本技術(shù)涉及混合動力控制，尤其涉及雙電源混合動力系統(tǒng)及混合動力設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、集成氫燃料電池和鋰電池的雙電源混合動力系統(tǒng)，其原理多為氫燃料電池向鋰電池充電，鋰電池再向負(fù)載端進行輸出，整體呈現(xiàn)一個類似單向“串聯(lián)”的一個模式。在系統(tǒng)運行開始階段，附加在氫燃料電池上的負(fù)載迅速提升，但氫燃料電池有啟動緩慢、需要預(yù)熱的特性，又由于動力系統(tǒng)中的氫燃料電池承擔(dān)著給鋰電池充電的任務(wù)，此時的鋰電池易成為氫燃料電池的一個大的“負(fù)載”，將氫燃料電池的電壓迅速拉低，使氫燃料電池的電壓達(dá)到截止電壓以下，導(dǎo)致系統(tǒng)斷開氫燃料電池對外輸出。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供雙電源混合動力系統(tǒng)及混合動力設(shè)備，其使得氫燃料電池模組在系統(tǒng)運行開始階段平穩(wěn)啟動，降低氫燃料電池的電壓被迅速拉低而導(dǎo)致系統(tǒng)斷開氫燃料電池對外輸出的情況。

2、本技術(shù)提供的雙電源混合動力系統(tǒng)，包括氫燃料電池模組、鋰電池模組、dc-dc直流穩(wěn)壓模塊、主控制模塊和負(fù)載，氫燃料電池模組的輸出端與dc-dc直流穩(wěn)壓電源的輸入端連接，燃料電池模組與鋰電池模組并聯(lián)，鋰電池模組的輸出端與dc-dc直流穩(wěn)壓電源輸入端連接，鋰電池模組的輸入端與氫燃料電池模組的輸出端連接，以鋰電池模組在正向充電時可反向放電，dc-dc直流穩(wěn)壓電源的輸出端與負(fù)載連接，主控制模塊分別與氫燃料電池模組和dc-dc直流穩(wěn)壓電源連接；主控制模塊執(zhí)行如下方法：

3、響應(yīng)電池啟動信令，該電池啟動信令用于啟動氫燃料電池模組；

4、發(fā)送進氣閥啟動信令給氫燃料電池模組的進氣電磁閥，該進氣閥啟動信令用于控制氫燃料電池模組的進氣電磁閥打開；以及，

5、發(fā)送穩(wěn)壓控制信令給dc-dc直流穩(wěn)壓電源，該穩(wěn)壓控制信令用于指示dc-dc直流穩(wěn)壓電源控制氫燃料電池模組以預(yù)設(shè)的階梯式線性特性輸出，預(yù)設(shè)的階梯式線性特性基于負(fù)載階梯式增大線性設(shè)計。

6、氫燃料電池模組與鋰電池模組并聯(lián)的混合動力架構(gòu)，使得氫燃料電池模組對外輸出并且負(fù)載持續(xù)增大時，鋰電池模組不再成為氫燃料電池模組的一個“負(fù)擔(dān)”，也能為氫燃料電池模組承擔(dān)一部分輸出壓力，使氫燃料電池模組的電壓不會被迅速拉低。改進的架構(gòu)中dc-dc直流穩(wěn)壓模塊具有通訊功能，可以根據(jù)接收的信令控制氫燃料電池模組的輸出，使氫燃料電池模組輸出為階梯式的線性輸出，實現(xiàn)負(fù)載以階梯形式線性增大，使得氫燃料電池模組的電壓不會被迅速拉低。氫燃料電池模組通過dc-dc直流穩(wěn)壓電源與負(fù)載連接，為負(fù)載提供所需的主動力源。在系統(tǒng)運行開始階段，也即氫燃料電池模組啟動階段，發(fā)送進氣閥啟動信令給氫燃料電池模組的進氣電磁閥以打開進氣電磁閥，實現(xiàn)氫燃料電池模組的進氣啟動，發(fā)送穩(wěn)壓控制信令給dc-dc直流穩(wěn)壓電源以控制氫燃料電池模組按照預(yù)設(shè)的階梯式線性特性輸出。鋰電池模組的輸入端與氫燃料電池模組的輸出端連接，鋰電池模組的輸出端與dc-dc直流穩(wěn)壓電源輸入端連接，鋰電池模組具有雙向充放電的功能，在氫燃料電池對外輸出并且負(fù)載持續(xù)增大時，氫燃料電池的實時電壓持續(xù)下降，此時鋰電池模組參與系統(tǒng)中對負(fù)載輸出的作用，承擔(dān)起一部分氫燃料電池模組對負(fù)載輸出的壓力，同時氫燃料電池模組給鋰電池模組緩慢充電，為之后鋰電池模組對負(fù)載的輸出提供能量保障。由此，氫燃料電池模組的電壓可以保持在一定范圍區(qū)間內(nèi)，不會被迅速拉低而導(dǎo)致氫燃料電池的電壓達(dá)到截止電壓以下，也就是，系統(tǒng)運行開始階段時，氫燃料電池動力啟動控制更為平穩(wěn)，能夠降低由于氫燃料電池的電壓被迅速拉低而導(dǎo)致系統(tǒng)斷開氫燃料電池對外輸出的情況，確保系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)。

