具体实施方式

本发明实施例通过提供一种燃料电池汽车能量分配方法及系统，解决了现有技术根据油门踏板、刹车踏板的开度以及车速来计算整车需求功率动态响应差的技术问题。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

如图1所示，本实施例的燃料电池汽车能量分配方法，包括：

步骤S10，判断是否接收到燃料电池汽车的油门踏板状态信号和刹车踏板状态信号；

步骤S20，若接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号中的其中一个，则将接收到的状态信号作为已知状态信号，获取已知状态信号中的踏板开度以及当前车速；

步骤S21，获取当前车速对应的第一需求功率、踏板开度对应的第二需求功率及燃料电池汽车的整车实际输出功率；

步骤S22，对第一需求功率及整车实际输出功率进行第一PID控制得到第三需求功率，对第二需求功率及整车实际输出功率进行第二PID控制得到第四需求功率；

步骤S23，对第三需求功率及第四需求功率进行加权求和，得到燃料电池汽车的整车需求功率；

步骤S30，根据整车需求功率确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率。

步骤S20中，若接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号中的其中一个，代表仅接收到油门踏板状态信号或仅接收到刹车踏板状态信号。接收到油门踏板状态信号则代表驾驶员踩踏了油门踏板，接收到刹车踏板状态信号则代表驾驶员踩踏了刹车踏板，若仅接收到油门踏板状态信号，则已知状态信号为油门踏板状态信号，已知状态信号中的踏板开度为油门踏板状态信号中的油门踏板开度；若仅接收到刹车踏板状态信号，则已知状态信号为刹车踏板状态信号，已知状态信号中的踏板开度为刹车踏板状态信号中的刹车踏板开度。

步骤S21中，可根据试验标定构建车速与第一需求功率一一对应的表，构建油门踏板开度或刹车踏板开度与第二需求功率一一对应的表，这两个表可调整。

步骤S22中，第三需求功率为考虑车速这一参数得到的整车需求功率，第四需求功率为考虑油门踏板开度或刹车踏板开度这一参数得到的整车需求功率。由于PID控制的输入考虑了整车实际输出功率，则第三需求功率和第四需求功率均接近整车实际输出功率。

步骤S23中，对第三需求功率及第四需求功率进行加权求和，得到整车需求功率，可包括：Psp为整车需求功率，Wp为第四需求功率的权重，Psp_ap为第四需求功率，Wv为第三需求功率，Psp_vp为第三需求功率，Wp和Wv可根据试验进行调整。这样可根据步骤S341～S343实现根据当前车速以及油门踏板开度计算整车需求功率，或者根据当前车速以及刹车踏板开度计算整车需求功率，得到的整车需求功率更加合理。

本实施例在根据当前车速以及油门踏板开度或当前车速以及刹车踏板开度计算整车需求功率的过程中，未将车速划分为多个区间，通过前馈加PID反馈控制得到整车需求功率，动态响应性能更好且可保持较高的稳定性。

本实施例还可仅根据油门踏板开度计算整车需求功率，如整车需求功率与油门踏板开度成正比，但当汽车车速较快时，如已经达到100km/h，若油门踏板的踩踏深度还有80％，仅根据油门踏板开度确定的整车需求功率会增大，导致车速进一步提高，会增加安全风险，说明此时仅根据油门踏板开度确定的整车需求功率是不合理的。而本实施例在确定整车需求功率时考虑了当前车速，避免了汽车车速较快时整车需求功率导致车速进一步提高的情况，有利于降低安全风险。

在确定整车需求功率之后，本实施例根据动力电池的SOC以及整车的功率需求确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率，使动力电池的SOC处在合理的区间。为此，步骤S30包括：获取动力电池的SOC；根据动力电池的SOC以及整车需求功率确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率。

容易想到，步骤S10的判断结果除了仅接收到油门踏板状态信号或仅接收到油门踏板状态信号之外，还包括同时接收到油门踏板状态信号和刹车踏板状态信号、既未接收到油门踏板状态信号也未接收到刹车踏板状态信号这两种，还需在上述两种情况下确定整车需求功率。为此，步骤S10之后、步骤S30之前，本实施例的燃料电池汽车能量分配方法还包括：

若接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号，则将整车需求功率定为零；

若未接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号，则将整车需求功率定为上一次计算得到的需求功率。

汽车行驶过程中，存在驾驶员误操作同时踩踏油门踏板和刹车踏板的情况，驾驶员的驾驶意图不确定，传统方法在上述情况下无法给出合理的整车需求功率，可能会使车辆的驾驶状态朝着与驾驶意图相反的方向改变，存在安全隐患。若接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号则代表驾驶员同时踩踏了油门踏板和刹车踏板。本实施例在驾驶员同时踩踏油门踏板和刹车踏板的情况下，将燃料电池汽车的整车需求功率定为零，相当于基本不再提供输出功率，从而基本不会改变车辆的驾驶状态，不会使车辆的驾驶状态朝着与驾驶员的驾驶意图相反的方向改变，消除了整车需求功率确定不合理带来的安全隐患。

