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原文传递基于地理位置信息的燃料电池汽车能量管理方法与系统

专利名称：	基于地理位置信息的燃料电池汽车能量管理方法与系统
摘要：	本申请涉及一种基于地理位置信息的燃料电池汽车能量管理方法与系统，其中所述方法通过整车控制器获取燃料电池汽车的动力系统各个部件的状态信息和车辆位置数据，并将上述数据发送至云端服务器。进一步地，通过云端服务器依据上述数据计算并生成多维能量管理策略MAP图，整车控制器依据所述多维能量管理策略MAP图，调整所述燃料电池汽车中燃料电池的输出功率，不但节约了整车控制器的计算能力，降低了成本，而且实现了车辆运行数据的云端存储，实现了车辆控制策略的自动升级。使得所述燃料电池汽车的实际行驶过程中，自动调整燃料电池的输出功率，合理分配燃料电池汽车的电池资源，优化行驶策略。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	清华大学
发明人：	徐梁飞;张健珲;李建秋;胡尊严;欧阳明高
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201811641682.9
公开号：	CN109808518A
代理机构：	北京华进京联知识产权代理有限公司
代理人：	赵永辉
分类号：	B60L50/75(2019.01);B;B60;B60L;B60L50
申请人地址：	100084 北京市海淀区清华园1号
主权项：	1.一种基于地理位置信息的燃料电池汽车能量管理方法，其特征在于，包括：控制CAN信号模块按照第一时间周期的频率从CAN总线上获取燃料电池汽车的动力系统部件状态信息；所述动力系统部件状态信息包括动力电池电压、动力电池电流、动力电池温度、动力电池容量、动力电池功率、在不同动力电池剩余电量下的内阻、燃料电池电压、燃料电池电量、燃料电池温度和燃料电池功率、车辆速度和车辆加速度中的一种或多种；控制GPS定位模块按照第一时间周期的频率获取所述燃料电池汽车的地理位置信息，并生成车辆位置数据；接收所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，并按照第二时间周期的频率将所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据上传至云端服务器；在所述云端服务器依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据生成多维能量管理策略MAP图后，按照第三时间周期的频率接收所述云端服务器发送的所述多维能量管理策略MAP图；以及依据所述多维能量管理策略MAP图，调整所述燃料电池汽车中燃料电池的输出功率。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述云端服务器依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据生成多维能量管理策略MAP图的步骤，具体包括：按照第四时间周期的频率从数据存储模块中提取所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，所述数据存储模块设置于所述云端服务器；依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，基于马尔可夫方法计算生成基于地理位置信息的典型车速工况，基于内部状态辨识算法计算动力源关键参数，所述动力源关键参数包括燃料电池关键参数和动力电池关键参数；从所述数据存储模块中调取整车模型，所述整车模型用于模拟所述燃料电池汽车的行驶过程；将所述整车模型原有的动力源参数更改为所述动力源关键参数，并将所述典型车速数据输入至所述整车模型，运行更改后的所述整车模型，获得车辆模拟数据；依据所述车辆模拟数据，采用动态规划全局优化算法，计算得出燃料电池基于地理位置信息的多个最优输出功率；所述燃料电池汽车在一个位置上，不同的动力电池剩余电量值对应不同的所述最优输出功率；以及依据所述燃料电池汽车的不同位置信息、多个所述最优输出功率和多个所述动力电池剩余电量值绘制所述多维能量管理策略MAP图；所述多维能量管理策略MAP图包括多个坐标点，所述坐标点的X轴为车辆所处位置的经度，Y轴为车辆所处位置的纬度，Z轴为所述动力电池剩余电量值，V轴为所述最优输出功率。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，基于马尔可夫方法计算生成基于地理位置信息的典型车速工况，基于内部状态辨识算法计算动力源关键参数的步骤，包括：从所述动力系统部件状态信息中提取实际车速数据，所述实际车速数据为所述燃料电池汽车在不同位置的行驶速度和/或行驶加速度；将所述实际车速数据和所述车辆位置数据进行整合处理，生成多个大时间尺度数据文件；以及将所述多个大时间尺度数据文件发送至马尔可夫随机模型，并运行所述马尔可夫随机模型，得出基于地理位置信息的所述典型车速工况，所述基于地理位置信息的典型车速工况为所述燃料电池汽车在不同位置最大概率采用的行驶速度和/或行驶加速度。