CN111038337B - 一种燃料电池车的控制***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃料电池车的控制***及控制方法，该***在车载终端上设置向整车控制器传输信息的输出模块，通过该输出模块车载终端将定位获得的车辆的位置信息发送给整车控制器。进一步，整车控制器在基于该车辆的位置信息确定车辆进入室内的情况下，关闭车辆的燃料电池，并控制车辆进入纯电动行驶模式。基于本发明，可以减少甚至完全杜绝车辆在室内行驶时燃料电池开启定时排放氢气带来的安全隐患，提高行车安全性。

Description

一种燃料电池车的控制***及控制方法

技术领域

本发明涉及燃料电池车技术领域，更具体地说，涉及一种适应于进出室内的燃料电池车的控制***及控制方法。

背景技术

现有燃料电池车的控制策略主要针对室外的场景，而对需要出入室内的车辆并没有做特殊的控制要求。

然而，当车辆进入室内时开启的燃料电池会定时排放氢气，多辆燃料电池车运行，氢气积聚，对于相对封闭的室内就会存在氢气***的安全隐患。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种燃料电池车的控制***及控制方法。技术方案如下：

一种燃料电池车的控制***，所述***包括：整车控制器和车载终端，所述车载终端设置有向所述整车控制器传输信息的输出模块，所述输出模块通过CAN总线与所述整车控制器通信连接；

所述车载终端，用于定位车辆的位置信息，并通过所述输出模块将所述车辆的位置信息发送至所述整车控制器；

所述整车控制器，用于在基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内的情况下，关闭所述车辆的燃料电池，并控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

优选的，用于基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内的所述整车控制器，具体用于：

根据所述车辆的位置信息与所述车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算所述车辆与所述建筑物的相对距离；判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内范围的第一距离阈值；如果所述相对距离不大于所述第一距离阈值，确定所述车辆进入所述建筑物的室内。

优选的，所述控制器还用于：

判断所述车辆的实际荷电状态是否满足预设的需求荷电状态；如果所述实际荷电状态满足所述需求荷电状态，则执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

优选的，所述控制器还用于：

如果所述实际荷电状态不满足所述需求荷电状态，判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，所述第二距离阈值小于所述第一距离阈值；如果所述相对距离大于所述第二距离阈值，进行充电提示，以提示用户停车充电；在所述车辆不下电的情况下，停车、并控制所述车辆进入燃料电池向动力电池充电模式，直到所述车辆的新实际荷电状态满足所述需求荷电状态时，执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

优选的，所述控制器还用于：

如果所述相对距离不大于所述第二距离阈值，进行故障提示，以提示用户手动开启所述燃料电池，以使所述车辆进入燃料电池行驶模式。

一种燃料电池车的控制方法，所述方法应用于整车控制器，所述方法包括：

接收车载终端发送的车辆的位置信息，所述车载终端设置有向所述整车控制器传输信息的输出模块，所述输出模块通过CAN总线与所述整车控制器通信连接，所述车辆的位置信息是所述车载终端定位获得、并通过所述输出模块发送的；

在基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内的情况下，关闭所述车辆的燃料电池，并控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

优选的，所述基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内，包括：

根据所述车辆的位置信息与所述车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算所述车辆与所述建筑物的相对距离；

判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内范围的第一距离阈值；

如果所述相对距离不大于所述第一距离阈值，确定所述车辆进入所述建筑物的室内。

优选的，所述方法还包括：

判断所述车辆的实际荷电状态是否满足预设的需求荷电状态；

如果所述实际荷电状态满足所述需求荷电状态，则执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

优选的，所述方法还包括：

如果所述实际荷电状态不满足所述需求荷电状态，判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，所述第二距离阈值小于所述第一距离阈值；

如果所述相对距离大于所述第二距离阈值，进行充电提示，以提示用户停车充电；

在所述车辆不下电的情况下，停车、并控制所述车辆进入燃料电池向动力电池充电模式，直到所述车辆的新实际荷电状态满足所述需求荷电状态时，执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

优选的，所述方法还包括：

如果所述相对距离不大于所述第二距离阈值，进行故障提示，以提示用户手动开启所述燃料电池，以使所述车辆进入燃料电池行驶模式。

以上本发明提供的燃料电池车的控制***，在车载终端上设置向整车控制器传输信息的输出模块，通过该输出模块车载终端将定位获得的车辆的位置信息发送给整车控制器。进一步，整车控制器在基于该车辆的位置信息确定车辆进入室内的情况下，关闭车辆的燃料电池，并控制车辆进入纯电动行驶模式。基于本发明，可以减少甚至完全杜绝车辆在室内行驶时燃料电池开启定时排放氢气带来的安全隐患，提高行车安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有车载终端与整车控制器的通信示意图；

