具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在现有技术中，每当车辆需要动力时，动力可以源自于氢燃料电池或至少一个电池，但目前没有实施较为合理的发电策略，致使氢燃料电池的使用寿命较低，同时，对车辆的供电需求的供电效率也较低。

同时，现有的氢燃料电池的控制系统，并未考虑到动力汽车在行驶过程中，基于动力汽车的油门踏板等实际工况而产生的电池瞬间功率请求，进而导致对车辆的供电需求的供电效率也较低，无法满足车辆的实际需求

为此，本发明提供了一种车辆中的氢燃料电池的控制系统，为了便于理解，请参阅图1，本申请提供的一种车辆中的氢燃料电池的控制系统，包括：电池管理单元100、电池组200、氢燃料电池单元300和车辆控制单元400；

电池管理单元100与电池组200连接，电池管理单元100用于获取电池组200的剩余电量和瞬时请求电量，还用于当电池组200的剩余电量低于预设电量时，则生成充电指示信号；

需要说明的是，电池组200包括至少一个动力电池，一般示例中，电池组200为10个单体动力电池串联组成，电池管理单元100简称为BMS，英文全称为Battery ManagementSystem，其具体可以实现以下功能：(1)对整个电池组200的总电压测量；(2)单体动力电池的压力测量；(3)测量电池组200的荷电状态(State ofCharge，即SOC)，即电池剩余电量；(4)测量电池组200的充放电状态，从而可以得出瞬时请求电量。其中，瞬时请求电量主要是由于当电动汽车行驶时，车辆的驾驶员所请求的瞬时功率的总量，例如基于车辆的油门踏板和刹车踏板，即节气门以及汽车实际工况的瞬时功率请求，而这些功率请求由电池管理单元100反映为瞬时请求电量。

当电池组200的剩余电量低于预设电量时，则说明无法满足车辆对电能的需求，同时，如果电池组200的剩余电量过低，也会影响到电池组200的使用寿命，因此，需要生成充电指示信号，以进行充电。

车辆控制单元400的第一端与车辆的制动系统50连接，车辆控制单元400的第二端分别与电池管理单元100和氢燃料电池单元300连接，车辆控制单元400用于切换电池组200或氢燃料电池单元300为车辆的制动系统50提供电能，还用于接收电池管理单元100获取的充电指示信号，还用于将充电指示信号传输给氢燃料电池单元300；

需要说明的是，车辆控制单元400简称为VCU，英文全称为Vehicle Control Unit。

在一般示例中，车辆控制单元400还用于接收车辆的制动系统50给到的功率请求，并通过CAN报文的形式发送瞬时功率请求给电池管理单元100，从而得到瞬时请求电量。

氢燃料电池单元300包括燃料电池控制模块301、DC-DC转换器302和氢燃料电池堆303，燃料电池控制模块301的第一端分别与电池管理单元100和车辆控制单元400连接，燃料电池控制模块301的第二端与氢燃料电池堆303连接，氢燃料电池堆303通过DC-DC转换器302与电池组200连接；

需要说明的是，燃料电池控制模块301简称为FCCU，英文全称为Fuel cellControl Unit。

DC-DC转换器302用于将氢燃料电池堆303输出的第一电压转换为适用于电池组200的第二电压；

可以理解的是，DC-DC转换器302为直流-直流转换器，在本实施例中，氢燃料电池堆303输出的电压不能直接应用于电池组200，因此，在一般示例中，需要对氢燃料电池堆303输出的电压进行降压，以得出适用于电池组200的电压，以供电池组200正常使用。

燃料电池控制模块301用于接收车辆控制单元400传输的充电指示信号和电池管理单元100传输的瞬时请求电量，还用于根据充电指示信号和/或瞬时请求电量确定氢燃料电池堆303提供给电池组200的充电功率，以使得电池组200的剩余电量充电至预设电量。

需要说明的是，当燃料电池控制模块301接收到充电指示信号后，可以发起向氢燃料电池堆303发起供电请求，同时，充电指示信号包括得到电池组200的剩余电量和预设电量，因此，燃料电池控制模块301根据充电指示信号和/或瞬时请求电量确定氢燃料电池堆303提供给电池组200的充电功率的方式有以下两种情况：1)当存在瞬时请求电量的情况下，则根据电池组200的剩余电量与瞬时请求电量之和确定氢燃料电池堆303提供给电池组200的充电功率；2)当不存在瞬时请求电量(即为0)的情况下，则根据电池组200的剩余电量确定氢燃料电池堆303提供给电池组200的充电功率。通过以上两种确定充电功率的方式可以使得电池组200的剩余电量充电至预设电量，以保证电池组200的正常使用，并满足车辆所需要的电能。

在本实施例中，基于考虑到车辆的实时工况，通过电池管理单元100获取电池组200的剩余电量以及瞬时请求电量，当剩余电量低于预设电量时，则生成充电指示信号发送至车辆控制单元400，并由燃料电池控制模块301通过接收车辆控制单元400传输的充电指示信号和电池管理单元100传输的瞬时请求电量确定氢燃料电池堆303提供给电池组200的充电功率，以使得电池组200的剩余电量充电至预设电量，从而可以有效地为电池组200进行充电，提高了对车辆的供电需求的供电效率，满足车辆对电能的需求。

同时，通过充电指示信号和瞬时请求电量确定氢燃料电池堆303提供给电池组200的充电功率，以获得合理的供电策略，可以实现有效供电，提高了氢燃料电池堆303的使用寿命。