对于未接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号这一情况，由于此时驾驶员既未踩踏油门踏板、也未踩踏刹车踏板，驾驶员的驾驶意图不明，贸然改变整车需求功率可能会导致安全隐患，本实施例在这种情况下保持整车需求功率定为上一时刻的需求功率，可使车辆的驾驶状态保持连续，避免突然改变车辆的驾驶状态造成的隐患。其中，整车需求功率一般是周期性确定的，上一次计算得到的需求功率可为上一个周期确定的整车需求功率。

本实施例中，根据动力电池的SOC以及整车需求功率确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率，包括：获取动力电池的荷电状态最大值、荷电状态最小值及燃料电池的额定输出功率、怠速功率；根据SOC、整车需求功率、荷电状态最大值、荷电状态最小值、额定输出功率及怠速功率，确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率。

具体的，根据SOC、整车需求功率、荷电状态最大值、荷电状态最小值、额定输出功率及怠速功率，确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率，包括：

若整车需求功率大于等于额定输出功率、SOC大于等于荷电状态最大值，此时动力电池需要放电，需要燃料电池和动力电池同时输出功率，则将燃料电池的输出功率定为额定输出功率，将动力电池的输出功率定为动力电池的额定放电功率，整车实际输出功率为额定输出功率与额定放电功率的和；

若整车需求功率大于等于燃料电池的怠速功率且小于额定输出功率、SOC大于等于荷电状态最大值，此时动力电池需要放电，则将动力电池的输出功率定为额定放电功率，比较整车需求功率与额定放电功率的大小；若整车需求功率不大于额定放电功率，说明仅依靠动力电池的输出功率已能满足整车需求功率，则将燃料电池的输出功率定为燃料电池的怠速功率，此时整车实际输出功率为燃料电池的怠速功率与额定放电功率的和；若整车需求功率大于额定放电功率，说明仅依靠动力电池的输出功率无法满足整车需求功率，需要燃料电池也输出功率，则将燃料电池的输出功率定为整车需求功率减去额定放电功率的差值，此时整车实际输出功率为整车需求功率；

若整车需求功率大于等于零且小于怠速功率、SOC大于等于荷电状态最大值，此时动力电池需要放电，则将燃料电池的输出功率定为怠速功率，将动力电池的输出功率定为额定放电功率，整车实际输出功率为怠速功率与额定放电功率的和；

若整车需求功率大于等于额定输出功率、SOC大于等于荷电状态最小值且小于荷电状态最大值，说明动力电池SOC处在合理区间，需要燃料电池和动力电池同时输出功率，则将燃料电池的输出功率定为额定输出功率，将动力电池的输出功率定为整车需求功率减去额定输出功率的差值，整车实际输出功率为整车需求功率；

若整车需求功率大于等于怠速功率且小于额定输出功率、SOC大于等于荷电状态最小值且小于荷电状态最大值，说明动力电池SOC处在合理区间，则将燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率按照比例确定，具体包括Pfc＝Prate/(Prate+Pdisch)*Psp、Pbat＝Pdisch/(Prate+Pdisch)*Psp，其中Pfc为燃料电池的输出功率，Prate为燃料电池的额定输出功率，Pdisch为动力电池的额定放电功率，Psp为整车需求功率，Pbat为动力电池的输出功率，此时整车实际输出功率为整车需求功率；

若整车需求功率大于等于零且小于怠速功率、SOC大于等于荷电状态最小值且小于荷电状态最大值，说明动力电池SOC处在合理区间，则将燃料电池的输出功率定为怠速功率，将动力电池的输出功率定为整车需求功率减去怠速功率的差值，因为仅怠速功率便可满足整车需求功率，此时整车需求功率减去怠速功率的差值必定小于零，以怠速功率减去整车需求功率的差值为充电功率对动力电池进行充电，整车实际输出功率为怠速功率减去动力电池充电功率的差值，即整车需求功率；

若整车需求功率大于等于额定输出功率、SOC小于荷电状态最小值，此时动力电池需要充电，则将燃料电池的输出功率定为额定输出功率，将动力电池的输出功率定为负的额定放电功率，即以额定放电功率为充电功率对动力电池进行充电，由于燃料电池的输出功率需优先满足动力电池的充电，则整车实际输出功率为燃料电池的额定输出功率减去动力电池额定放电功率的差值，必定小于整车需求功率；

若整车需求功率大于等于怠速功率且小于额定输出功率、SOC小于荷电状态最小值，此时动力电池需要充电，燃料电池的输出功率需优先满足动力电池的充电，则将动力电池的输出功率定为负的额定放电功率，即以额定放电功率为充电功率对动力电池进行充电，比较整车需求功率加上额定放电功率的和与额定输出功率的大小；若整车需求功率加上额定放电功率的和大于额定输出功率，说明额定输出功率在满足动力电池的充电后无法满足整车需求功率，则只能将燃料电池的输出功率定为额定输出功率，此时整车实际输出功率为额定输出功率减去额定放电功率的的差值；若整车需求功率加上额定放电功率的和不大于额定输出功率，说明额定输出功率在满足动力电池的充电后还能满足整车需求功率，则将燃料电池的输出功率定为额定放电功率与整车需求功率的和，此时整车实际输出功率为整车需求功率；