7、在一些可選的技術(shù)方案中，雙電源混合動力系統(tǒng)還包括第一繼電器，氫燃料電池模組的輸出端通過第一繼電器與dc-dc直流穩(wěn)壓電源的輸入端連接，主控制模塊與第一繼電器連接；發(fā)送進氣閥啟動信令給氫燃料電池模組的進氣電磁閥之后，主控制模塊執(zhí)行如下方法：

8、獲取氫燃料電池模組的第一運行狀態(tài)信息，第一運行狀態(tài)信息包括氫氣壓力信息、氫氣流量信息、氫燃料電池輸出電壓信息、氫燃料電池輸出電流信息、氫燃料電池電堆溫度信息和環(huán)境溫度信息；

9、基于氫燃料電池模組的截止電壓和第一運行狀態(tài)信息，得到氫燃料電池模組的第一狀態(tài)評估結(jié)果，第一狀態(tài)評估結(jié)果包含當(dāng)前氫燃料電池模組運行狀態(tài)的第一異常判定值；

10、判定第一異常判定值不超過第一預(yù)設(shè)閾值時，基于第一狀態(tài)評估結(jié)果和預(yù)設(shè)的階梯式線性特性，生成并發(fā)送功率控制信令給氫燃料電池模組的進氣電磁閥，功率控制信令包含控制進氣電磁閥的進氣功率信息，從而逐步增大氫氣供給；

11、判定第一異常判定值低于第一預(yù)設(shè)閾值時，發(fā)送氫燃料電池輸出斷開信令給第一繼電器，該氫燃料電池輸出斷開信令用于指示第一繼電器斷開電路以斷開氫燃料電池模組的輸出。

12、系統(tǒng)運行開始階段時，持續(xù)采集氫燃料電池模組的運行狀態(tài)信息，以及評估判定當(dāng)前氫燃料電池模組的運行狀態(tài)，為優(yōu)化氫燃料電池模組的控制策略提供數(shù)據(jù)支撐。第一預(yù)設(shè)閾值可以是燃料電池的截止電壓，在發(fā)生氫燃料電池模組的電壓迅速拉低或者系統(tǒng)能量處于非常規(guī)的情況下，也即氫燃料電池模組的電壓低于燃料電池的截止電壓時，指示第一繼電器斷開，從而及時斷開氫燃料電池模組對外輸出，降低氫燃料電池模組的膜電極被燒穿的風(fēng)險，保護氫燃料電池模組。在氫燃料電池模組啟動階段，設(shè)計氫燃料電池模組以預(yù)設(shè)的階梯式線性特性輸出，結(jié)合第一狀態(tài)評估結(jié)果和預(yù)設(shè)的階梯式線性特性，控制進氣電磁閥的進氣功率來逐步增大氫氣供給，使氫燃料電池模組的電力輸出與負(fù)載需求匹配，實現(xiàn)系統(tǒng)的平穩(wěn)啟動。

