具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明其中一实施例，提供了一种车辆动力输出功率的控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

该方法实施例可以在燃料电池电动汽车中执行。图1是根据本发明其中一可选实施例的在燃料电池电动汽车中燃料电池动力请求与动力输出路径的示意图，如图1所示，该实施例提供了一种用于燃料电池电动汽车的燃料电池与动力电池动力输出的管理策略。该管理策略由整车控制器(VCU)、电机控制器(MCU)、动力电池管理系统(BMS)、电堆控制系统(FCS)等多个系统共同协作完成汽车功率的功率请求。

整车控制器可以包括但不限于中央整车控制器(CPU)、图形整车控制器(GPU)、数字信号处理(DSP)芯片、微整车控制器(MCU)或可编程逻辑器件(FPGA)等的处理装置。可选地，上述燃料电池电动汽车还可以包括：用于存储数据的存储器、用于通信功能的传输设备以及输入输出设备。本领域普通技术人员可以理解，上述结构描述仅为示意，其并不对上述燃料电池电动汽车的结构造成限定。例如，燃料电池电动汽车还可包括比上述结构描述所示更多或者更少的组件，或者具有上述结构描述不同的配置。

存储器可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的车辆动力输出功率的控制方法对应的计算机程序，整车控制器通过运行存储在存储器内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的车辆动力输出功率的控制方法。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于整车控制器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至燃料电池电动汽车。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

传输设备用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括燃料电池电动汽车的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于上述燃料电池电动汽车的车辆动力输出功率的控制方法，图2是根据本发明其中一实施例的车辆动力输出功率的控制方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：

步骤S22，获取车辆的当前运行状态；

步骤S24，根据当前运行状态确定车辆的功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略，其中，不同类型的功率需求分别对应不同的控制策略，每种控制策略中配置有至少一个功率点；

步骤S26，依据控制策略确定动力输出功率。

通过上述步骤，可以采用获取车辆的当前运行状态，根据当前运行状态确定车辆的功率需求，以及按照功率需求执行对应的控制策略，不同类型的功率需求分别对应不同的控制策略，每种控制策略中配置有至少一个功率点的方式，通过控制策略确定动力输出功率，达到了汽车所需功率由燃料电池与储能组件(例如：动力电池，超级电容)相互配合完成，以使燃料电池与动力电池之间能够得到优势互补，以使燃料电池汽车稳定、可靠地运行，并且满足燃料电池汽车可以在低温-30℃下启动的目的，从而实现了提高燃料电池的使用寿命并降低生产成本、增大续驶里程、延长整车动力性能以及提升驾驶体验的技术效果，进而解决了相关技术中所提供的车辆动力输出功率的控制方式严重影响燃料电池的使用寿命和用户的驾驶体验的技术问题。

可选地，在步骤S24中，根据当前运行状态确定功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略可以包括以下执行步骤：

步骤S241，在当前运行状态为正常行驶状态的情况下，确定第一功率需求；

步骤S242，根据第一功率需求和动力电池管理系统的当前剩余电量所处的电量数值区间，执行对应的控制策略。

考虑到燃料电池不仅在输出功率处于长期动态变化时会缩短燃料电池堆的使用寿命，而且燃料电池通过氢气与氧气接触发生氧化还原反应来完成动力输出，在输出功率无法稳定时，对燃料电池系统零部件会造成额外的损耗，以及考虑到燃料电池的动态响应差，为了确保驾驶员能够稳定和安全地行驶，需要通过控制燃料电池稳定工作使得汽车行驶过程能够更加稳定和安全，因此，通过采用混合动力结构，整车功率由燃料电池和储能组件(例如：动力电池或超级电容)共同提供。当燃料电池与动力电池组成混合结构时，燃料电池的输出功率无需发生动态变化，只需要稳定到部分功率点，然后通过动力电池来补充整车所需功率，从而显著地提高燃料电池的使用寿命，降低生产成本。

仍然如上述图1所示，MCU根据燃料电池汽车在当前工况下的运动状态得到燃料电池汽车的功率需求(即上述第一功率需求)，然后将该功率需求传递给VCU。VCU在接收到来自于MCU的功率需求之后，检测BMS的剩余电量SOC，然后再根据SOC以及VCU与FCS之间使用的通讯协议，将功率需求对应的控制策略以报文的形式传递到FCS。最终，FCS通过执行控制策略输出能够满足VCU需求的功率。由此可见，燃料电池与动力电池组成混合动力结构能够使得燃料电池稳定在较少几个输出功率点进行工作，以此延长燃料电池的使用寿命，并且当输出功率点稳定，通过动力电池输出功率补充燃料电池与整车所需的功率差，有利于满足汽车功率的动态需求。