图2为燃料电池供氢子***的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的燃料电池车的控制***的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的纯电动行驶模式的示意图；

图5为本发明实施例提供的建筑物示意图；

图6为本发明实施例提供的另一建筑物示意图；

图7为本发明实施例提供的燃料电池向动力电池充电模式的示意图；

图8为本发明实施例提供的燃料电池行驶模式的示意图；

图9为本发明实施例提供的燃料电池车的控制方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

相关术语解释：

燃料电池：一种电化学能量转换装置，能够将反应物(燃料和氧化剂)中的化学能直接转化为电能。本发明实施例中的燃料电池主要指氢燃料电池。

整车控制器:VCU，主要用于车辆动力***的协调与控制。

车载终端：能够将车辆的定位信息、CAN总线信息、故障信息通过GPRS/WIFI网络等发送到远程监控中心的数据服务器。参见图1所示的现有车载终端与整车控制器的通信方式。车载终端主要包含：电源处理及转换模块、卫星定位模块、通讯及接口模块、数据存储模块。其中，通讯及接口模块既支持GPRS/WIFI通讯，又支持CAN总线通讯。VCU将整车及关键零部件信息通过CAN总线上传车载终端，车载终端将定位的位置信息及从VCU获取的整车参数通过GPRS/WIFI上传服务器。目前，VCU与车载终端的通讯传输是单向的，车载终端只能获取VCU上传的信息，无法向VCU传输信息。

荷电状态：SOC，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值。

氢气极易燃烧，当氢气体积占混合气体总体积比为4.1％～75％时，便达到了氢气的***极限。参见图2所示的燃料电池供氢子***。为保证燃料电池循环回路中氢气纯度，整车运行过程中需要按照一定的策略将氢气循环回路中的氢气排出车外，此部分氢气来源于燃料电池堆中未反应的氢气。目前排氢开关阀主要是定时开启使氢气排出车外。

现有燃料电池车的控制策略的应用场景主要是在室外，针对需要出入室内的车辆没有做特殊的控制要求。现有燃料电池车的控制策略如下：

整车启动或运行时，会根据动力电池SOC、整车需求功率、车速及燃料电池自身状态等进行判断是否需要开启燃料电池。目前策略要求燃料电池一旦开启后不建议关闭，除非燃料电池报故障或者动力电池SOC高于设定阈值X(此阈值设置一般较高，若设置较低，会导致燃料电池频繁启停)。燃料电池允许启停次数一般1小时几次，更频繁的开机/关机会导致燃料电池电堆性能的提前衰退。

因此，对于目前控制策略的燃料电池车进入室内，除了在进入室内的此段时间刚好满足动力电池SOC高于设定阈值X进入纯电动运行模式，否则燃料电池都会运行，都会有氢气定时排放到室内，增加安全隐患。

对于进出室内(室内包含以下场景：厂房、车间等相对封闭、不露天的地方)的燃料电池车，若车辆在室内运行时开启燃料电池，整车会定时排出氢气。而室内是相对封闭的空间，多辆燃料电池车运行，氢气积聚，便有发生***的风险。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种燃料电池车的控制***，该***的结构示意图如图3所示，包括：

整车控制器10和车载终端20，车载终端20设置有向整车控制器10传输信息的输出模块201，输出模块201通过CAN总线与整车控制器10通信连接。

车载终端20，用于定位车辆的位置信息，并通过输出模块201将车辆的位置信息发送至整车控制器10。

整车控制器10，用于在基于车辆的位置信息确定车辆进入室内的情况下，关闭车辆的燃料电池，并控制车辆进入纯电动行驶模式。

本发明实施例在现有车载终端20的基础上，增加输出模块201。整车只要接通低压电，车载终端20实时定位车辆位置，并将定位获得的位置信息通过输出模块201、CAN总线传输给整车控制器10。

进一步，整车控制器10中预先存储有建筑物的位置信息，基于该车辆的位置信息进行MAP查询，以确定车辆所在的位置点是否位于建筑物的室内。

需要说明的是，车辆进入纯电动行驶模式行驶至室内目的地的过程中，整车控制器10控制车辆最大速度不超过车速限值，车速限值可以根据动力电池的放电功率能力标定。图4给出一种纯电动行驶模式的示例。

