基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置与流程

1.本发明涉及车辆控制技术领域，具体而言，涉及一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置。


背景技术：

2.燃料电池是一种将燃料化学能直接转化为电能的发电装置。与传统内燃机相比，燃料电池不会产生二氧化碳等有害气体，是一种清洁高效的能源供应方式。目前，氢燃料电池具有高能量转化率、低噪音和零排放等优点，可广泛应用于交通工具如汽车、飞机和列车等领域，并且还可以应用于固定电站。
3.然而，由于燃料电池自身和氢气成本较高，燃料电池的广泛应用仍存在瓶颈。提高燃料电池的寿命和效率是加速燃料电池发展的关键因素。虽然在短期内燃料电池技术难以有重大突破，但能量管理技术是实现燃料电池发展最有效、最实用的技术手段之一。
4.在实际应用中，燃料电池存在着能量输出控制不够精确的问题，导致一些能量输出的浪费。具体来说，燃料电池的能量与负载之间的关系非常复杂，而且受到许多因素的影响，如燃料电池的温度、湿度和气压以及负载的变载频率等。因此，按需精确控制燃料电池能量输出具有重要意义。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置，基于云端服务器的分析和处理，通过计算氢燃料电池的当前健康值并根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，实现了对燃料电池的能量输出的高精度控制。
6.为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：第一方面，本发明提供一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法，应用于燃料电池的能量输出控制装置，所述能量输出控制装置包括云端服务器、整车控制器和检测装置，所述检测装置和所述整车控制器设置在燃料电池汽车，所述检测装置与所述整车控制器连接，所述整车控制器与所述云端服务器无线连接。第一方面所述的方法包括：利用所述检测装置对所述燃料电池汽车中的氢燃料电池进行检测，以获取输入所述氢燃料电池的物料数值以及所述氢燃料电池的当前输出功率和当前温度，所述物料数值包括当前燃料气流量和当前氧化气流量；利用所述整车控制器向所述云端服务器发送所述物料数值、所述当前输出功率以及所述当前温度；利用所述云端服务器根据所述物料数值和所述当前输出功率确定所述氢燃料电池的当前健康值，所述当前健康值根据预设查找表确定或者根据如下公式确定：hc=αp0/（w1+w2）；其中，hc表示所述当前健康值，p0表示所述当前输出功率，w1表示所述当前燃料气流量，w2表示所述当前氧化气流量，α为第一预设常数，预设查找表包括多个数据组，每个所述数据组包括输出功率、燃料气流量、氧化气流量和对应的健康值；在所述当前温度小于第一预设温度值时，利用所述云端服务器将所述当前健康值发送至所述整车控制器；利用所述整车控制器根据所述当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，
以得到调整输出功率；以及利用所述整车控制器根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。
7.第二方面，本发明提供一种基于云的燃料电池的能量输出控制装置（也可以称为基于云的燃料电池的能量输出控制系统）。该装置包括云端服务器、整车控制器和检测装置，所述检测装置和所述整车控制器设置在燃料电池汽车，所述检测装置与所述整车控制器连接，所述整车控制器与所述云端服务器无线连接；其中，所述检测装置，用于对所述燃料电池汽车中的氢燃料电池进行检测，以获取输入所述氢燃料电池的物料数值以及所述氢燃料电池的当前输出功率和当前温度，所述物料数值包括当前燃料气流量和当前氧化气流量；所述整车控制器，用于向所述云端服务器发送所述物料数值、所述当前输出功率以及所述当前温度；所述云端服务器，用于根据所述物料数值和所述当前输出功率确定所述氢燃料电池的当前健康值，所述当前健康值根据预设查找表确定或者根据如下公式确定：hc=αp0/（w1+w2）；其中，hc表示所述当前健康值，p0表示所述当前输出功率，w1表示所述当前燃料气流量，w2表示所述当前氧化气流量，α为第一预设常数，预设查找表包括多个数据组，每个所述数据组包括输出功率、燃料气流量、氧化气流量和对应的健康值；所述云端服务器，还用于在所述当前温度小于第一预设温度值时，将所述当前健康值发送至所述整车控制器；所述整车控制器，还用于根据所述当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率；以及所述整车控制器，还用于根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。
8.在本发明的可选实施例中，所述根据所述当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，包括：利用所述整车控制器获取第一初始健康值，所述第一初始健康值根据如下公式确定：h01=αp0/（w01+w02）；其中，h01表示所述第一初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的氧化气流量；利用所述整车控制器根据所述当前健康值与所述第一初始健康值的比值对所述期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
9.在本发明的可选实施例中，所述调整输出功率根据如下公式计算：pt=βpe/（hc/h01）+θ；其中，pt表示所述调整输出功率，pe表示所述期望输出功率，β为第二预设常数、θ为第三预设常数。