可选地，在步骤S242中，根据第一功率需求和当前剩余电量所处的电量数值区间，执行对应的控制策略可以包括以下步骤之一：

步骤S2421，根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第一电量数值区间，执行对应的第一控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第一预设电量值且当前剩余电量大于第二预设电量值，第一控制策略用于控制储能组件保持功率输出且控制燃料电池停止功率输出；

步骤S2422，根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第二电量数值区间，执行对应的第二控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第二预设电量值且当前剩余电量大于第三预设电量值，第二控制策略用于控制储能组件和燃料电池共同保持功率输出，且控制燃料电池运行在第一功率点；

步骤S2423，根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第三电量数值区间，执行对应的第三控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第三预设电量值且当前剩余电量大于第四预设电量值，第三控制策略用于控制储能组件和燃料电池共同保持功率输出，且控制燃料电池运行在第二功率点；

步骤S2424，根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第四电量数值区间，执行对应的第四控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第四预设电量值且当前剩余电量大于或等于第五预设电量值，第四控制策略用于控制储能组件处于充电状态以及控制燃料电池单独保持功率输出，且控制燃料电池运行在第三功率点。

在一个可选实施例中，针对城市公交车的CCBC工况和旅游大巴车的C-WTVC工况的功率需求进行理论计算并结合经过十余年的数据积累和实车运行情况分析，依照现有的燃料电池系统功率输出水平和锂离子动力电池的功率输出水平，制定了全新的燃料电池系统多点功率输出与锂离子动力电池的不同SOC的倍率特性相结合的控制策略，从而能够确保燃料电池系统只在部分高效率的功率输出点运行，由此既减小了散热系统的需求又减小了氢耗。同时，动力性也是通过燃料电池系统和锂离子动力电池系统的耦合使得车辆能够迅速提速，为驾驶人员带来酣畅淋漓的驾驶体验。

图3是根据本发明其中一可选实施例的燃料电池系统多点功率输出与锂离子动力电池的不同SOC的倍率特性相结合的控制策略示意图，如图3所示，该控制策略包括：

(1)当95％(相当于第二预设电量值)＜SOC≤100(相当于第一预设电量值)％时，在该第一电量数值区间内执行对应的第一控制策略。该第一控制策略用于控制储能组件保持功率输出且控制燃料电池停止功率输出。即，电机及其他部件所需功率均由动力电池提供，此时燃料电池无需输出功率。

(2)当80％(相当于第三预设电量值)＜SOC≤95％时，在该第二电量数值区间内执行对应的第二控制策略。该第二控制策略用于控制储能组件和燃料电池共同保持功率输出。即，电机及其他部件所需功率由动力电池和燃料电池共同提供，VCU对燃料电池具有13.7Kw(相当于第一功率点)功率请求；当然，如果该功率点对电堆的寿命存在不良影响，则可以取消该功率点；

(3)当35％(相当于第四预设电量值)＜SOC≤80％时，在该第三电量数值区间内执行对应的第三控制策略。该第三控制策略用于控制储能组件和燃料电池共同保持功率输出。即，电机及其他部件所需功率由动力电池和燃料电池共同提供，VCU对燃料电池具有54.9Kw(相当于第二功率点)功率请求；

(4)当0％(相当于第五预设电量值)≤SOC≤35％时，在该第四电量数值区间内执行对应的第四控制策略。该第四控制策略用于控制储能组件处于充电状态以及控制燃料电池单独保持功率输出。即，电机及其他部件所需的功率基本由燃料电池提供，动力电池处于充电状态，VCU对燃料电池具有61.5Kw(相当于第三功率点)功率请求，但是燃料电池净功率输出为61.5Kw时，通常只能持续输出30min，如果时间过长，则会对燃料电池的寿命具有很大不良影响。

通过采取上述控制策略，在确保整车动力性的同时，选用额定输出功率为60KW并且使用金属双极板的燃料电池的高效区，根据大量重复性实验测得金属双极板的输出功率能够保持在50％～80％。当燃料电池稳定输出时，燃料电池的额定输出功率衰减到90％的时长是当燃料电池经常变化功率时，燃料电池的额定输出功率衰减到率90％的时长的三倍。

可选地，在步骤S24中，根据当前运行状态确定功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略可以包括以下步骤：

步骤S243，在当前运行状态为启动状态且通过温度传感器测量得到的燃料电池的当前温度低于预设温度值的情况下，确定第二功率需求，其中，第二功率需求用于将燃料电池的当前温度升温至预设温度值；