在实际应用中，用于基于车辆的位置信息确定车辆进入室内的整车控制器10，具体用于：

根据车辆的位置信息与车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算车辆与建筑物的相对距离；判断相对距离是否大于预设的表征进入室内范围的第一距离阈值；如果相对距离不大于第一距离阈值，确定车辆进入建筑物的室内。

参见图5所示的建筑物示意图。A为建筑物的中心位置，L₁为表征进入室内范围的第一距离阈值，根据车辆的位置信息和车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算车辆与建筑物中心点的相对距离L。

如果L≤L₁则表示车辆进入建筑物的室内，此时可以关闭车辆的燃料电池，并控制车辆进入纯电动行驶模式。如果L>L₁则表示车辆位于建筑物的室外，此时可以按照现有的控制策略正常运行车辆。

需要说明的是，可以针对车辆预先设置至少一个需要进入室内的建筑物，还可以通过MAP查询位于车辆所在位置点附近的各个建筑物作为需要进入室内的建筑物，本实施例对于车辆需要进入室内的建筑物的确定方式不做限定。

进一步，为保证纯电动行驶模式的正常运行，本发明实施例中控制器还用于：

判断车辆的实际荷电状态是否满足预设的需求荷电状态；如果实际荷电状态满足需求荷电状态，则执行控制车辆进入纯电动行驶模式。

本发明实施例中，需求荷电状态可以至少通过整车质量(固定值，按照平时最大的质量)、车速(固定值，按照室内允许的最大车速)来确定。当然，为提高需求荷电状态的准确性，还可以综合表征进入室内范围的第一距离阈值和/或以下表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值来确定，本发明实施例对此不做限定。

更进一步的，为保障动力电池的正常运行，本发明实施例中控制器还用于：

如果实际荷电状态不满足需求荷电状态，判断相对距离是否大于预设的表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，第二距离阈值小于第一距离阈值；如果相对距离大于第二距离阈值，进行充电提示，以提示用户停车充电；在车辆不下电的情况下，停车、并控制车辆进入燃料电池向动力电池充电模式，直到车辆的新实际荷电状态满足需求荷电状态时，执行控制车辆进入纯电动行驶模式。

参见图6所示的建筑物示意图。A为建筑物的中心位置，L₁为表征进入室内范围的第一距离阈值，L₂为表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，根据车辆的位置信息和车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算车辆与建筑物中心点的相对距离L。

如果L₂＜L≤L₁则表示车辆进入室内允许停车充电范围，此时可以通过仪表产生充电提示，以提示整车控制器10将停车对动力电池充电。整车控制器10在车辆不断电的情况下，控制车辆停止、并控制燃料电池向动力电池充电。直至燃料电池的新实际荷电状态满足需求荷电状态时，再关闭燃料电池，使车辆进入纯电动行驶模式行驶至室内目的地，同时控制车辆最大速度不超过车速限值。图7给出一种燃料电池向动力电池充电模式的示例。

再进一步的，为解决因动力电池故障或其他非正常原因导致车辆无法以纯电动行驶模式离开室内的问题，本发明实施例中控制器还用于：

如果相对距离不大于第二距离阈值，进行故障提示，以提示用户手动开启燃料电池，以使车辆进入燃料电池行驶模式。

本发明实施例中，如果车辆在不允许停车充电范围内时就出现动力电池剩余容量不足，这就很可能出现动力电动故障或其他非正常原因的故障，此时整车报警提示，可以由司机手动开启燃料电池行驶模式，以保证整车能够运行。图8给出一种燃料电池行驶模式的示例。

本发明实施例提供的燃料电池车的控制***，可以减少甚至完全杜绝车辆在室内行驶时燃料电池开启定时排放氢气带来的安全隐患，提高行车安全性。

基于上述实施例提供的燃料电池车的控制***，本发明实施例还提供一种燃料电池车的控制方法，该方法的流程图如图9所示，包括如下步骤：

S10，接收车载终端发送的车辆的位置信息，车载终端设置有向整车控制器传输信息的输出模块，输出模块通过CAN总线与整车控制器通信连接，车辆的位置信息是车载终端定位获得、并通过输出模块发送的。