10.在本发明的可选实施例中，在所述当前温度大于或等于所述第一预设温度值时，所述检测装置，还用于对所述燃料电池汽车中的氢燃料电池进行检测，以获取所述氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电初始电压、开路电压以及放电电流；所述整车控制器，还用于向所述云端服务器发送所述放电初始电压、所述开路电压以及所述放电电流；所述云端服务器，还用于根据所述放电初始电压、所述开路电压以及所述放电电流确定所述氢燃料电池的第一健康调整值，所述第一健康调整值根据如下公式确定：hz1=（vd0-vop）/ic，其中，hz1表示所述第一健康调整值，vd0表示所述放电初始电压，vop表示所述开路电压，ic表示所述放电电流；所述云端服务器，还用于在所述当前温度大于或等于所述第一预设温度值且小于第二预设温度值时，根据所述第一健康调整值对所述当前健康值进行调整以得到调整后的第一健康值，并将所述调整后的第一健康值发送至所述整车控制器；所述整车控制器，还用于根据所述调整后的第一健康值对用户的期望输出功率进行
调整，以得到调整输出功率；所述整车控制器，还用于根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。
11.在本发明的可选实施例中，所述调整后的第一健康值为所述当前健康值和所述第一健康调整值的均值。
12.在本发明的可选实施例中，所述根据所述调整后的第一健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，包括：利用所述整车控制器获取第二初始健康值，所述第二初始健康值根据如下公式确定：h02=（αp0/（w01+w02）+（vd0`-vop`）/ic`）/2；其中，h02表示所述第二初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的氧化气流量，vd0`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电初始电压，vop`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的开路电压，ic`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电电流；利用所述整车控制器根据所述调整后的第一健康值与所述第二初始健康值的比值对所述期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
13.在本发明的可选实施例中，所述云端服务器，还用于在所述当前温度大于或等于所述第二预设温度值时，获取所述氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的当前水蒸气排放量；所述云端服务器，还用于根据所述当前水蒸气排放量和所述当前输出功率确定所述氢燃料电池的第二健康调整值，所述第二健康调整值根据如下公式确定：hz2=p0/sdc，其中，hz2表示所述第二健康调整值，sdc表示所述当前水蒸气排放量；所述云端服务器，还用于根据所述第一健康调整值、所述第二健康调整值对所述当前健康值进行调整以得到调整后的第二健康值，并将所述调整后的第二健康值发送至所述整车控制器；所述整车控制器，还用于根据所述调整后的第二健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率；所述整车控制器，还用于根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。
14.在本发明的可选实施例中，所述调整后的第二健康值为所述当前健康值、所述第一健康调整值和所述第二健康调整值的均值。
15.在本发明的可选实施例中，所述根据所述调整后的第二健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，包括：利用所述整车控制器获取第三初始健康值，所述第三初始健康值根据如下公式确定：h03=（αp0/（w01+w02）+（vd0`-vop`）/ic`+ p0/sd0）/3；其中，h03表示所述第三初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的氧化气流量，vd0`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电初始电压，vop`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的开路电压，ic`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电电流，sd0表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的水蒸气排放量；利用所述整车控制器根据所述调整后的第二健康值与所述第三初始健康值的比值对所述期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
16.氢燃料电池在长时间的使用过程中会因为电极腐蚀、催化剂聚合和膜降解等原因而老化，进而导致现有的燃料电池的能量输出控制技术的控制精度不高。基于上述各个方
面提供的实施例，通过计算氢燃料电池的当前健康值来量化氢燃料电池的老化程度，并利用该当前健康值来对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与用户的期望输出功率匹配。因此，本发明实施例提供的方法能够实现对燃料电池的能量输出的高精度控制。具体来说，本发明实施例提供的方法基于云端服务器的分析和处理，通过计算氢燃料电池的当前健康值并根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，实现了对燃料电池的能量输出的高精度控制。
