1.一种氢电混合动力功率控制系统,其特征在于,包括,
数据获取模块,用以获取汽车信息、行驶信息、电池运行参数和环境信息;
模式分析模块,用以根据获取的汽车信息、汽车行驶速度与汽车行驶加速度对汽车的行驶模式进行判断,并根据获取的坡道类型与坡度角对汽车行驶模式的判断过程进行优化;
状态分析模块,用以根据获取的锂电池电量、锂电池运行电压与锂电池运行温度对锂电池的运行状态进行分析;
功率控制模块,用以根据汽车的行驶模式、电池的运行状态与锂电池电量对氢燃料电池与锂电池的输出功率进行控制,并根据氢燃料电池运行温度与氢燃料电池的预设最优负载范围对氢燃料电池输出功率的控制过程进行优化;
管理模块,用以根据管理周期内氢燃料电池的工作效率对下一管理周期氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程进行管理,并根据管理周期内获取的环境信息对管理过程进行调整;
所述模式分析模块设有模式分析单元,所述模式分析单元用以根据获取的汽车信息与汽车行驶信息对汽车的驱动功率进行分析,所述模式分析单元将汽车的驱动功率设为P,P的计算公式如下:3
P=m×g×f×v+0.5×ρ×cd×A×v+m×a×v
所述模式分析单元将汽车的驱动功率P与预设驱动功率P1进行比对,并根据比对结果对汽车的行驶模式进行判断,其中:当P≤P1时,所述模式分析单元判定汽车的行驶模式为巡航模式;
当P>P1时,所述模式分析单元判定汽车的行驶模式为动力模式;
其中,m为汽车重量,g为重力加速度,f为滚动阻力系数,v为车速,ρ为空气密度,cd为空气阻力系数,A为汽车风面面积,a为行驶加速度;
所述模式分析模块设有分析优化单元,所述分析优化单元用以根据获取的坡面信息对汽车驱动功率的分析过程进行优化,其中:当坡面为上坡时,所述分析优化单元将汽车的驱动功率设为P’,设定P’=P+m×g×sin(θ)×v;
当坡面为下坡时,所述分析优化单元将汽车的驱动功率设为P”,设定P”=P‑m×g×sin(θ)×v;
其中,θ为坡度角;
所述状态分析模块设有电压分析单元,所述电压分析单元用以将获取的锂电池运行电压b0与第一预设电压b1进行比对,并根据比对结果对锂电池运行电压的异常性进行分析,其中:当b0≤b1时,所述电压分析单元判定锂电池的运行电压正常;
当b0>b1时,所述电压分析单元判定锂电池的运行电压异常;
所述状态分析模块还设有状态分析单元,所述状态分析单元将获取的锂电池的运行温度t0与第一预设温度t1进行比对,并根据比对结果与锂电池运行电压异常性的分析结果对锂电池的运行状态进行分析,其中:当锂电池的运行电压正常时,若t0≤t1,所述状态分析单元判定锂电池的运行状态正常;若t0>t1,所述状态分析单元判定锂电池的运行状态异常;
当锂电池的运行电压异常时,若t0≤t1×[1‑(b0‑b1)/(b0+b1)],所述状态分析单元判定锂电池的运行状态正常;若t0>t1×[1‑(b0‑b1)/(b0+b1)],所述状态分析单元判定锂电池的运行状态异常;
所述功率控制模块设有功率控制单元,所述功率控制单元用以根据汽车的行驶模式、锂电池的运行状态与锂电池电量u0对氢燃料电池与锂电池的输出功率进行控制,其中:当汽车行驶模式为巡航模式且锂电池的运行状态正常时,若u0≤u1,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r1,设定r1=P×α×[1‑(u1‑u0)/u1],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q1,设定q1=P‑r1;若u1<u0<u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r2,设定r2=P×α,所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q2,设定q2=P‑r2;若u0≥u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r3,设定r3=P×α×[1+sin(u0‑u2)×(π/2)/(u0+u2)],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q3,设定q3=P‑r3;
当汽车行驶模式为巡航模式且锂电池的运行状态异常时,若u0≤u1,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r4,设定r4=0,所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q4,设定q4=P;若u1<u0<u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r5,设定r5=P×α×[1‑(u0‑u1)/(u1+u0)],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q5,设定q5=P‑r5;若u0≥u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r6,设定r6=P×α,所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q6,设定q6=P‑r6;
当汽车行驶模式为动力模式且锂电池的运行状态正常时,若u0≤u1,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r7,设定r7=P×β×[1‑(u1‑u0)/u1],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q7,设定q7=P‑r7;若u1<u0<u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r8,设定r8=P×β,所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q8,设定q8=P‑q8;若u0≥u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r9,设定r9=P×β×[1+sin(u0‑u2)×(π/2)/(u0+u2)],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q9,设定q9=P‑r9;