S20，在基于车辆的位置信息确定车辆进入室内的情况下，关闭车辆的燃料电池，并控制车辆进入纯电动行驶模式。

可选的，步骤S20中“基于车辆的位置信息确定车辆进入室内”，包括：

根据车辆的位置信息与车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算车辆与建筑物的相对距离；

判断相对距离是否大于预设的表征进入室内范围的第一距离阈值；

如果相对距离不大于第一距离阈值，确定车辆进入建筑物的室内。

可选的，上述方法还包括：

判断车辆的实际荷电状态是否满足预设的需求荷电状态；

如果实际荷电状态满足需求荷电状态，则执行步骤S20中“控制车辆进入纯电动行驶模式”。

可选的，上述方法还包括：

如果实际荷电状态不满足需求荷电状态，判断相对距离是否大于预设的表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，第二距离阈值小于第一距离阈值；

如果相对距离大于第二距离阈值，进行充电提示，以提示用户停车充电；

在车辆不下电的情况下，停车、并控制车辆进入燃料电池向动力电池充电模式，直到车辆的新实际荷电状态满足需求荷电状态时，执行步骤S20中“控制车辆进入纯电动行驶模式”。

可选的，上述方法还包括：

如果相对距离不大于第二距离阈值，进行故障提示，以提示用户手动开启燃料电池，以使车辆进入燃料电池行驶模式。

本发明实施例提供的燃料电池车的控制方法，可以减少甚至完全杜绝车辆在室内行驶时燃料电池开启定时排放氢气带来的安全隐患，提高行车安全性。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种燃料电池车的控制***，其特征在于，所述***包括：整车控制器和车载终端，所述车载终端设置有向所述整车控制器传输信息的输出模块，所述输出模块通过CAN总线与所述整车控制器通信连接；

所述车载终端，用于定位车辆的位置信息，并通过所述输出模块将所述车辆的位置信息发送至所述整车控制器；

所述整车控制器，用于在基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内的情况下，关闭所述车辆的燃料电池，并控制所述车辆进入纯电动行驶模式；

用于基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内的所述整车控制器，具体用于：

根据所述车辆的位置信息与所述车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算所述车辆与所述建筑物的相对距离；判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内范围的第一距离阈值；如果所述相对距离不大于所述第一距离阈值，确定所述车辆进入所述建筑物的室内。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述控制器还用于：

判断所述车辆的实际荷电状态是否满足预设的需求荷电状态；如果所述实际荷电状态满足所述需求荷电状态，则执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述控制器还用于：

如果所述实际荷电状态不满足所述需求荷电状态，判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，所述第二距离阈值小于所述第一距离阈值；如果所述相对距离大于所述第二距离阈值，进行充电提示，以提示用户停车充电；在所述车辆不下电的情况下，停车、并控制所述车辆进入燃料电池向动力电池充电模式，直到所述车辆的新实际荷电状态满足所述需求荷电状态时，执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述控制器还用于：

如果所述相对距离不大于所述第二距离阈值，进行故障提示，以提示用户手动开启所述燃料电池，以使所述车辆进入燃料电池行驶模式。

5.一种燃料电池车的控制方法，其特征在于，所述方法应用于整车控制器，所述方法包括：

接收车载终端发送的车辆的位置信息，所述车载终端设置有向所述整车控制器传输信息的输出模块，所述输出模块通过CAN总线与所述整车控制器通信连接，所述车辆的位置信息是所述车载终端定位获得、并通过所述输出模块发送的；

在基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内的情况下，关闭所述车辆的燃料电池，并控制所述车辆进入纯电动行驶模式；

所述基于所述车辆的位置信息确定所述车辆进入室内，包括：

根据所述车辆的位置信息与所述车辆需要进入室内的建筑物的位置信息计算所述车辆与所述建筑物的相对距离；

判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内范围的第一距离阈值；

如果所述相对距离不大于所述第一距离阈值，确定所述车辆进入所述建筑物的室内。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述车辆的实际荷电状态是否满足预设的需求荷电状态；

如果所述实际荷电状态满足所述需求荷电状态，则执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述实际荷电状态不满足所述需求荷电状态，判断所述相对距离是否大于预设的表征进入室内允许停车充电范围的第二距离阈值，所述第二距离阈值小于所述第一距离阈值；

如果所述相对距离大于所述第二距离阈值，进行充电提示，以提示用户停车充电；

在所述车辆不下电的情况下，停车、并控制所述车辆进入燃料电池向动力电池充电模式，直到所述车辆的新实际荷电状态满足所述需求荷电状态时，执行所述控制所述车辆进入纯电动行驶模式。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果所述相对距离不大于所述第二距离阈值，进行故障提示，以提示用户手动开启所述燃料电池，以使所述车辆进入燃料电池行驶模式。

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