17.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明实施例所提供的燃料电池的能量输出控制装置的一种框图；图2为本发明实施例所提供的一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法的流程示意图。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
25.为了解决上文现有技术中存在的问题：“氢燃料电池在长时间的使用过程中会因为电极腐蚀、催化剂聚合和膜降解等原因而老化，进而导致现有的燃料电池的能量输出控制技术的控制精度不高”。本发明实施例提出了一种技术方案，包括基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置。本方案基于云端服务器的分析和处理，通过计算氢燃料电池的当前健康值并根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，实现了对燃料电池的能量输出的高精度控制。
26.需要说明的是，以上现有技术中的技术方案所存在的技术问题，均是发明人经过
仔细的实践研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在实现本发明过程中对本发明做出的贡献。
27.首先，下面结合附图对该基于云的燃料电池的能量输出控制装置进行阐述。
28.请参照图1，图1示出了本发明实施例提供的燃料电池的能量输出控制装置的一种框图。其中，能量输出控制装置100包括：云端服务器110、整车控制器121和检测装置122，检测装置122和整车控制器121设置在燃料电池汽车120上，检测装置122与整车控制器121连接，整车控制器121与云端服务器110无线连接（例如通过4g、5g网络连接以及卫星通信等方式连接）。
29.在可选的实施例中，燃料电池汽车120包括无人驾驶汽车或有人驾驶汽车，对此不做限定。并且，燃料电池汽车120中装载有所述氢燃料电池。
30.在可选的实施例中，检测装置122中可以包括能够检测氢燃料电池的各项运行参数的传感器。具体来说，检测装置122包括但不限于以下传感器：氢气流量传感器、氧气流量传感器、温度传感器、功率传感器、电压传感器、电流传感器和水蒸气传感器。
31.在可选的实施例中，整车控制器121可以是汽车中的微控制单元（micro controller unit，mcu）。
32.进一步的，下面给出一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法的实现方式。请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法的流程示意图。
33.该基于云的燃料电池的能量输出控制方法可以应用于上述图1所示的能量输出控制装置100。具体来说，该基于云的燃料电池的能量输出控制方法可以包括以下步骤s210~s260，下面依次进行说明。
34.s210，利用检测装置122对燃料电池汽车120中的氢燃料电池进行检测，以获取输入氢燃料电池的物料数值以及氢燃料电池的当前输出功率和当前温度，物料数值包括当前燃料气流量和当前氧化气流量。
35.需要说明的是，燃料气流量包括氢燃料电池的氢气输入量，氧化气流量包括氢燃料电池的氧气输入量。可选的，可以利用检测装置122中的氢气流量传感器、氧气流量传感器、温度传感器以及功率传感器来检测当前输出功率、当前温度以及所述物料数值。
36.s220，利用整车控制器121向云端服务器110发送物料数值、当前输出功率以及当前温度。
37.s230，利用云端服务器110根据物料数值和当前输出功率确定氢燃料电池的当前健康值，当前健康值根据预设查找表确定或者根据如下公式确定：hc=αp0/（w1+w2）
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（公式1）其中，hc表示当前健康值，p0表示当前输出功率，w1表示当前燃料气流量，w2表示当前氧化气流量，α为第一预设常数，预设查找表包括多个数据组，每个数据组包括输出功率、燃料气流量、氧化气流量和对应的健康值。
38.可选的，预设查找表可以通过对大量的氢燃料电池进行试验，以采集每个氢燃料电池在多种输出功率、多种燃料气流量、多种氧化气流量情况下的健康值，从而得到所述预设查找表。也即是说，预设查找表中的健康值可以是一种经验值。
39.在一个实施例中，当前健康值可以仅根据所述公式1确定。
40.s240，在当前温度小于第一预设温度值时，利用云端服务器110将当前健康值发送至整车控制器121。
41.s250，利用整车控制器121根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
42.其中，用户的期望输出功率可以根据汽车120的驾驶员的油门踏板信号的大小确定。
43.例如，在所述当前健康值相较于一个标准值偏低的时候，则将所述期望输出功率调大以得到调整输出功率。如此一来，利用当前健康值对期望输出功率进行校准后，可以实现s260中的氢燃料电池的输出功率与期望输出功率匹配，从而实现对燃料电池的能量输出的高精度控制。
44.s260，利用整车控制器121根据调整输出功率对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与期望输出功率匹配。
45.可以理解，s260的调整方式可以参照现有的根据一定功率需求调整氢燃料电池的输出功率的过程，在此不再赘述。
46.可以理解，氢燃料电池在长时间的使用过程中会因为电极腐蚀、催化剂聚合和膜降解等原因而老化，进而导致现有的燃料电池的能量输出控制技术的控制精度不高。而在上述步骤s210~s260中，通过计算氢燃料电池的当前健康值来量化氢燃料电池的老化程度，并利用该当前健康值来对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与用户的期望输出功率匹配。因此，本发明实施例提供的方法能够实现对燃料电池的能量输出的高精度控制。具体来说，本发明实施例提供的方法能够基于云端服务器的分析和处理，通过计算氢燃料电池的当前健康值并根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，实现对燃料电池的能量输出的高精度控制。
