[发明专利]燃料电池混合动力有轨电车多能量源耦合惩罚控制系统

摘要

本发明公开了一种燃料电池混合动力有轨电车多能量源耦合惩罚控制系统，属于燃料电池混合动力能量管理控制领域。包括多能量源系统监控单元接口，用于通信连接燃料电池系统监控单元、超级电容系统监控单元、锂电池系统监控单元以及牵引驱动系统直流母线监测单元；耦合惩罚控制单元，其根据整车实时牵引工况和多能量源工作特性实现燃料电池系统、超级电容系统、锂电池系统自适应能量分配，并根据各能量源性能衰减特性对自适应能量需求分配进行预测修正，确保整车运行稳定性的同时，使得燃料电池系统工作于实时最优净功率输出、超级电容系统和锂电池系统工作于期望荷电状态范围内，提高各能量源系统工作效率，延长各能量源的循环使用寿命。

主权项

1.一种燃料电池混合动力有轨电车多能量源耦合惩罚控制系统，其特征在于：包括多能量源耦合惩罚控制单元和多能量源系统监控单元接口；多能量源耦合惩罚控制单元，被配置为用于根据整车实时牵引工况和有轨电车混合动力系统多能量源工作特性实现燃料电池系统、超级电容系统、锂电池系统的自适应能量需求分配，并根据各能量源性能衰减特性对自适应能量需求分配进行预测修正，包括状态控制律切换单元、动态惩罚功率自适应分配单元、多能量源性能衰减补偿单元和燃料电池系统最优净功率估计单元；状态控制律切换单元，被配置为用于根据所述超级电容系统、锂电池系统期望工作荷电状态范围，对燃料电池有轨电车混合动力系统的各能量源工作状态进行设置，为动态惩罚功率自适应分配单元的自适应功率分配提供基准判定逻辑信号；动态惩罚功率自适应分配单元，被配置为用于基于状态控制律切换单元给出的自适应功率分配基准判定逻辑，综合惩罚分配函数、系统性能衰减补偿系数与燃料电池系统动态补偿函数，计算所述燃料电池系统、超级电容系统、锂电池系统的工作功率参考信号；包括功率惩罚分配单元和燃料电池系统差分功率动态补偿单元；功率惩罚分配单元，被配置为用于根据状态控制律切换单元得到的基准判定逻辑信号，结合惩罚分配函数以及多能量源性能衰减补偿单元得到的燃料电池系统工作功率参考信号性能衰减系数和超级电容系统工作功率参考信号性能衰减系数计算结果，自适应求解燃料电池系统、超级电容系统、锂电池系统的工作功率参考设定信号；燃料电池系统差分功率动态补偿单元，被配置为用于根据燃料电池系统工作电流请求信号与燃料电池系统工作电流设定信号差值，以及燃料电池系统工作电流设定信号与燃料电池系统试工作电流信号差值，对超级电容系统的初始工作功率参考信号进行前馈补偿；多能量源性能衰减补偿单元，被配置为用于根据所述燃料电池系统、锂电池系统累计工况特征，计算动态惩罚功率自适应分配单元所需的所述燃料电池系统、锂电池系统的工作功率参考信号的实时性能衰减修正系数，以及燃料电池系统最优净功率估计单元所需的最优净功率跟踪曲线所需的性能衰减修正系数；包括燃料电池系统性能衰减补偿单元和锂电池系统性能衰减补偿单元；燃料电池系统性能衰减补偿单元，被配置为用于根据燃料电池系统累计工况持续时间，计算燃料电池系统的实时性能衰减补偿系数，以及燃料电池系统最优净功率估计单元所需的最优净功率跟踪曲线所需的性能衰减修正系数；锂电池系统性能衰减补偿单元，被配置为用于根据锂电池系统循环工况累计参数，计算锂电池系统的实时性能衰减补偿系数；燃料电池系统最优净功率估计单元，被配置为用于根据动态惩罚功率自适应分配单元自适应求解得到的燃料电池系统的初始工作功率参考信号，综合测试得到的燃料电池系统最优净功率跟踪曲线，插值得到燃料电池系统实时最优净功率输出条件下的所述燃料电池系统工作电流请求信号，并根据多能量源性能衰减补偿单元得到的最优净功率跟踪曲线性能衰减修正系数，对燃料电池系统最优净功率跟踪曲线进行修正；多能量源系统监控单元接口通过燃料电池系统监控单元接口、超级电容系统监控单元接口、锂电池系统监控单元接口以及牵引驱动系统直流母线监测单元接口通信连接有燃料电池系统监控单元、超级电容系统监控单元、锂电池系统监控单元以及牵引驱动系统直流母线监测单元；多能量源系统监控单元接口，被配置为用于与燃料电池系统监控单元接口通过通信总线协议交互燃料电池系统的工作电流请求信号、工作电流设定信号、实时输出电流信号以及实时输出电压信号；与超级电容系统监控单元接口通过通信总线协议交互超级电容系统的实时荷电状态信号与工作功率设定信号；与锂电池系统监控单元接口通过通信总线协议交互锂电池系统的实时荷电状态信号与工作功率设定信号；与牵引驱动系统直流母线监测单元接口通过通信总线协议交互牵引驱动系统直流母线的工作功率需求信号。