具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

附图和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

本一个实施例中，参见图1，提供了一种多燃料电池能量管理方法，所述方法包括：

S11确定每个燃料电池系统最高效率对应的参考净输出功率；

S12获取燃料电池系统的请求功率；

S13根据所述参考净输出功率与请求功率计算每个燃料电池系统的实际输出功率；

S14分配所述实际输出功率至对应的燃料电池系统。

在本实施例中，燃料电池系统的功率为燃料电池系统的净输出功率，燃料电池系统功率＝燃料电池功率-附件功率；附件包括散热器、水泵等燃料电池系统组成部分，其中S11中最高效率与参考净输出功率的关系可以参考图2，图2可以参考相关文献获得，也通过计算获得或实验标定获得，其中：

燃料电池系统最小功率为0，此时燃料电池系统处于怠速状态；

P1、P2、P3、Pmax表示燃料电池系统的输出功率，单位为kW，大小关系为：0＜P1＜P2＜P3＜Pmax；

E_P1、E_P2、E_P3、E_max表示燃料电池系统的效率，单位为％，大小关系为：0＜E_max＜E_P3＜E_P1＜E_P2＜100；

P1表示燃料电池系统设定的最小功率点(除怠速状态，燃料电池系统输出功率为0)；

E_P1燃料电池系统功率为P1时对应的燃料电池效率；

P2表示燃料电池系统效率最高时对应的燃料电池系统功率；

E_P2燃料电池系统功率为P2时对应的燃料电池效率；

P3表示燃料电池系统的输出功率设定点；

E_P3燃料电池系统功率为P3时对应的燃料电池效率；

Pmax表示燃料电池输出功率的最大值；

E_Pmax燃料电池系统功率为燃料电池输出功率的最大值时对应的燃料电池效率。

在S12中，可以通过整车的能量控制单元获取燃料电池系统整体的请求功率，也可以通过单独设定的能量分配模块获取整车中燃料电池系统一共所需的功率；在S13中，根据请求功率与所述参考净输出功率的关系计算不同燃料电池系统的实际输出功率，具体的判断规则可以根据每个燃料电池系统的配置、单个燃料电池系统的数量确定；例如，当整个燃料电池车辆包括3个参考净输出功率相关的燃料电池系统，则可以根据P2与请求功率的大小关系进行输出；在S14中，将计算得出的实际输出功率分配到对应的燃料电池系统。

在一个实施例中，所述能量管理方法还包括：

诊断每个燃料电池系统的故障情况，确定限制输出功率；

根据所述参考净输出功率、请求功率及所述限制输出功率计算每个燃料电池系统的实际输出功率。

在本实施例中，针对每个燃料电池系统进行故障诊断，确定每个燃料电池系统最大的输出功率，例如：当诊断燃料电池系统出壳水温过高，如达到80℃时，则需要限制燃料电池系统的最大输出功率，假设不能超过60kw，则确定的燃料电池的限制输出功率为60kw，在结合参考净输出功率、请求功率及所述限制输出功率之间的大小关系确定每个燃料电池系统的实际输出功率。

在一个实施例中，上述“根据所述参考净输出功率、请求功率及所述限制输出功率计算每个燃料电池系统的实际输出功率”的步骤包括：

判断请求功率是否小于等于单个燃料电池系统的参考净输出功率，若是，诊断燃料电池系统是否存在故障；

当燃料电池系统均为无故障时，启动并分配所述请求功率至单一燃料电池系统；

当燃料电池系统包含部分故障及无故障时，启动并分配所述请求功率至单一无故障燃料电池系统；

当燃料电池系统包含无法开机及无故障时，根据无故障的燃料电池系统确定请求功率的分配；

当燃料电池系统均为部分故障时，获取限制输出功率，根据限制输出功率与参考净输出功率的关系分配每个燃料电池的实际输出功率；

当燃料电池系统包含无法开机及部分故障时，根据部分故障的燃料电池系统确定请求功率的分配。

在本实施例中，先判断请求功率及参考净输出功率的大小，分解大小的关系，确定故障诊断的情形类型，每种不同的故障类型输出实际功率的分配方式不同；本实施例还可以包括多个燃料电池系统，例如2、3、4个等，