若整车需求功率大于等于零且小于怠速功率、SOC小于荷电状态最小值，此时动力电池需要充电，则将燃料电池的输出功率定为怠速功率，将动力电池的输出功率定为负的额定放电功率，由于怠速功率需优先满足动力电池的充电，此时整车实际输出功率为怠速功率减去额定放电功率的差值；

若整车需求功率小于零、SOC大于等于荷电状态最大值，则将燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率均定为零；

若整车需求功率小于零、SOC大于等于荷电状态最小值且小于荷电状态最大值，则将燃料电池的输出功率定为零，获取整车需求功率的绝对值与额定放电功率中的较小值；在SOC达到荷电状态最大值之前将动力电池的输出功率定为负的较小值；

若整车需求功率小于零、SOC小于荷电状态最小值，则将燃料电池的输出功率定为零，在SOC达到荷电状态最小值之前将动力电池的输出功率定为负的额定放电功率。

其中，整车需求功率大于等于零会出现在仅接收到油门踏板状态信号及仅接收刹车踏板状态信号的情况下，但整车需求功率小于零仅会出现在仅接收刹车踏板状态信号的情况下。整车需求功率小于零时，需要动力电池对制动能量进行回收并将燃料电池系统关闭，而将燃料电池的输出功率定为零代表将燃料电池系统关闭。整车需求功率小于零时存在三种情况：SOC大于等于荷电状态最大值，为保证动力电池健康，此时不能给动力电池充电，制动能量让刹车片消耗；SOC大于等于荷电状态最小值且小于荷电状态最大值，此时以整车需求功率及额定放电功率中的较小值为充电功率对动力电池充电，可避免将动力电池充爆；SOC小于荷电状态最小值，为保证动力电池健康，需快速将SOC提高到荷电状态最小值，此时以额定放电功率为充电功率对动力电池充电，可快速将SOC提高到荷电状态最小值。

本实施还可在整车需求功率大于等于零且小于怠速功率时将燃料电池的输出功率定为零，但频繁的关闭会损害燃料电池系统的寿命，而本实施例优选在整车需求功率大于等于零且小于怠速功率时将燃料电池的输出功率定为怠速功率，尽量让燃料电池工作在怠速功率至额定输出功率之间，避免频繁关闭燃料电池系统，提高了燃料电池系统的寿命，

本实施例确定动力电池的输出功率时，选择的是将动力电池的SOC划分为小于荷电状态最小值、荷电状态最小值与荷电状态最大值之间、大于等于荷电状态最大值等三个区间，根据动力电池的SOC所处区间确定动力电池的输出功率，一般还可将动力电池的SOC划分为更多的区间，但会导致动力电池工作不连续，而仅将动力电池的SOC划分为三个区间，可使动力电池工作更加连续。

如图2所示，本实施例还提供一种燃料电池汽车能量分配系统，包括：

信号判断模块601，用于判断是否接收到燃料电池汽车的油门踏板状态信号和刹车踏板状态信号；

参数获取模块602，用于若接收到油门踏板状态信号及刹车踏板状态信号中的其中一个，则将接收到的状态信号作为已知状态信号，获取已知状态信号中的踏板开度以及当前车速；

功率获取模块603，用于获取当前车速对应的第一需求功率、踏板开度对应的第二需求功率及燃料电池汽车的整车实际输出功率；

PID控制模块604，用于对第一需求功率及整车实际输出功率进行第一PID控制得到第三需求功率，对第二需求功率及整车实际输出功率进行第二PID控制得到第四需求功率；

功率计算模块605，用于对第三需求功率及第四需求功率进行加权求和，得到燃料电池汽车的整车需求功率；

功率分配模块606，用于根据整车需求功率确定燃料电池的输出功率和动力电池的输出功率。

本实施例在根据当前车速以及油门踏板开度或当前车速以及刹车踏板开度计算整车需求功率的过程中，未将车速划分为多个区间，通过前馈加PID反馈控制得到整车需求功率，动态响应性能更好且可保持较高的稳定性。

基于与前文所述的燃料电池汽车能量分配方法同样的发明构思，本实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前文所述的燃料电池汽车能量分配方法的任一方法的步骤。

其中，总线架构(用总线来代表)，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将包括由处理器代表的一个或多个处理器和存储器代表的存储器的各种电路链接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和接收器和发送器之间提供接口。接收器和发送器可以是同一个元件，即收发机，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。处理器负责管理总线和通常的处理，而存储器可以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。

由于本实施例所介绍的电子设备为实施本发明实施例中燃料电池汽车能量分配方法所采用的电子设备，故而基于本发明实施例中所介绍的燃料电池汽车能量分配方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本发明实施例中燃料电池汽车能量分配方法所采用的电子设备，都属于本发明所欲保护的范围。

基于与上述燃料电池汽车能量分配方法同样的发明构思，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被执行时实现上述任一燃料电池汽车能量分配方法。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。