13、在一些可選的技術(shù)方案中，雙電源混合動力系統(tǒng)還包括進氣風(fēng)扇，主控制模塊與進氣風(fēng)扇連接；發(fā)送進氣閥啟動信令給氫燃料電池模組的進氣電磁閥之后，主控制模塊執(zhí)行如下方法：

14、獲取鋰電池模組的第二運行狀態(tài)信息，第二運行狀態(tài)信息包括鋰電池電量信息和鋰電池溫度信息；

15、基于鋰電池模組的界定溫度和第二運行狀態(tài)信息，得到鋰電池模組的第二狀態(tài)評估結(jié)果，第二狀態(tài)評估結(jié)果包含當(dāng)前鋰電池模組運行狀態(tài)的第二異常判定值；

16、判定第二異常判定值超過第二預(yù)設(shè)閾值時，基于第二狀態(tài)評估結(jié)果，生成并發(fā)送轉(zhuǎn)速控制信令給進氣風(fēng)扇，該轉(zhuǎn)速控制信令用于控制進氣風(fēng)扇按照最高轉(zhuǎn)速運行，從而加大系統(tǒng)散熱效率。

17、燃料電池模組反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量，進氣風(fēng)扇為燃料電池模組提供氧氣以及帶走反應(yīng)過程中的熱量。第二預(yù)設(shè)閾值可以是鋰電池模組的界定溫度，正常情況下，進氣風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速根據(jù)氫燃料電池模組的氫氣供給速度確定，但產(chǎn)生的熱量與散熱速度不匹配時，導(dǎo)致燃料電池模組和鋰電池模組整體溫度升高，當(dāng)鋰電池模組處的溫度超過鋰電池模組的界定溫度，判定為異常情況，通過發(fā)送轉(zhuǎn)速控制信令來控制進氣風(fēng)扇按照最高轉(zhuǎn)速運行，加快空氣流速，從而加大系統(tǒng)散熱效率。

18、在一些可選的技術(shù)方案中，雙電源混合動力系統(tǒng)還包括第二繼電器，dc-dc直流穩(wěn)壓電源的輸出端通過第二繼電器與負(fù)載連接，主控制模塊與第二繼電器連接；發(fā)送進氣閥啟動信令給氫燃料電池模組的進氣電磁閥之后，主控制模塊執(zhí)行如下方法：

19、獲取氫燃料電池模組的第一運行狀態(tài)信息和鋰電池模組的第二運行狀態(tài)信息，第一運行狀態(tài)信息包含當(dāng)前氫燃料電池模組的運行參數(shù)數(shù)據(jù)，第二運行狀態(tài)信息包含當(dāng)前鋰電池模組的運行參數(shù)數(shù)據(jù)；

20、基于第一運行狀態(tài)信息和第二運行狀態(tài)信息，得到第三狀態(tài)評估結(jié)果，第三狀態(tài)評估結(jié)果包含當(dāng)前氫燃料電池模組和鋰電池模組的綜合運行狀態(tài)的第三異常判定值；

21、判定第三異常判定值超過第三預(yù)設(shè)閾值時，發(fā)送總輸出斷開信令給第二繼電器，該總輸出斷開信令用于指示第二繼電器斷開電路以斷開氫燃料電池模組和鋰電池模組的總輸出。

22、在發(fā)生電壓迅速拉低或者系統(tǒng)能量處于非常規(guī)的情況下，氫燃料電池模組和鋰電池模組無法正常運行，在氫燃料電池模組和鋰電池模組的后端設(shè)計繼電器，可及時分開氫燃料電池模組/鋰電池模組-負(fù)載端，保護氫燃料電池模組和鋰電池模組，第三預(yù)設(shè)閾值可基于氫燃料電池模組和鋰電池模組的綜合運行狀態(tài)設(shè)置。

23、在一些可選的技術(shù)方案中，響應(yīng)電池啟動信令之后，主控制模塊執(zhí)行如下方法：

24、獲取預(yù)設(shè)初始狀態(tài)規(guī)則，預(yù)設(shè)初始狀態(tài)規(guī)則基于燃料電池模組和鋰電池模組的初始運行閥值設(shè)置；