在一个实施例中，上述“根据限制输出功率与参考净输出功率的关系分配每个燃料电池的实际输出功率”的方法包括：

判断每个燃料电池的限制输出功率是否大于等于所述参考净输出功率；

若至少存在一个燃料电池的限制输出功率大于等于所述参考净输出功率，则启动并分配所述请求功率至最大限制输出功率的单一燃料电池系统；

若每个燃料电池的限制输出功率均小于所述参考净输出功率，则判断若干个燃料电池系统的限制输出功率的加和值是否大于等于所述参考净输出功率；若是，则开启所述若干个燃料电池系统；若否，则不启动燃料电池系统。

在本实施例中，针对燃料电池系统均为部分故障的情形，确定每个燃料电池的实际输出功率。

在一个实施例中，所述能量管理方法还包括：

判断请求功率是否小于等于单个燃料电池系统的参考净输出功率，若否，则诊断燃料电池系统是否存在故障；

当燃料电池系统均无故障时，通过计算燃料电池系统的效率确定分配实际输出功率；

当燃料电池系统包含无法开机及无故障时，则无故障燃料电池实际输出功率为请求功率；

当燃料电池系统包含无法开机及部分故障时，确定部分故障燃料电池的限制输出功率，判断限制输出功率是否大于等于请求功率，若是，则输出请求功率为实际输出功率，若否，则输出限制输出功率为实际输出功率；

当燃料电池系统均为部分故障时，确定部分故障燃料电池的限制输出功率，根据限制输出功率与请求功率的关系确定不同燃料电池系统的实际输出功率。

在本实施例中，当请求功率大于所以单个燃料电池系统的参考净输出功率时，故障诊断的输出情形包括上述四种，同样不同的故障情况输出实际输出功率的方法不同。

在一个实施例中，所述“根据限制输出功率与请求功率的关系确定不同燃料电池系统的实际输出功率”的方法包括：

当第一燃料电池系统及第二燃料电池系统的限制输出功率均大于请求功率时，开启第一燃料电池系统及第二燃料系统，通过计算燃料电池系统的效率确定分配实际输出功率；

当第一燃料电池系统的限制输出功率大于请求功率，第二燃料电池系统的限制输出功率小于请求功率时，第二燃料电池系统的实际输出功率为所述第二燃料电池系统的限制输出功率，第一燃料电池系统的实际输出功率为请求功率减去所述第二燃料电池系统的限制输出功率的差值；

当第一燃料电池系统与第二燃料电池系统的限制输出功率之和大于请求功率，且请求功率大于第一燃料电池系统的限制输出功率，第一燃料电池系统的限制输出功率大于第二燃料电池系统的限制输出功率时，第二燃料电池系统的实际输出功率为第二燃料电池系统对应的限制输出功率，第一燃料电池系统的实际输出功率为请求功率减去所述第二燃料电池系统的限制输出功率的差值；

当请求功率大于第一燃料电池系统与第二燃料电池系统的限制输出功率之和时，第一燃料电池系统的实际输出功率为第一燃料电池系统对应的限制输出功率；第二燃料电池系统的实际输出功率为第二燃料电池系统对应的限制输出功率。

在本实施例中，为根据限制输出功率与请求功率的关系确定不同燃料电池系统的实际输出功率的具体方法，其中第一燃料电池及第二燃料电池并不局限于两个燃料电池，例如第一/第二燃料电池系统可以代表2个或多个燃料电池系统。