47.在一个实施例中，当所述当前温度大于或等于第一预设温度值时，也可以利用上述s240-s260对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与期望输出功率匹配。
48.由于在不同的温度条件下，对于同样老化程度的氢燃料电池输入同样流量的氢气和氧气，其输出功率也会受到影响。为了解决该问题，本发明实施例还提供了以下的进一步方法，以进一步提高氢燃料电池的控制精度。下面结合具体示例对该进一步方法做详细说明：一、在当前温度小于第一预设温度值时的燃料电池的能量输出控制过程：在一个实施例中，请继续参照上述图2所示的方法实施例，在图2中，s250，利用整车控制器121根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，可以包括以下步骤1.1~步骤1.2：步骤1.1，利用整车控制器121获取第一初始健康值，第一初始健康值根据如下公式确定：h01=αp0/（w01+w02）
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（公式2）其中，h01表示第一初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的氧化气流量。
49.步骤1.2，利用整车控制器121根据当前健康值与第一初始健康值的比值对期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
50.具体来说，所述调整输出功率可以根据如下公式计算：pt=βpe/（hc/h01）+θ
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（公式3）其中，pt表示调整输出功率，pe表示期望输出功率，β为第二预设常数、θ为第三预设常数。
51.二、在当前温度大于或等于第一预设温度值且小于第二预设温度值时的燃料电池的能量输出控制过程：在一个实施例中，请继续参照上述图2所示的方法实施例，在图2中，在当前温度大于或等于第一预设温度值时，能量输出控制方法还包括以下步骤2.1~2.6：步骤2.1，利用检测装置122对燃料电池汽车120中的氢燃料电池进行检测，以获取氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的放电初始电压、开路电压以及放电电流。
52.例如，利用检测装置122中的电压传感器、电流传感器来检测所述放电初始电压、开路电压以及放电电流。
53.步骤2.2，利用整车控制器121向云端服务器110发送放电初始电压、开路电压以及放电电流。
54.步骤2.3，利用云端服务器110根据放电初始电压、开路电压以及放电电流确定氢燃料电池的第一健康调整值，第一健康调整值根据如下公式确定：hz1=（vd0-vop）/ic
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（公式4）其中，hz1表示第一健康调整值，vd0表示放电初始电压，vop表示开路电压，ic表示放电电流。放电初始电压可以是指：氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率且连接负载开始做工时的瞬时放电电压。开路电压可以是指：氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率且未连接负载（未做工）时的开路电压。放电电流可以是指：氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率且连接负载开始做工时的放电电流。
55.步骤2.4，在当前温度大于或等于第一预设温度值且小于第二预设温度值时，利用云端服务器110根据第一健康调整值对当前健康值进行调整以得到调整后的第一健康值，并将调整后的第一健康值发送至整车控制器121。
56.在可选的实施例中，调整后的第一健康值为当前健康值和第一健康调整值的均值。也即是说，调整后的第一健康值=（hc+ hz1）/2。
57.步骤2.5，利用整车控制器121根据调整后的第一健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
58.具体来说，步骤2.5，利用整车控制器121根据调整后的第一健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，可以包括以下步骤2.51~2.52：步骤2.51，利用整车控制器121获取第二初始健康值，第二初始健康值根据如下公式确定：h02=（αp0/（w01+w02）+（vd0`-vop`）/ic`）/2
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（公式5）其中，h02表示第二初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前
输出功率时的氧化气流量，vd0`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的放电初始电压，vop`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的开路电压，ic`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的放电电流。
59.步骤2.52，利用整车控制器121根据调整后的第一健康值与第二初始健康值的比值对期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