25、獲取當(dāng)前燃料電池模組的初始狀態(tài)信息和當(dāng)前鋰電池模組的初始狀態(tài)信息；

26、根據(jù)預(yù)設(shè)初始狀態(tài)規(guī)則，得到燃料電池模組和鋰電池模組的初始狀態(tài)評估結(jié)果，初始狀態(tài)評估結(jié)果包含燃料電池模組和鋰電池模組的初始異常判定值；

27、判定初始異常判定值不為預(yù)設(shè)初始值，則系統(tǒng)正常運行；反之，

28、判定初始異常判定值為預(yù)設(shè)初始值，則系統(tǒng)停止運行。

29、預(yù)設(shè)初始狀態(tài)規(guī)則可以基于燃料電池模組的初始電堆溫度值、燃料電池模組的初始?xì)錃鈮毫χ岛弯囯姵啬＝M的初始鋰電電量值，如初始電堆溫度值不超過46℃、初始鋰電電量值不為零以及初始?xì)錃鈮毫χ挡粸榱?。若在系統(tǒng)啟動運行階段，采集到的初始電堆溫度值、初始?xì)錃鈮毫χ岛统跏间囯婋娏恐挡粷M足上述初始運行閥值，證明系統(tǒng)處于異常狀態(tài)，則需停止系統(tǒng)運行；反之，則系統(tǒng)正常運行，執(zhí)行下一步驟，使得氫燃料電池可以正常啟動。

30、在一些可選的技術(shù)方案中，響應(yīng)電池啟動信令之前，主控制模塊執(zhí)行如下方法：

31、獲取預(yù)設(shè)自檢規(guī)則，預(yù)設(shè)自檢規(guī)則基于系統(tǒng)的關(guān)鍵組件和功能設(shè)置；

32、根據(jù)預(yù)設(shè)自檢規(guī)則，得到系統(tǒng)狀態(tài)評估結(jié)果，系統(tǒng)狀態(tài)評估結(jié)果包含系統(tǒng)異常判定值；

33、判定系統(tǒng)異常判定值不為預(yù)設(shè)值，則系統(tǒng)正常運行；反之，

34、判定系統(tǒng)異常判定值為預(yù)設(shè)值，則系統(tǒng)停止運行。

35、預(yù)設(shè)自檢規(guī)則基于系統(tǒng)的關(guān)鍵組件和功能設(shè)置，如發(fā)動機、傳感器、制動系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的狀態(tài)，在氫燃料電池啟動之前，自檢可以確認(rèn)系統(tǒng)的關(guān)鍵組件是否正常工作，避免因組件故障導(dǎo)致的啟動失敗或系統(tǒng)損壞，保證氫燃料電池可以正常啟動。

36、在一些可選的技術(shù)方案中，發(fā)送穩(wěn)壓控制信令給dc-dc直流穩(wěn)壓電源之后，主控制模塊執(zhí)行如下方法：

37、獲取當(dāng)前環(huán)境氫濃度信息；

38、基于當(dāng)前環(huán)境氫濃度信息，得到環(huán)境氫濃度評估結(jié)果；

39、判定環(huán)境氫濃度評估結(jié)果超過預(yù)設(shè)安全閾值，則發(fā)送報警信息。

40、環(huán)境氫濃度異常情況下，觸發(fā)系統(tǒng)報警，使得系統(tǒng)及時采取相應(yīng)的安全措施，如關(guān)閉氫氣供應(yīng)、啟動通風(fēng)系統(tǒng)或斷電等，保證氫燃料電池正常運行。

41、本技術(shù)還提供混合動力設(shè)備，包括上述任一項的雙電源混合動力系統(tǒng)，使得氫燃料電池模組在系統(tǒng)運行開始階段平穩(wěn)啟動，降低氫燃料電池的電壓被迅速拉低而導(dǎo)致系統(tǒng)斷開氫燃料電池對外輸出的情況。