优选地，所述“通过计算燃料电池系统的效率确定分配实际输出功率”的方法包括：

计算第一燃料电池的参考净输出功率对应的第一效率；

计算第二燃料电池的功率为请求功率减去第一燃料电池的参考净输出功率的差值时对应的第二效率；

分别计算第一燃料电池系统及第二燃料电池系统的功率为二分之一的请求功率时对应的第三效率及第四效率；

判断第一效率与第二效率的加和是否大于第三效率与第四效率的加和；若是，则第一燃料电池系统的实际输出功率为参考净输出功率；第二燃料电池系统的实际输出功率为请求功率与第一燃料电池系统的实际输出功率的差值；如否，第一燃料电池系统的实际输出功率等于第二燃料电池系统的实际输出功率等于二分之一的请求功率。

通过本实施例计算方法能够保证多燃料电池系统的输出功率对应的燃料电池系统效率最高。

在一个实施例中，所述能量管理方法包括：

诊断燃料电池系统的故障，确定部分故障的燃料电池系统的限制输出功率及无故障的燃料电池系统的参考净输出功率；

根据限制输出功率、参考净输出功率与请求功率计算每个燃料电池系统的实际输出功率。

在本实施例中，也可以先进行所有燃料电池系统诊断，再根据诊断之后确定的限制输出功率，其中的计算及分配的方法可以参考上述不同情境下的分配方法。

在一个实施例中，包括两个燃料电池系统，且两个燃料电池系统设置相同，具有相同的P2(参考净输出值)，其具体步骤如图3所示，具体包括：

S21获取燃料电池系统的请求功率P_FCS；

S22判断P_FCS是否大于等于P2，若是，则转至S23，若否则转至S25；

S23判断燃料电系统A、B是否有故障，若是，则转至S24，若否则转至S28；

S24按照预设第二故障规则确定燃料电池A/B的实际输出功率；

S25判断燃料电池系统A、B是否有故障，若是，则转至S26，若否则转至S27；

S26按照预设第一故障规则确定燃料电池A/B的实际输出功率；

S27单系统开机，实际输出功率为P_FCS；

S28判断E_P2+E_(P_FCS-P2)是否大于等于2E_1/2P_FCS，若是，则转至S29，若否则转至S210；

S29燃料电池系统A的实际输出功率为参考净输出功率P2；燃料电池系统B的实际输出功率为P_FCS-P2；

S210燃料电池系统A及燃料电池系统B的实际输出功率均为1/2P_FCS。

其中：S26中的预设第一故障规则可以是：

当燃料电池系统A部分故障、燃料电池系统B无故障时，启动燃料电池系统B，燃料电池系统B的实际输出功率为P_FCS；

当燃料电池系统A无法开机、燃料电池系统B无故障时，，启动燃料电池系统B，燃料电池系统B的实际输出功率为P_FCS；

当燃料电池系统A及燃料电池系统B均为部分故障，确定限制输出功率分别为P_FCS_A_lim和P_FCS_B_lim；

燃料电池系统均为部分故障时，获取限制输出功率，根据限制输出功率与参考净输出功率的关系分配每个燃料电池的实际输出功率；

如果P_FCS_A_lim≥P_FCS_B_lim≥P2，则燃料电池系统A开机，燃料电池系统A的实际输出功率P_A＝P_FCS；

如果P_FCS_A_lim≥P2≥P_FCS_B_lim，则燃料电池系统A开机，输出功率P_A＝P_FCS；

如果P_FCS_A_lim+P_FCS_B_lim≥P2≥max(P_FCS_A_lim，P_FCS_B_lim)，则燃料电池系统FCS_A和FCS_B均开机，燃料电池系统A、B实际输出功率分别为max(P_FCS_A_lim，P_FCS_B_lim)；

如果P2≥P_FCS_A_lim+P_FCS_B_lim，则燃料电池系统不开机。

当燃料电池系统A无法开机，燃料电池系统B部分故障时，P_FCS_B_lim≥P2，则燃料电池系统FCS_B开机，P_B＝P_FCS；

如果P_FCS_B_lim＜P2，则燃料电池系统不开机。

在S24中的预设第二故障规则可以是：

当燃料电池系统A故障且无法开机，燃料电池系统B无故障时，燃料电池系统B输出功率为P_B＝P_FCS；

当燃料电池系统A故障且无法开机，燃料电池系统B部分故障，限制功率输出，限制功率为P_FCS_B_lim时，如果P_FCS_B_lim＞P_FCS，则P_B＝P_FCS；

