示預(yù)設(shè)低溫冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)；kon3表示預(yù)設(shè)低溫冷機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子；

20、所述啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值根據(jù)判斷出的所述啟動(dòng)類型對(duì)應(yīng)為所述△ton1、△ton2、△ton3其中之一。

21、可選地，根據(jù)氫燃料車輛所處環(huán)境溫度和氫燃料電池的溫度獲取所述氫燃料電池的關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值包括：

22、根據(jù)氫燃料車輛所處環(huán)境溫度和氫燃料電池的溫度判斷所述氫燃料電池的關(guān)機(jī)類型；

23、根據(jù)所述氫燃料電池的關(guān)機(jī)類型獲取所述氫燃料電池的關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

24、其中，所述關(guān)機(jī)類型包括常溫關(guān)機(jī)和低溫關(guān)機(jī)；

25、常溫關(guān)機(jī)時(shí)的關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值的計(jì)算公式為：

26、；式中，△toff1表示常溫關(guān)機(jī)時(shí)的關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；toff1表示預(yù)設(shè)常溫關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)；koff1表示預(yù)設(shè)常溫關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子；

27、低溫關(guān)機(jī)時(shí)的關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值的計(jì)算公式為：

28、；式中，△toff2表示低溫關(guān)機(jī)時(shí)的關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；toff2表示預(yù)設(shè)低溫關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)；koff2表示預(yù)設(shè)低溫關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子；

29、所述關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值根據(jù)判斷出的所述關(guān)機(jī)類型對(duì)應(yīng)為所述△toff1、△toff2其中之一。

30、可選地，在所述響應(yīng)于所述動(dòng)力電池的soc下降至所述socfcon，啟動(dòng)所述氫燃料電池之前，判斷在所述動(dòng)力電池單獨(dú)工作時(shí)，氫燃料電池的已停機(jī)時(shí)長(zhǎng)△tfcoff是否大于等于限值tfcoff，

31、；若判斷為是，則啟動(dòng)所述氫能源電池，若判斷為否，則不啟動(dòng)所述氫能源電池；

32、其中tfcoff的計(jì)算公式為：

33、；式中， k t1表示預(yù)設(shè)的氫燃料電池最小停機(jī)時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子，1.0≤ k t1≤2， t off1表示預(yù)先獲取的常溫關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)。

34、可選地，在所述響應(yīng)于所述動(dòng)力電池的soc上升至所述socfcoff，關(guān)閉所述氫燃料電池前，判斷在所述動(dòng)力電池和氫燃料電池共同工作時(shí)，所述氫燃料電池的已工作時(shí)長(zhǎng)△tfcon是否大于等于tfcon，

35、；若判斷為是，則關(guān)閉所述氫能源電池，若判斷為否，則不關(guān)閉所述氫能源電池；

36、其中tfcon采用的計(jì)算公式為：

37、；kt2表示預(yù)設(shè)的氫燃料電池最小運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)調(diào)整比例因子，0.9≤kt2≤2；表示預(yù)先獲取的熱機(jī)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)和常溫關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)之和。

38、可選地，所述氫燃料電池車輛具有電池維持模式，在所述電池維持模式下動(dòng)力電池的soc被控制在控制區(qū)間內(nèi)波動(dòng)，在所述電池維持模式下：

39、所述socfcon的計(jì)算公式為：

40、；式中，socend表示動(dòng)力電池的功率受限soc閾值； q b表示動(dòng)力電池電量； v oc表示動(dòng)力電池電壓； p d表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率， p ac表示附件系統(tǒng)額定功率，所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率為所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率和附件系統(tǒng)額定功率之和；△ t on表示啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

41、所述socfcoff的計(jì)算公式為：

42、；式中，socend表示動(dòng)力電池的功率受限soc閾值； q b表示動(dòng)力電池電量； v oc表示動(dòng)力電池電壓； p d表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率； p ac表示附件系統(tǒng)額定功率，所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率為所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率和附件系統(tǒng)額定功率之和；△ t on表示啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值，△toff表示關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值。

43、可選地，電池維持模式下，所述功率受限soc閾值socend根據(jù)預(yù)先獲取的所述動(dòng)力電池的溫度與功率受限soc閾值socend的關(guān)系曲線得到。

44、可選地，所述氫燃料電池車輛具有氫混模式，在所述氫混模式下所述動(dòng)力電池的soc隨氫燃料電池車輛行駛里程變化；

45、在所述氫混模式下：

46、所述socfcon的計(jì)算公式為：

47、；式中，socend表示動(dòng)力電池的功率受限soc閾值； q b表示動(dòng)力電池電量； v oc表示動(dòng)力電池電壓； p d表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率， p ac表示附件系統(tǒng)額定功率，所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率為所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率和附件系統(tǒng)額定功率之和；ps表示動(dòng)力電池單獨(dú)工作時(shí)，車輛以平均車速行駛可以使soc沿著socref變化的功率；socref表示soc的參考值，所述socref隨氫燃料電池車輛的累計(jì)行駛里程變化；△ton表示啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

48、其中，所述socend的計(jì)算方法為：

49、計(jì)算經(jīng)過(guò)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值△ton后，氫燃料電池車輛的累計(jì)行駛里程，的計(jì)算公式為：

50、；式中：表示平均車速；表示t時(shí)刻車輛的累計(jì)行駛里程；

51、利用socref計(jì)算經(jīng)過(guò)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值△ton之后的動(dòng)力電池soc下限值socend：