60.该步骤2.52的实现方式与上述步骤1.2类似，执行原理可以参照上述步骤1.2。
61.例如，pt=βpe/（调整后的第一健康值/h02）+θ。其中，pt表示调整输出功率，pe表示期望输出功率，β为第二预设常数、θ为第三预设常数。
62.步骤2.6，利用整车控制器121根据调整输出功率对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与期望输出功率匹配。
63.三、在当前温度大于或等于第二预设温度值时的燃料电池的能量输出控制过程：在上述步骤2.1~2.6中，在当前温度大于或等于第二预设温度值时，能量输出控制方法还包括如下步骤3.1~3.5：步骤3.1，利用云端服务器110获取氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的当前水蒸气排放量。
64.具体来说，可以利用检测装置122对燃料电池汽车120中的氢燃料电池进行检测，以获取氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的水蒸气排放量。以及利用整车控制器121向云端服务器110发送该水蒸气排放量。
65.步骤3.2，利用云端服务器110根据当前水蒸气排放量和当前输出功率确定氢燃料电池的第二健康调整值，第二健康调整值根据如下公式确定：hz2=p0/sdc
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（公式6）其中，hz2表示第二健康调整值，sdc表示当前水蒸气排放量。
66.步骤3.3，利用云端服务器110根据第一健康调整值、第二健康调整值对当前健康值进行调整以得到调整后的第二健康值，并将调整后的第二健康值发送至整车控制器121。
67.在可选的实施例中，调整后的第二健康值为当前健康值、第一健康调整值和第二健康调整值的均值。也即是说，调整后的第二健康值=（hc+hz1+ hz2）/3。
68.步骤3.4，利用整车控制器121根据调整后的第二健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
69.具体来说，步骤3.4，利用整车控制器121根据调整后的第二健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，可以包括以下步骤3.41~3.42：步骤3.41，利用整车控制器121获取第三初始健康值，第三初始健康值根据如下公式确定：h03=（αp0/（w01+w02）+（vd0`-vop`）/ic`+ p0/sd0）/3
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（公式7）其中，h03表示第三初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的氧化气流量，vd0`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的放电初始电压，vop`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的开路电压，ic`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的放电电
流，sd0表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为当前输出功率时的水蒸气排放量。
70.步骤3.42，利用整车控制器121根据调整后的第二健康值与第三初始健康值的比值对期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。
71.该步骤3.42的实现方式与上述步骤1.2类似，执行原理可以参照上述步骤1.2。
72.例如，pt=βpe/（调整后的第二健康值/h03）+θ。其中，pt表示调整输出功率，pe表示期望输出功率，β为第二预设常数、θ为第三预设常数。
73.步骤3.5，利用整车控制器121根据调整输出功率对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与期望输出功率匹配。
74.在一个实施例中，上述的第一预设温度值的选择范围为（20℃，40℃），第二预设温度值的选择范围为（70℃，100℃）。具体地，第一预设温度值为31℃，第二预设温度值为86℃。
75.可以理解，在上述步骤1.1~步骤1.2、步骤2.1~2.6以及步骤3.1~3.5中，通过在不同的温度段设置计算不同的健康值来对氢燃料电池的输出功率进行控制，可以使得氢燃料电池的控制精度进一步提高。
76.基于上述实施例，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述基于云的燃料电池的能量输出控制方法的步骤。
77.具体地，该存储介质可以为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述实施例中的方法，从而解决“氢燃料电池在长时间的使用过程中会因为电极腐蚀、催化剂聚合和膜降解等原因而老化，进而导致现有的燃料电池的能量输出控制技术的控制精度不高”的问题。因此，本发明的目的在于提供一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置，基于云端服务器的分析和处理，通过计算氢燃料电池的当前健康值并根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，实现了对燃料电池的能量输出的高精度控制。
