[发明专利]一种考虑燃料电池启停策略的复合电源系统能量分配方法

权利要求书

1.一种考虑燃料电池启停策略的复合电源系统能量分配方法，其特征在于，所述复合电源系统包括燃料电池模块、超级电容模块、蓄电池模块、数据采集模块、复合电源控制器；所述复合电源控制器与所述数据采集模块连接，所述数据采集模块分别与所述燃料电池模块、蓄电池模块、超级电容模块连接；所述蓄电池模块与负载模块直接连接；所述燃料电池模块连接单向DC-DC控制器，所述单向DC-DC控制器分别与负载以及所述复合电源控制器相连；所述超级电容模块连接双向DC-DC控制器，所述双向DC-DC控制器分别与负载以及所述复合电源控制器相连，复合电源控制器包括上层和下层控制两个部分，上层是燃料电池的启停策略，下层是对能量的分配，根据数据采集模块采集到的蓄电池的电量，超级电容的电量以及负载的电流需求，对燃料电池模块，超级电容模块进行能量的分配；所述数据采集模块包括负载电流采集模块和负载电压采集模块、燃料电池电流采集模块、超级电容电量采集模块、蓄电池电量采集模块；所述负载电流采集模块与汽车内的负载串联后，与复合电源控制器相连；所述负载电压采集模块与负载并联后，与复合电源控制器相连；所述燃料电池电量采集模块分别与燃料电池模块和复合电源控制器连接；所述超级电容电量采集模块分别与超级电容模块和复合电源控制器连接；所述蓄电池电量采集模块分别与超级电容模块和复合电源控制器连接；所述能量分配包括上层控制和下层控制；所述上层控制是对燃料电池的启停控制：采集蓄电池的电量数据以及汽车的负载电流，根据燃料电池当前的开闭状态以及蓄电池的电量数据，确定燃料电池进行启动和关机操作,具体包括以下步骤：(1)根据采集的汽车负载电流的正负，判断汽车当前状态，若电流为负值，汽车处于制动状态，燃料电池参考电流值为0，若电流为正值，汽车处于驱动状态；(2)根据采集的蓄电池的电量数据以及燃料电池当前的开关状态，对燃料电池进行开启或关机操作；若燃料电池处于关机状态，当蓄电池的电量小于其下限阈值时，那么不考虑最小关机时间toff的约束，燃料电池立刻开启，并且燃料电池参考电流值为燃料电池最大电流Imax；若燃料电池处于开启状态，当蓄电池的电量大于它的上限阈值时，不考虑最小开机时间ton的约束，燃料电池立刻关机，此时燃料电池的参考电流为0；若燃料电池处于开启状态，当蓄电池的电量处于它的上下限阈值之间时，燃料电池的输出电流随着所述汽车负载电流的变化而变化，燃料电池的参考电流为Id；若燃料电池处于关机状态，10秒的时间内负载电流一直大于燃料电池的最大电流，并且燃料电池关机状态的时间大于最小关机时间，则开启燃料电池；若燃料电池处于开机状态，10秒的时间内负载电流一直小于燃料电池的最优电流，并且开启时间大于最小开机时间，则关闭燃料电池；若负载电流大于超级电容和蓄电池所能提供的最大电流，燃料电池开启；所述下层控制是对能量分配的控制：根据采集得到的所述汽车负载电流以及燃料电池的参考电流，二者差值为超级电容和蓄电池所需提供的差值电流，根据差值电流的正负以及超级电容的电量数据，确定超级电容的参考电流根据数据采集模块采集到的蓄电池的电量，超级电容的电量以及负载的电流需求，对燃料电池模块，超级电容模块进行能量的分配。

2.根据权利要求1所述的考虑燃料电池启停策略的复合电源系统能量分配方法，其特征在于，所述下层控制中确定燃料电池的参考电流具体包括以下步骤：根据上层控制判断的燃料电池的启停状态，燃料电池若是关机状态，那么燃料电池的参考电流为0；燃料电池若是处于开启状态，根据采集到的所述汽车负载电流，将所述负载电流和蓄电池的充电电流相加后得到燃料电池的需求电流，燃料电池的需求电流与燃料电池电流的上下限阈值电流进行比较后，得到相应的燃料电池的参考电流；若燃料电池的需求电流小于燃料电池的电流下限阈值，那么此时燃料电池参考电流为燃料电池的电流下限阈值；若燃料电池的需求电流在燃料电池的电流上下限阈值之间，那么燃料电池的参考电流等于需求电流值；若燃料电池的需求电流大于燃料电池的电流上限阈值，那么燃料电池的参考电流为燃料电池的电流上限阈值。

3.根据权利要求1或2所述的考虑燃料电池启停策略的复合电源系统能量分配方法，其特征在于，所述燃料电池电流的上下限阈值为燃料电池系统实测的效率测试数据划定出燃料电池工作在高效区的电流的上下极限阈值。

4.根据权利要求1或2所述的考虑燃料电池启停策略的复合电源系统能量分配方法，其特征在于，所述下层控制中确定超级电容的参考电流具体包括以下步骤：根据采集得到的所述汽车负载电流以及所述燃料电池的参考电流，二者差值为超级电容和蓄电池所需提供的差值电流，判断差值电流的正负，若为正值则进入步骤s1，若为负值则进入步骤s2；所述步骤s1包括以下步骤：如果所述超级电容和蓄电池所需提供的差值电流为正值，要判断超级电容能否供电，比较差值电流与蓄电池的电流下限阈值，若差值电流小于蓄电池的电流下限阈值，超级电容的参考电流为0，若差值电流大于蓄电池的电流下限阈值，就比较超级电容电量与超级电容电量下限阈值的大小，若超级电容电量大于超级电容电量下限阈值，则输出超级电容参考电流为Iscmax；否则输出超级电容参考电流为0；所述步骤s2包括以下步骤：如果所述超级电容和蓄电池所需提供的差值电流为负值，要判断超级电容能否充电，比较超级电容的电量与初始的超级电容电量，若超级电容电量小于初始的超级电容电量，那么超级电容的充电电流取超级电容的电流下限阈值，否则超级电容的充电电流为0。