本發(fā)明涉及一種氫燃料電池整車爬坡工況下的能量分配方法及裝置，屬于氫燃料電池車輛。

背景技術：

1、氫燃料電池是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質發(fā)生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極。氫燃料電池汽車作為一種真正意義上的“零排放，無污染”載運工具，是未來新能源清潔動力汽車的主要發(fā)展方向之一。隨著氫能政策的推廣以及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，氫燃料電池車輛的市場占有率正在逐年增長。

2、現(xiàn)有的氫燃料電池系統(tǒng)升功率較低，不能實現(xiàn)短時間內大幅的功率提升，車輛無法針對不同的爬坡工況進行合理的功率分配，動力電池系統(tǒng)大電流脈沖放電后，動力電池過快升溫進而限制動力電池系統(tǒng)輸出功率，整車動力性不足，影響駕駛體驗，同時影響氫燃料電池系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)的使用壽命。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種氫燃料電池整車爬坡工況下的能量分配方法及裝置，保證氫燃料電池效率的同時進行功率分配，提前進行氫燃料電池系統(tǒng)功率提升，降低動力電池系統(tǒng)的輸出，防止動力電池過快升溫進而限制動力電池系統(tǒng)輸出功率，保障整車動力性的同時保障了氫燃料電池系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)的使用壽命。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明是采用下述技術方案實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種氫燃料電池整車爬坡工況下的能量分配方法，包括以下步驟：

4、獲取整車在前方上坡路段的道路坡度信息，根據(jù)所述道路坡度信息計算整車需求功率；

5、獲取整車爬坡時間和整車工作模式，判斷整車爬坡時間是否大于動力電池系統(tǒng)脈沖電流時間，根據(jù)判斷結果和所述整車工作模式，確定分配類別；

6、根據(jù)所述分配類別和所述整車需求功率，確定能量分配策略。

7、進一步的，所述根據(jù)所述道路坡度信息計算整車需求功率，具體包括：

8、所述道路坡度信息包括道路坡度；

9、由汽車縱向動力學行駛方程式得到：

10、

11、

12、式中：為驅動力；為滾動阻力；為坡度阻力；為空氣阻力；為加速阻力；為電機轉矩；為變速器傳動比；為主減速器的傳動比；為汽車傳動系傳動效率；為輪胎滾動半徑；為整車整體質量；為重力加速度；為摩擦阻力系數(shù)；為道路坡度；為迎風面積；為空氣阻力系數(shù)；為空氣密度；為車輛爬坡速度；t為時間；為整車旋轉質量換算系數(shù)；為行駛加速度；

13、此時整車需求功率的表達式如下：

14、

15、式中：p為整車需求功率；n為電機轉速。

16、進一步的，所述根據(jù)所述判斷結果和所述工作模式，確定分配類別，具體包括：

17、若判斷結果為是，且工作模式為非純電模式，則分配類別為第一類分配；

18、若判斷結果為是，且工作模式為純電模式，則分配類別為第二類分配；

19、若判斷結果為否，且工作模式為非純電模式，則分配類別為第三類分配；

20、若判斷結果為否，且工作模式為純電模式，則分配類別為第四類分配；

21、其中，所述非純電模式包括氫電混動模式或氫燃料電池系統(tǒng)單獨驅動模式，所述純電模式為動力電池系統(tǒng)單獨驅動模式。

22、進一步的，所述根據(jù)所述分配類別和所述整車需求功率，獲取分配策略，具體包括：

23、當分配類別為第一類分配時，將整車需求功率與氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率、整車最大功率進行比較；其中整車最大功率=氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率+動力電池系統(tǒng)的最大功率；

24、若整車需求功率不大于氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率，則由氫燃料電池系統(tǒng)單獨為整車提供動力，動力電池系統(tǒng)功率為零，表達式如下：

25、

26、式中：為整車爬坡時間；為坡道長度；為動力電池最大脈沖電流放電時長；為氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率；為氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率；為動力電池系統(tǒng)功率；

27、若整車需求功率大于氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率且不大于整車最大功率時，則由氫燃料電池系統(tǒng)與動力電池系統(tǒng)共同為整車提供動力，表達式如下：

28、

29、式中：為動力電池額定電壓；為動力電池放電電流；為最大放電脈沖電流；為動力電池系統(tǒng)的最大功率；

30、完成整車需求功率與氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率、整車最大功率的比較后，獲取整車與前方上坡路段之間的距離以及整車車速，并計算整車行駛至前方上坡路段的時間，表達式如下：

31、

32、式中：為整車行駛至前方上坡路段的時間，為整車與前方上坡路段之間的距離，v為整車車速；

33、獲取當前氫燃料電池系統(tǒng)功率，并計算氫燃料電池系統(tǒng)加載到氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率的所需時間，表達式如下：

34、

35、式中：為氫燃料電池系統(tǒng)加載到氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率的所需時間；為當前氫燃料電池系統(tǒng)功率；為氫燃料電池系統(tǒng)升功率值；

36、根據(jù)氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率、動力電池系統(tǒng)功率和氫燃料電池系統(tǒng)加載到氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率的所需時間，對于氫燃料電池系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)進行控制。