如果P_FCS_B_lim＜P_FCS，则P_B＝P_FCS_B_lim；

当燃料电池系统A/B均部分故障，且均限制功率输出，限制功率输出分别为P_FCS_A_lim和P_FCS_B_lim时；如果P_FCS_A_lim≥P_FCS_B_lim≥P_FCS，则判断效率，具体如下：

当燃料电池效率E_P2+E_(P_FCS_P2)＞2*E_1/2P_FCS，则P_A＝E_P2；P_B＝P_FCS-P_A；

当燃料电池效率E_P2+E_(P_FCS-P2)≤2*E_1/2P_FCS，则P_A＝P_B＝1/2P_FCS；

当P_FCS_A_lim(P_FCS_B_lim)≥P_FCS≥P_FCS_B_lim(P_FCS_A_lim)，则输出功率P_B(P_A)＝P_FCS_B_lim,P_A(P_B)＝P_FCS-P_B(P_A)；

当P_FCS_A_lim+P_FCS_B_lim≥P_FCS≥P_FCS_A_lim≥P_FCS_B_lim，则输出功率P_B＝P_FCS_B_lim，P_A＝P_FCS-P_B；

当P_FCS≥P_FCS_A_lim+P_FCS_B_lim≥P_FCS_A_lim≥P_FCS_B_lim，则P_A＝P_FCS_A_lim；P_B＝P_FCS_B_lim。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种多燃料电池能量管理系统，由于一种多燃料电池能量管理系统所解决问题的原理与前述实施例的一种多燃料电池能量管理方法相似，因此本实施例的实施可以参见前述一种多燃料电池能量管理方法的实施，重复之处不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种多燃料电池能量管理系统，如图4所示，所述多燃料电池能量管理系统包括：

确定模块11：用于确定每个燃料电池系统最高效率对应的参考净输出功率；

获取模块12：用于获取燃料电池系统的请求功率；

诊断模块13：用于诊断每个燃料电池系统的故障情况，确定限制输出功率；

计算模块14：用于根据所述参考净输出功率、请求功率及所述限制输出功率计算每个燃料电池系统的实际输出功率；

分配模块15：用于分配所述实际输出功率至对应的燃料电池系统。

在本实施例中，多燃料电池能量管理系统包括多个燃料电池系统，且每个燃料电池系统的实际输出功率并非请求功率的均值，而是根据燃料电池系统的最高效率进行计算，并通过诊断模块针对燃料电池系统进行故障诊断，能够实时监控燃料电池系统的状态，净结合不同状态调整每个燃料电池系统的实际输出功率，效率高，并且具有实时性。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种燃料电池车辆，由于该燃料电池车辆所解决问题的原理与前述实施例的多燃料电池能量管理系统相似，因此本实施例的实施可以参见前述多燃料电池能量管理系统的实施，重复之处不再赘述。

在一个实施例中，提供了一种燃料电池车辆，所述燃料电池车辆包括至少两个燃料电池系统，

所述至少两个燃料电池系统通过上述任意所述的多燃料电池能量管理方法进行实际输出功率分配。

在本实施例中，如图5所示，首先S31将整车所需的功率发送至整车ECU(能量控制单元)，S32中整车ECU根据能量管理策略进行分配，S33分别向燃料电池系统请求功率P_FCS，S34向动力电池请求功率为P_BAT，S35燃料电池系统能量管理单元或者系统能量管理单元根据燃料电池系统请求功率P_FCS；S35根据上述实施例能量管理方法进行实际输出功率的分配，例如：S36及S37分别向燃料电池A系统和燃料电池B系统请求功率P_A和P_B，最后燃料电池系统A和燃料电池系统B分别响应并输出功率P_A和P_B。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”“第二”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。