步骤S244，按照第二功率需求执行对应的第五控制策略，其中，第五控制策略用于控制燃料电池运行在第四功率点，以使燃料电池达到近似短路状态。

在当前运行状态为启动状态(即，从零速度开始启动)且整车控制器通过温度传感器测量得到的燃料电池的当前温度低于预设温度值(例如：低温-30℃)的情况下，可以控制燃料电池单体电压很低(例如：0.6V)，电流达到50A，得到近似燃料电池堆短路的第四功率点，以使燃料电池堆在90S内可以从-30℃升温到0℃以上。由此，在节约燃料，增大续驶里程，提升整车动力性能的同时，确保燃料电池在-30℃能够实现快速启动，保证燃料电池堆得正常使用寿命。

图4是根据本发明其中一可选实施例的燃料电池系统在低温状态下的控制策略示意图，如图4所示，该控制策略包括：

第一步，判断燃料电池电动汽车当前所采用的启动方式是否属于常温(零度以上)启动；

第二步，如果确定燃料电池电动汽车当前所采用的启动方式属于常温(零度以上)启动，则按照正常方式启动燃料电池电动汽车。

第三步，如果确定燃料电池电动汽车当前所采用的启动方式属于低温(零度以下)启动，则控制燃料电池单体电压很低(例如：0.6V)，电流达到50A，以使燃料电池近似短路，迅速从-30℃升温到0℃以上，从而启动燃料电池电动汽车。

由此可见，通过控制单体电压很低，电流达到50A，近似燃料电池堆短路，使得燃料电池堆在90S内可以从-30℃升温到0℃以上，由此在节约燃料、增大续驶里程以及提升整车动力性能的同时，还能够达到在极寒下燃料电池空车行驶使用的目的。

可选地，在步骤S24中，根据当前运行状态确定功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略可以包括以下执行步骤：

步骤S245，在根据车辆的行驶速度确定当前运行状态为临时停车状态的情况下，确定第三功率需求，其中，第三功率需求用于保持燃料电池处于待机状态；

步骤S246，按照第三功率需求执行对应的第六控制策略，其中，第六控制策略用于控制燃料电池运行在第五功率点，以使燃料电池停止功率输出。

为了避免经常启停燃料电池堆，在一个可选实施例中，还设置了燃料电池堆单片电压在0.85V，电流在0A的一个功率点(相当于上述第五功率点)。在该功率点能够使燃料电池不停堆从而延长燃料电池寿命。仍然如上述图3所示，在根据车辆的行驶速度确定当前运行状态为临时停车状态(例如：等待红灯)的情况下，确定第三功率需求。该临时停车状态可以通过燃料电池电动汽车的行驶速度急剧下降至零并且未接收到功率请求来确定。为避免燃料电池经常启停影响燃料电池的使用寿命，该第三功率需求用于保持燃料电池处于待机状态，由此通过一种无功率输出的工作状态来减少燃料电池的启停次数，从而延长燃料电池的使用寿命。即，燃料电池无需输出功率但处于不停机状态，其原因在于：燃料电池经常启停会对燃料电池的寿命具有很大不良影响。为实现该目的，需要采用以下控制策略：燃料电池堆单片电压在0.85V，电流在0A的一个功率点。在该功率点能够使燃料电池不停堆从而延长燃料电池寿命。燃料电池汽车通过控制单体电压为0.85V，电流0A的方式使得燃料电池在短暂停车时可以实现燃料电池无功率输出，且无需停机，从而减少经常启停汽车对燃料电池寿命的损耗，提高燃料电池的使用寿命。

此外，针对车辆经济性问题，基于等效氢耗模型的瞬时优化、局部优化和全局优化能量管理算法的内在联系，揭示了全局优化算法的节能机理，由此提出基于工况预测和动力系统状态辨识的自适应能量管理策略。在一个可选实施例中，以客车为例，表1为客车使用的单个电堆的功率效率表，如表1所示：

表1

通过整车控制器提前分配功率输出，使得锂离子动力电池系统跟随瞬时功率变化。在大功率需求时，锂离子动力电池增加输出功率以满足整车的加速需求。在功率需求小于当前燃料电池输出功率时，燃料电池系统的功率输出保持不变，锂离子动力电池从放电模式转换成充电模式。同时，客车将燃料电池系统排出的70℃热水并联到车厢和动力电池系统中，由此提供基于燃料电池、动力电池和车厢散热系统的整车综合热管理系统和余热回收装置。