37、進一步的，所述根據(jù)所述分配類別和所述整車需求功率，獲取分配策略，具體還包括：

38、當分配類別為第二類分配時，啟動氫燃料電池系統(tǒng)，獲取氫燃料電池系統(tǒng)啟動時長，并計算啟動距離，表達式如下：

39、

40、式中：為啟動距離，為氫燃料電池系統(tǒng)啟動時長；

41、根據(jù)啟動距離控制氫燃料電池系統(tǒng)的啟動，當氫燃料電池系統(tǒng)啟動后，執(zhí)行第一類分配對應的分配策略。

42、進一步的，所述根據(jù)所述分配類別和所述整車需求功率，獲取分配策略，具體還包括：

43、當分配類別為第三類分配時，將整車需求功率與氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率、動力電池系統(tǒng)的最大功率、整車最大功率進行比較；

44、其中，若氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率大于動力電池系統(tǒng)的最大功率，具體包括：

45、若整車需求功率不大于氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率時，由氫燃料電池系統(tǒng)單獨為整車提供動力，動力電池系統(tǒng)功率為零，表達式如下：

46、

47、若整車需求功率大于氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率且不大于整車最大功率時，由氫燃料電池系統(tǒng)與動力電池系統(tǒng)共同為整車提供動力，表達式如下：

48、

49、其中，若氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率不大于動力電池系統(tǒng)的最大功率，具體包括：

50、若整車需求功率不大于氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率時，由氫燃料電池系統(tǒng)單獨為整車提供動力，動力電池系統(tǒng)功率為零，表達式如下：

51、

52、若整車需求功率大于氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率且不大于動力電池系統(tǒng)的最大功率時，由動力電池系統(tǒng)單獨為整車提供動力，氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率為怠速功率，表達式如下；

53、

54、式中：為氫燃料電池系統(tǒng)怠速功率；

55、若整車需求功率大于動力電池系統(tǒng)的最大功率且不大于整車最大功率時，由氫燃料電池系統(tǒng)與動力電池系統(tǒng)共同為整車提供動力，表達式如下：

56、

57、完成整車需求功率與氫燃料電池系統(tǒng)的最大功率、動力電池系統(tǒng)的最大功率、整車最大功率的比較后，獲取當前氫燃料電池系統(tǒng)功率，并計算氫燃料電池系統(tǒng)加載到氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率的所需時間，表達式如下：

58、

59、根據(jù)氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率、動力電池系統(tǒng)功率和氫燃料電池系統(tǒng)加載到氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率的所需時間，對于氫燃料電池系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)進行控制。

60、進一步的，所述根據(jù)所述分配類別和所述整車需求功率，獲取分配策略，具體還包括：

61、當分配類別為第四類分配時，將整車需求功率與動力電池系統(tǒng)的最大功率、整車最大功率進行比較；

62、若整車需求功率不大于動力電池系統(tǒng)的最大功率，則由動力電池系統(tǒng)單獨為整車提供動力，氫燃料電池系統(tǒng)坡道需求功率為怠速功率，表達式如下；

63、

64、若整車需求功率大于動力電池系統(tǒng)的最大功率且不大于整車最大功率，由氫燃料電池系統(tǒng)與動力電池系統(tǒng)共同為整車提供動力，啟動氫燃料電池系統(tǒng)，獲取氫燃料電池系統(tǒng)啟動時長，并計算啟動距離，表達式如下：

65、

66、根據(jù)啟動距離控制氫燃料電池系統(tǒng)的啟動，當氫燃料電池系統(tǒng)啟動后，執(zhí)行第三類分配對應的分配策略。

67、第二方面，本發(fā)明提供了一種氫燃料電池整車爬坡工況下的能量管理裝置，包括：

68、計算模塊：用于獲取整車在前方上坡路段的道路坡度信息，根據(jù)所述道路坡度信息計算整車需求功率；

69、分類模塊：用于獲取整車爬坡時間和整車工作模式，判斷整車爬坡時間是否大于動力電池系統(tǒng)脈沖電流時間，根據(jù)判斷結果和所述整車工作模式，確定分配類別；

70、執(zhí)行模塊：用于根據(jù)所述分配類別和所述整車需求功率，確定能量分配策略。

71、第三方面，本發(fā)明提供了一種終端，包括處理器及存儲介質；

72、所述存儲介質用于存儲指令；

73、所述處理器用于根據(jù)所述指令進行操作以執(zhí)行根據(jù)第一方面所述方法的步驟。

74、第四方面，本發(fā)明提供了計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面所述方法的步驟。

75、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所達到的有益效果：

76、該氫燃料電池整車爬坡工況下的能量分配方法，通過獲取整車需求功率，而后根據(jù)整車爬坡時間以及整車的工作模式，將不同的爬坡工況分為不同的分配類別，并執(zhí)行對應的分配策略，從而對于不同的爬坡工況下的氫燃料電池系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)進行合理的功率分配，防止動力電池過快升溫進而限制動力電池系統(tǒng)輸出功率，確保了人員的駕駛體驗，同時保證了氫燃料電池系統(tǒng)以及動力電池系統(tǒng)的使用壽命。