78.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。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，又例如，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通信接口，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。
79.另外，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。
80.再者，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
81.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
82.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，应用于燃料电池的能量输出控制装置，所述能量输出控制装置包括云端服务器、整车控制器和检测装置，所述检测装置和所述整车控制器设置在燃料电池汽车上，所述检测装置与所述整车控制器连接，所述整车控制器与所述云端服务器无线连接；其中，所述能量输出控制方法包括：利用所述检测装置对所述燃料电池汽车中的氢燃料电池进行检测，以获取输入所述氢燃料电池的物料数值以及所述氢燃料电池的当前输出功率和当前温度，所述物料数值包括当前燃料气流量和当前氧化气流量；利用所述整车控制器向所述云端服务器发送所述物料数值、所述当前输出功率以及所述当前温度；利用所述云端服务器根据所述物料数值和所述当前输出功率确定所述氢燃料电池的当前健康值，所述当前健康值根据预设查找表确定或者根据如下公式确定：hc=αp0/（w1+w2）；其中，hc表示所述当前健康值，p0表示所述当前输出功率，w1表示所述当前燃料气流量，w2表示所述当前氧化气流量，α为第一预设常数，预设查找表包括多个数据组，每个所述数据组包括输出功率、燃料气流量、氧化气流量和对应的健康值；在所述当前温度小于第一预设温度值时，利用所述云端服务器将所述当前健康值发送至所述整车控制器；利用所述整车控制器根据所述当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率；以及利用所述整车控制器根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。2.根据权利要求1所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，所述利用所述整车控制器根据所述当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，包括：利用所述整车控制器获取第一初始健康值，所述第一初始健康值根据如下公式确定：h01=αp0/（w01+w02）；其中，h01表示所述第一初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的氧化气流量；利用所述整车控制器根据所述当前健康值与所述第一初始健康值的比值对所述期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。3.根据权利要求2所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，所述调整输出功率根据如下公式计算：pt=βpe/（hc/h01）+θ；其中，pt表示所述调整输出功率，pe表示所述期望输出功率，β为第二预设常数、θ为第三预设常数。4.根据权利要求1所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，在所述当前温度大于或等于所述第一预设温度值时，所述能量输出控制方法还包括：利用所述检测装置对所述燃料电池汽车中的氢燃料电池进行检测，以获取所述氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电初始电压、开路电压以及放电电流；利用所述整车控制器向所述云端服务器发送所述放电初始电压、所述开路电压以及所
述放电电流；利用所述云端服务器根据所述放电初始电压、所述开路电压以及所述放电电流确定所述氢燃料电池的第一健康调整值，所述第一健康调整值根据如下公式确定：hz1=（vd0-vop）/ic，其中，hz1表示所述第一健康调整值，vd0表示所述放电初始电压，vop表示所述开路电压，ic表示所述放电电流；在所述当前温度大于或等于所述第一预设温度值且小于第二预设温度值时，利用所述云端服务器根据所述第一健康调整值对所述当前健康值进行调整以得到调整后的第一健康值，并将所述调整后的第一健康值发送至所述整车控制器；利用所述整车控制器根据所述调整后的第一健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率；以及利用所述整车控制器根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。5.根据权利要求4所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，所述调整后的第一健康值为所述当前健康值和所述第一健康调整值的均值。6.根据权利要求5所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，所述利用所述整车控制器根据所述调整后的第一健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，包括：利用所述整车控制器获取第二初始健康值，所述第二初始健康值根据如下公式确定：h02=（αp0/（w01+w02）+（vd0`-vop`）/ic`）/2；其中，h02表示所述第二初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的氧化气流量，vd0`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电初始电压，vop`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的开路电压，ic`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电电流；利用所述整车控制器根据所述调整后的第一健康值与所述第二初始健康值的比值对所述期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。