52、socref的計(jì)算公式為：

53、；

54、式中，socref(t)?表示t時(shí)刻soc的參考值；?socst表示工況初始soc；socf表示soc最低參考限值；dveh(t)?表示t時(shí)刻車輛的累計(jì)行駛里程；dtotal表示車輛續(xù)駛里程期望值;

55、socend的計(jì)算公式為：

56、；式中，表示 t+△t on時(shí)刻soc的參考值；表示 t+△t on時(shí)刻的車輛累計(jì)行駛里程；

57、以及，在所述氫混模式下：

58、所述socfcoff的計(jì)算公式為：

59、；式中，socend表示動(dòng)力電池的功率受限soc閾值； q b表示動(dòng)力電池電量； v oc表示動(dòng)力電池電壓； p d表示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率； p ac表示附件系統(tǒng)額定功率；所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率為所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)額定功率和附件系統(tǒng)額定功率之和；ps表示動(dòng)力電池單獨(dú)工作時(shí)，以車速可以使soc沿著socref變化的功率；socref表示soc的參考值，所述socref隨行駛里程變化的；△ton表示啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；△toff表示關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

60、其中，所述socend的計(jì)算方法為：計(jì)算經(jīng)過(guò)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值△ton和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值△toff氫燃料電池車輛的行駛里程，的計(jì)算公式為：

61、；式中：表示平均車速；表示t時(shí)刻車輛的累計(jì)行駛里程；

62、利用socref計(jì)算經(jīng)過(guò)啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值△ton和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值△toff之后的動(dòng)力電池soc下限值socend：

63、；式中，socref(t)?表示t時(shí)刻soc參考值；?socst表示工況初始soc；socf表示soc最低參考限值；dveh(t)?表示t時(shí)刻車輛的累計(jì)行駛里程；dtotal表示車輛續(xù)駛里程期望值；

64、；式中，表示t+△ton+△toff時(shí)刻車輛的累計(jì)行駛里程；?表示t+△ton+△toff時(shí)刻的soc參考值。

65、第二方面，本發(fā)明提供一種氫燃料電池車輛的氫燃料電池啟停控制裝置，其包括：

66、估計(jì)模塊，用于根據(jù)氫燃料車輛所處環(huán)境溫度和氫燃料電池的溫度確定所述氫燃料電池的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值；

67、計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率和所述啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值，計(jì)算在動(dòng)力電池的soc下降到功率受限閾值socend前能夠完成氫燃料電池啟動(dòng)的soc閾值socfcon；

68、以及根據(jù)所述氫燃料電池車輛的額定耗電功率、氫燃料電池的啟動(dòng)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)估計(jì)值，計(jì)算在動(dòng)力電池的soc下降到功率受限閾值socend之前能夠完成一次氫燃料電池關(guān)機(jī)并再完成一次氫燃料電池啟動(dòng)的soc閾值socfcoff；

69、響應(yīng)模塊，用于在所述動(dòng)力電池處于工作狀態(tài)且所述動(dòng)力電池的soc處于socfcon和socfcoff之間時(shí)；響應(yīng)于所述動(dòng)力電池的soc下降至所述socfcon，啟動(dòng)所述氫燃料電池，以及響應(yīng)于所述動(dòng)力電池的soc上升至所述socfcoff，關(guān)閉所述氫燃料電池。

70、第三方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)，實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-8中任一所述的一種氫燃料電池車輛的氫燃料電池啟?？刂品椒ā?/p>

71、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

72、1、本發(fā)明提供的啟停方法在應(yīng)用于現(xiàn)有的氫燃料電池車輛的能量管理方法時(shí)，能夠合理地確定氫燃料電池的啟停時(shí)機(jī)，并且通過(guò)閾值socon和閾值socoff的設(shè)定可以保證氫燃料電池有足夠時(shí)間在soc降低到動(dòng)力電池放電功率受限之前完成啟動(dòng)，既滿足整車功率需求又不會(huì)使soc波動(dòng)較大而導(dǎo)致頻繁啟停，以延緩氫燃料電池壽命衰減率。

73、2、本發(fā)明所提供的氫燃料電池啟?？刂品椒軌蛑苯討?yīng)用于現(xiàn)有的氫燃料電池車輛的能量管理方法（例如等效最小氫耗控制策略ecms）之中，使得能量管理方法在以經(jīng)濟(jì)性因素的最小總氫耗為控制目標(biāo)的同時(shí)，對(duì)于氫燃料電池的啟?？刂埔灿幸粋€(gè)限制標(biāo)準(zhǔn)，從而延長(zhǎng)氫燃料電池的壽命。

74、3、本發(fā)明所提供的氫燃料電池啟?？刂品椒ㄔ趹?yīng)用于現(xiàn)有的氫燃料電池車輛的能量管理方法之中時(shí)，也能夠使得整個(gè)能量管理策略下的氫燃料電池車輛運(yùn)行更為穩(wěn)定。因?yàn)闅淙剂想姵氐膯?dòng)時(shí)長(zhǎng)和關(guān)機(jī)時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于內(nèi)燃機(jī)，現(xiàn)有的能量管理策略中缺乏對(duì)于氫燃料電池啟停的控制標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致氫燃料電池在關(guān)閉期間，動(dòng)力電池單獨(dú)工作，駕駛員請(qǐng)求功率較大時(shí)，動(dòng)力電池的soc可能會(huì)很快下降到功率受限閾值socend，而這個(gè)過(guò)程中氫燃料電池又無(wú)法迅速啟動(dòng)，從而導(dǎo)致動(dòng)力電池的soc下降到功率受限閾值socend后，駕駛員請(qǐng)求功率難以得到滿足，可能直接影響到氫燃料電池車輛正常行駛。