另外，本实施例是将燃料电池控制模块301与车辆控制单元400进行物理分离，可以彼此独立运行，从而确保燃料电池控制模块301安全控制氢燃料电池。

进一步地，预设电量为电池组200的额定容量的40％-65％。

需要说明的是，在一般示例中，预设电量为电池组200的额定容量的50％。

进一步地，车辆控制单元400还用于获取车辆的制动系统50的制动信息，还用于基于制动信息确定车辆的实时需求功率，制动信息包括油门踏板开度值、制动踏板开度值、车辆行驶速度和电机转速。

需要说明的是，在获取车辆的制动系统50中的油门踏板开度值、制动踏板开度值、车辆行驶速度和电机转速后，则根据油门踏板开度值和车辆行驶速度(由车速查表得到)可以得到车辆的驱动扭矩，同时，由制动踏板开度值得出制动情况下的电机制动扭矩，将车辆的驱动扭矩与电机制动扭矩进行加和得到驾驶员的需求扭矩，再由驾驶员的需求扭矩和电机转速计算得到车辆的实时需求功率，具体计算公式如下：

P＝T×N/9550

式中，P表示车辆的实时需求功率，T表示驾驶员的需求扭矩，N表示电机转速。

通过获得到实时需求功率后，基于实时需求功率可以对氢燃料电池堆303和电池组200之间的能量分配策略起到参考价值，从而提供氢燃料电池堆303和电池组200的使用寿命。

进一步地，燃料电池控制模块301用于获取氢燃料电池堆303的发电功率和供电功率，还用于根据氢燃料电池堆303的发电功率确定氢燃料电池堆303的功率上升曲线图，还用于根据氢燃料电池堆303的供电功率确定氢燃料电池堆303的功率下降曲线图；还用于根据功率上升曲线图和功率下降曲线图分别确定氢燃料电池堆303的发电响应时间和供电响应时间。

需要说明的是，功率上升曲线图和功率下降曲线图具有时序性，其中，功率上升曲线图和功率下降曲线图可以表明氢燃料电池堆303和电池组200的功率分配比，通过功率上升曲线图和功率下降曲线图可以得出氢燃料电池堆303随时间变化的实际输送的功率，进而可以作为依据设定功率输送策略，改善氢燃料电池堆303的使用寿命。

具体表现为，假设电池组200设有0～100％的充电容量，则当电池组200的剩余电量为0～20％时，则氢燃料电池堆303选择最大的供电功率；

当电池组200的剩余电量为80％以上时，则氢燃料电池堆303选择关闭，暂停对电池组200的供电；

当电池组200的剩余电量为20～80％时，可以将这一区间均分为小功率区间、中等功率区间和大功率区间，例如：20～40％为小功率区间，40～60％为中等功率区间，60～80％为大功率区间。而氢燃料电池堆303根据上述各个区间可以选取最佳的供电功率与发电功率，从而使得既可以让电池组200的剩余电量可以达到预设电量，即满足整车的电量需求以及车辆行驶过程中的瞬时请求电量，同时，还可以实现供电功率与发电功率达到平衡，使氢燃料电池单元300在满足整车动力需求的情况下工作在高效率区，提高氢燃料电池汽车续航里程，并减少氢燃料电池单元300的功率调整频率，延长氢燃料电池单元300的使用寿命。

同时，通过设定目标功率，在功率上升曲线图和功率下降曲线图中，可以得出从0到达目标功率的响应时间，而响应时间也可以作为氢燃料电池堆303的使用寿命的表征量之一。

以下为应用本实施例中提供的车辆中的氢燃料电池的控制系统的控制方法，为了方便理解，请参阅图2，本实施例提供的控制方法，包括以下步骤：

S1、切换至电池组为车辆的制动系统提供电能；

S2、获取电池组的剩余电量和瞬时请求电量，当电池组的剩余电量低于预设电量时，则生成充电指示信号；

S3、根据充电指示信号和/或瞬时请求电量确定氢燃料电池堆提供给电池组的充电功率，以使得电池组的剩余电量充电至预设电量；

S4、通过氢燃料电池堆根据步骤S3所确定的充电功率确定提供给电池组的输出功率，向DC-DC转换器发送工作请求，通过DC-DC转换器将氢燃料电池堆输出的第一电压转换为适用于电池组的第二电压。

需要说明的是，根据充电指示信号和/或瞬时请求电量确定氢燃料电池堆提供给电池组的充电功率的方式有以下两种情况：1)当存在瞬时请求电量的情况下，则根据电池组的剩余电量与瞬时请求电量之和确定氢燃料电池堆提供给电池组的充电功率；2)当不存在瞬时请求电量(即为0)的情况下，则根据电池组的剩余电量确定氢燃料电池堆提供给电池组的充电功率。通过以上两种确定充电功率的方式可以使得电池组的剩余电量充电至预设电量，以保证电池组的正常使用，并满足车辆所需要的电能。

在本实施例中，基于考虑到车辆的实时工况，获取电池组的剩余电量以及瞬时请求电量，并由充电指示信号和瞬时请求电量确定氢燃料电池堆提供给电池组的充电功率，以使得电池组的剩余电量充电至预设电量，从而可以有效地为电池组进行充电，提高了对车辆的供电需求的供电效率，满足车辆对电能的需求。

同时，通过充电指示信号和瞬时请求电量确定氢燃料电池堆提供给电池组的充电功率，以获得合理的供电策略，可以实现有效供电，提高了氢燃料电池堆的使用寿命。

本发明还提供了一种电动汽车，包括如上述实施例中的车辆中的氢燃料电池的控制系统。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。