当汽车行驶模式为动力模式且锂电池的运行状态异常时,若u0≤u1,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r10,设定r10=P×β×[1‑(u1‑u0)/(u1+u0)],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q10,设定q10=P‑r10;若u1<u0<u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r11,设定r11=P×β×[1‑(u0‑u1)/(u1+u0)],所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q11,设定q11=P‑q11;若u0≥u2,所述功率控制单元控制锂电池的输出功率为r12,设定r12=P×β,所述功率控制单元控制氢燃料电池的输出功率为q12,设定q12=P‑r12;
其中,u1为预设最低电量,u2为预设最高电量,α为预设第一比例,β为预设第二比例。
2.根据权利要求1所述的氢电混合动力功率控制系统,其特征在于,所述功率控制模块设有第一优化单元,所述第一优化单元用以将氢燃料电池的输出功率rx与预设最优负载范围进行比对,并根据比对结果对氢燃料电池输出功率的控制过程进行一次优化,其中:当s1≤rx≤s2时,所述第一优化单元判定氢燃料电池的输出功率在最优范围,不进行优化;
当rx<s1或rx>s2时,所述第一优化单元判定氢燃料电池的输出功率不在最优范围,并对氢燃料电池输出功率的控制过程进行一次优化,若rx<s1,所述第一优化单元将优化(s1‑rx)/(s1+rx)+1后的预设第一比例设为α’,设定α’=α×{1‑{[(s1‑rx)/(s1+rx)+1] ‑1}/18},若rx>s2,所述第一优化单元将优化后的预设第一比例设为α”,设定α”=α×{1+{[(rx‑s2)/(rx‑s2)/(s2+rx)+1(s2+rx)+1] ‑1}/18};
其中,x=1,2...12,s1为预设最优负载范围的最小值,s2为预设最优负载范围的最大值。
3.根据权利要求2所述的氢电混合动力功率控制系统,其特征在于,所述功率控制模块还设有第二优化单元,所述第二优化单元将氢燃料电池的运行温度F0与预设温度阈值F1进行比对,并根据比对结果对氢燃料电池输出功率的控制过程进行一次优化,其中:当F0≤F1时,所述第二优化单元判定氢燃料电池的运行温度正常,不进行优化;
当F0>F1时,所述第二优化单元判定氢燃料电池的运行温度异常,并对氢燃料电池输出功率的控制过程进行二次优化,将优化后的预设最优负载范围的最小值设为s1’,设定s1’=s1×{1+(π/2)×arctan[sin(F0‑F1)/(F0+F1)]},将优化后的预设最优负载范围的最大值设为s2’,设定s2’=s2×{1‑(π/2)×arctan[sin(F0‑F1)/(F0+F1)]}。
4.根据权利要求3所述的氢电混合动力功率控制系统,其特征在于,所述管理模块设有管理单元,所述管理单元用以将管理周期内氢燃料电池的工作效率y0与预设效率y1进行比对,并根据比对结果对下一管理周期氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程进行管理,其中:当y0≤y1时,所述管理单元判定当前管理周期氢燃料电池的工作效率异常,并对下一管理周期氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程进行管理,将更新后的预设温度阈值设为F1’,设定F1’=F1×[1‑(y1‑y0)/(y1+y0)];
当y0>y1时,所述管理单元判定当前管理周期燃料电池的工作效率正常,不对下一管理周期氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程进行管理。
5.根据权利要求4所述的氢电混合动力功率控制系统,其特征在于,所述管理模块设有第一调整单元,所述第一调整单元用以将管理周期内的平均环境温度j0与预设环境温度j1进行比对,并根据比对结果对氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程的管理过程进行一次调整,其中:当j0≤j1时,所述第一调整单元判定当前管理周期环境温度异常,并对氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程的管理过程进行一次调整,将调整后的预设效率设为y1’,设定y1’=y1×1‑{exp{sin(j1‑j0)×(π/2)/(j1+j0)}‑1}/2;
当j0>j1时,所述第一调整单元判定当前管理周期环境温度正常,不进行调整。
6.根据权利要求5所述的氢电混合动力功率控制系统,其特征在于,所述管理模块设有第二调整单元,所述第二调整单元用以将管理周期内汽车行驶的平均海拔高度h0与预设海拔高度h1进行比对,并根据比对结果对氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程的管理过程进行二次调整,其中:当h0≤h1时,所述第二调整单元判定当前管理周期汽车行驶的海拔高度正常,不进行调整;
当h0>h1时,所述第二调整单元判定当前管理周期汽车行驶的海拔高度异常,并对氢燃料电池与锂电池的输出功率的控制过程的管理过程进行二次调整,将调整后的预设环境温度设为j1’,设定j1’=j1×{1+ln[(h0‑h1)/(h0+h1)+1]}。