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，基于马尔可夫方法计算生成基于地理位置信息的典型车速工况，基于内部状态辨识算法计算动力源关键参数的步骤，包括：从所述动力系统部件状态信息中提取燃料电池数据和动力电池数据；依据所述燃料电池数据，计算燃料电池关键参数，所述燃料电池关键参数为，所述燃料电池汽车在所述第四时间段内的实际燃料电池开路电压、实际燃料电池欧姆内阻和实际塔菲尔斜率中的一种或多种；以及依据所述动力电池数据，计算动力电池关键参数，所述动力电池关键参数为，所述燃料电池汽车在所述第四时间段内的实际动力电池开路电压、实际动力电池平均充放电内阻和实际动力电池容量中的一种或多种。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述多维能量管理策略MAP图，调整所述燃料电池汽车中燃料电池的输出功率的步骤，包括：控制所述GPS定位模块获取所述燃料电池汽车的地理位置信息，所述地理位置信息包括所述车辆所处位置的经度和所述车辆所处位置的纬度；判断所述地理位置信息是否落入所述多维能量管理策略MAP图的范围内；若所述地理位置信息未落入所述多维能量管理策略MAP图的范围内，调取预设动力电池剩余电量值，并依据所述预设动力电池剩余电量值计算所述燃料电池汽车中燃料电池的输出功率，所述预设动力电池剩余电量值在所述燃料电池汽车出厂时，由车辆生产人员制定；若所述地理位置信息落入所述多维能量管理策略MAP图的范围内，则调取所述多维能量管理策略MAP图；在所述多维能量管理策略MAP图中查找所述最优输出功率；将所述最优输出功率作为所述燃料电池汽车中燃料电池的输出功率。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述多维能量管理策略MAP图中查找所述最优输出功率的步骤包括：获取所述燃料电池汽车的动力电池剩余电量值；结合所述地理位置信息和所述动力电池剩余电量值，在所述多维能量管理策略MAP图中查找与所述地理位置信息和所述动力电池剩余电量值相匹配的所述最优输出功率。 7.一种基于地理位置信息的燃料电池汽车能量管理系统，其特征在于，包括：整车控制器(100)，装设于燃料电池汽车内，用于定期从CAN总线上获取燃料电池汽车的动力系统部件状态信息和车辆位置数据，并将所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据发送至云端服务器(200)；所述动力系统部件状态信息包括动力电池电压、动力电池电流、动力电池温度、动力电池容量、动力电池功率、在不同动力电池剩余电量下的内阻、燃料电池电压、燃料电池电量、燃料电池温度和燃料电池功率中的一种或多种；以及云端服务器(200)，与所述整车控制器(100)连接，用于接收所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，并依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据，生成所述多维能量管理策略MAP图；所述整车控制器(100)还用于依据所述多维能量管理策略MAP图，调整所述燃料电池汽车中燃料电池的输出功率。 8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述整车控制器(100)包括：处理器(110)，用于控制所述整车控制器(100)中各个模块的工作状态；电源管理模块(120)，与所述处理器(110)电连接，用于向所述处理器(110)提供电源；时钟模块(130)，与所述处理器(110)电连接，用于向所述处理器(110)提供时间信息； CAN信号模块(140)，与所述处理器(110)电连接，用于从所述CAN总线上获取所述动力系统部件状态信息并将所述动力系统部件状态信息发送至所述处理器(110)； GPS定位模块(150)，与所述处理器(110)电连接，用于定期获取所述燃料电池汽车的位置信息，生成车辆位置数据，并将所述车辆位置数据发送至所述处理器(110)；非易失性存储器(160)，与所述处理器(110)电连接，用于为所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据提供缓存空间；以及 5G通信模块(170)，与所述处理器(110)电连接，与所述云端服务器(200)通信连接，用于与所述云端服务器(200)进行通信。 9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述云端服务器(200)包括：数据存储模块(210)，用于对所述整车控制器(100)发送的所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据进行存储；数据处理模块(220)，与所述数据存储模块(210)连接，用于将所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据进行整合处理，生成多个大时间尺度数据文件；数据计算模块(230)，与所述数据处理模块(220)连接，用于将所述多个大时间尺度数据文件发送至马尔可夫随机模型，并运行所述马尔可夫随机模型，得出基于地理位置信息的典型车速工况；所述数据计算模块(230)还用于依据所述动力系统部件状态信息，计算生成动力源关键参数，所述动力源关键参数包括燃料电池关键参数和动力电池关键参数；以及服务器通信模块(240)，与所述5G通信模块(170)通信连接。 10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述云端服务器(200)还包括：策略图计算模块(250)，用于依据所述动力系统部件状态信息和所述车辆位置数据生成所述多维能量管理策略MAP图。
所属类别：	发明专利