针对燃料电池耐久性问题，经过大量的重复性试验表明：不同车辆动态工况下燃料电池系统的功率变化幅度及功率变化频率对燃料电池性能不可逆衰退的影响机理，并根据不同工况下积累的数据建立整车的仿真模型，提出整车需求功率和燃料电池发动机空气系统协同控制策略，由此避免瞬时动态工况变化过快引起由于燃料电池空压机延时造成电堆局部缺氧的情况。通过设置燃料电池空气循环系统和控制策略，使得燃料电池系统的空压机精准提前启动和延迟关闭。通过设置基于寿命预测的多模式整车控制策略，确保燃料电池堆工作于高效长寿命区域。通过上述措施，将车辆的实际运行寿命提升了30％，预测寿命可超过1万小时。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

在本实施例中还提供了一种车辆动力输出功率的控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图5是根据本发明其中一实施例的车辆动力输出功率的控制装置的结构框图，如图5所示，该装置包括：获取模块10，用于获取车辆的当前运行状态；处理模块20，用于根据当前运行状态确定车辆的功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略，其中，不同类型的功率需求分别对应不同的控制策略，每种控制策略中配置有至少一个功率点；确定模块30，用于依据控制策略确定动力输出功率。

可选地，处理模块20包括：确定单元(图中未示出)，用于在当前运行状态为正常行驶状态的情况下，确定第一功率需求；处理单元(图中未示出)，用于根据第一功率需求和动力电池管理系统的当前剩余电量所处的电量数值区间，执行对应的控制策略。

可选地，处理单元(图中未示出)，用于根据第一功率需求和当前剩余电量所处的电量数值区间，执行对应的控制策略包括以下之一：根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第一电量数值区间，执行对应的第一控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第一预设电量值且当前剩余电量大于第二预设电量值，第一控制策略用于控制储能组件保持功率输出且控制燃料电池停止功率输出；根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第二电量数值区间，执行对应的第二控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第二预设电量值且当前剩余电量大于第三预设电量值，第二控制策略用于控制储能组件和燃料电池共同保持功率输出，且控制燃料电池运行在第一功率点；根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第三电量数值区间，执行对应的第三控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第三预设电量值且当前剩余电量大于第四预设电量值，第三控制策略用于控制储能组件和燃料电池共同保持功率输出，且控制燃料电池运行在第二功率点；根据第一功率需求和当前剩余电量所处的第四电量数值区间，执行对应的第四控制策略，其中，当前剩余电量小于或等于第四预设电量值且当前剩余电量大于或等于第五预设电量值，第四控制策略用于控制储能组件处于充电状态以及控制燃料电池单独保持功率输出，且控制燃料电池运行在第三功率点。

可选地，确定单元(图中未示出)，还用于在当前运行状态为启动状态且通过温度传感器测量得到的燃料电池的当前温度低于预设温度值的情况下，确定第二功率需求，其中，第二功率需求用于将燃料电池的当前温度升温至预设温度值；处理单元(图中未示出)，还用于按照第二功率需求执行对应的第五控制策略，其中，第五控制策略用于控制燃料电池运行在第四功率点，以使燃料电池达到近似短路状态。

可选地，确定单元(图中未示出)，还用于在根据车辆的行驶速度确定当前运行状态为临时停车状态的情况下，确定第三功率需求，其中，第三功率需求用于保持燃料电池处于待机状态；处理单元(图中未示出)，还用于按照第三功率需求执行对应的第六控制策略，其中，第六控制策略用于控制燃料电池运行在第五功率点，以使燃料电池停止功率输出。

需要说明的是，上述各个模块是可以通过软件或硬件来实现的，对于后者，可以通过以下方式实现，但不限于此：上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本发明的实施例还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有计算机程序，其中，该计算机程序被设置为运行时执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以被设置为存储用于执行以下步骤的计算机程序：

S1，获取车辆的当前运行状态；

S2，根据当前运行状态确定车辆的功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略，其中，不同类型的功率需求分别对应不同的控制策略，每种控制策略中配置有至少一个功率点；

S3，依据控制策略确定动力输出功率。

可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称为ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称为RAM)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。

本发明的实施例还提供了一种整车控制器，该整车控制器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。

可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：

S1，获取车辆的当前运行状态；

S2，根据当前运行状态确定车辆的功率需求，并按照功率需求执行对应的控制策略，其中，不同类型的功率需求分别对应不同的控制策略，每种控制策略中配置有至少一个功率点；

S3，依据控制策略确定动力输出功率。

可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，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，可以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，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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，在本发明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。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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