7.根据权利要求4所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，在所述当前温度大于或等于所述第二预设温度值时，所述能量输出控制方法还包括：利用所述云端服务器获取所述氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的当前水蒸气排放量；利用所述云端服务器根据所述当前水蒸气排放量和所述当前输出功率确定所述氢燃料电池的第二健康调整值，所述第二健康调整值根据如下公式确定：hz2=p0/sdc，其中，hz2表示所述第二健康调整值，sdc表示所述当前水蒸气排放量；利用所述云端服务器根据所述第一健康调整值、所述第二健康调整值对所述当前健康值进行调整以得到调整后的第二健康值，并将所述调整后的第二健康值发送至所述整车控制器；利用所述整车控制器根据所述调整后的第二健康值对用户的期望输出功率进行调整，
以得到调整输出功率；以及利用所述整车控制器根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。8.根据权利要求7所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，所述调整后的第二健康值为所述当前健康值、所述第一健康调整值和所述第二健康调整值的均值。9.根据权利要求8所述的基于云的燃料电池的能量输出控制方法，其特征在于，利用所述整车控制器根据所述调整后的第二健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率，包括：利用所述整车控制器获取第三初始健康值，所述第三初始健康值根据如下公式确定：h03=（αp0/（w01+w02）+（vd0`-vop`）/ic`+ p0/sd0）/3；其中，h03表示所述第三初始健康值，w01表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的燃料气流量，w02表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的氧化气流量，vd0`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电初始电压，vop`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的开路电压，ic`表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的放电电流，sd0表示出厂前的氢燃料电池在输出功率被控制为所述当前输出功率时的水蒸气排放量；利用所述整车控制器根据所述调整后的第二健康值与所述第三初始健康值的比值对所述期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率。10.一种基于云的燃料电池的能量输出控制装置，其特征在于，所述基于云的燃料电池的能量输出控制装置包括云端服务器、整车控制器和检测装置，所述检测装置和所述整车控制器设置在燃料电池汽车，所述检测装置与所述整车控制器连接，所述整车控制器与所述云端服务器无线连接；其中，所述检测装置，用于对所述燃料电池汽车中的氢燃料电池进行检测，以获取输入所述氢燃料电池的物料数值以及所述氢燃料电池的当前输出功率和当前温度，所述物料数值包括当前燃料气流量和当前氧化气流量；所述整车控制器，用于向所述云端服务器发送所述物料数值、所述当前输出功率以及所述当前温度；所述云端服务器，用于根据所述物料数值和所述当前输出功率确定所述氢燃料电池的当前健康值，所述当前健康值根据预设查找表确定或者根据如下公式确定：hc=αp0/（w1+w2）；其中，hc表示所述当前健康值，p0表示所述当前输出功率，w1表示所述当前燃料气流量，w2表示所述当前氧化气流量，α为第一预设常数，预设查找表包括多个数据组，每个所述数据组包括输出功率、燃料气流量、氧化气流量和对应的健康值；所述云端服务器，还用于在所述当前温度小于第一预设温度值时，将所述当前健康值发送至所述整车控制器；所述整车控制器，还用于根据所述当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率；以及所述整车控制器，还用于根据所述调整输出功率对所述氢燃料电池的输出功率进行控
制，以使得所述氢燃料电池的输出功率与所述期望输出功率匹配。

技术总结
本发明的实施例提供了一种基于云的燃料电池的能量输出控制方法及装置，该方法涉及车辆控制技术领域，该方法包括：利用云端服务器根据物料数值和当前输出功率确定氢燃料电池的当前健康值，当前健康值根据预设查找表确定或者根据如下公式确定：HC=αP0/（W1+W2）；在当前温度小于第一预设温度值时，利用云端服务器将当前健康值发送至整车控制器；利用整车控制器根据当前健康值对用户的期望输出功率进行调整，以得到调整输出功率；以及利用整车控制器根据调整输出功率对氢燃料电池的输出功率进行控制，以使得氢燃料电池的输出功率与期望输出功率匹配。该方法能够实现对燃料电池的能量输出的高精度控制。量输出的高精度控制。量输出的高精度控制。


技术研发人员：齐志刚
受保护的技术使用者：北京新研创能科技有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/7/6