CN107390128A - 一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台及方法，涉及一种在线能源管理试验平台及方法，属于无人机能源管理及控制技术领域。一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，包括混合能源系统、能源管理控制系统和动态负载模拟系统。混合能源系统包括储氢装置、流量计、燃料电池系统和蓄电池；能源管理控制系统包括上位机、能源管理控制器、电压电流可控DC/DC转换器和电流电压传感器；动态负载模拟系统即为可编程电子负载。本发明还公开基于所述试验平台实现的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验方法。本发明目的为实现燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证，具有试验成本低、风险小、易于实现的优点。

Description

一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台及方法

技术领域

本发明涉及一种在线能源管理试验平台及方法，特别涉及一种用于无人机的燃料电池和蓄电池混合动力的能源管理算法验证平台及方法，属于无人机能源管理及控制技术领域。

背景技术

新能源无人机是一种新型的电动无人机，具有长航时甚至超长航时潜力，一般指采用燃料电池、太阳能电池、蓄电池以及多种电源相互混合的能源系统形式。鉴于蓄电池的能源密度较低，一般纯蓄电池无人机航时较短，而由于燃料电池放电特性较软，纯燃料电池不利于大机动飞行且抗突风干扰能力差，而纯太阳能电池无人机受天气影响较大，且无法夜间飞行。因此，采用多种能源混合的动力系统成为了国内外的研究热点。

而多电混合的动力系统利用各能源的放电特点优势互补，如燃料电池与蓄电池混合，燃料电池高能量密度，而蓄电池高功率密度，从而在不降低无人机机动性的同时提高航时。但该系统相比单电源系统复杂，电源放电特性的不同需要对它们进行匹配设计。为了使整体效率最佳，合理的能源管理方法至关重要。

目前关于燃料电池蓄电池混合能源管理技术主要分为基于规则的管理策略和基于优化的管理策略。而无论何种策略从理论到实践都需要进行算法效率和实时性验证，从而确定其工程应用的可行性。当前缺少适用于无人机的燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验验证平台，而构造完整的动力系统成本较高、损耗大、且模拟不同飞行工况十分不便。因此，发明一种验证燃料电池蓄电池混合能源管理策略的试验平台是有必要的。

发明内容

针对现有技术中缺乏燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证平台，而采用真实飞行试验成本高、风险大、实施困难等问题，本发明公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，还公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验方法，要解决的技术问题为实现燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证，具有试验成本低、风险小、易于实现的优点。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，包括混合能源系统、能源管理控制系统和动态负载模拟系统。所述的混合能源系统包括储氢装置、流量计、燃料电池系统和蓄电池；能源管理控制系统包括上位机、能源管理控制器、电压电流可控DC/DC转换器和电流电压传感器；动态负载模拟系统即为可编程电子负载。

燃料电池系统作为混合能源系统主能源，高功率密度的蓄电池作为辅助能源，可编程电子负载对无人机飞行过程的需求功率进行动态模拟，燃料电池系统由能源管理控制器直接控制。流量计实时监测燃料电池消耗的瞬时氢气流率，并发送给能源管理控制器，能源管理控制器通过电流电压传感器获取蓄电池和直流母线的电压和电流，从而得到当前的需求功率。然后，根据待测试的在线能源管理算法，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流和电压的控制指令，并发送给电压电流可控DC/DC转换器，以控制燃料电池系统的输出功率，根据功率平衡的原则，蓄电池则被动跟随剩余的需求功率，若剩余需求功率为负，则燃料电池系统为蓄电池充电。燃料电池系统和蓄电池的放电情况全部由待测试的在线能源管理算法决定，从而完成待测试的在线能源管理算法的验证试验。

能源管理控制器包括微处理器、CAN总线通信接口、串口通信接口、ADC模块、数据存储单元、LCD显示单元和按键模块单元。第一串口通信接口用于所有采集数据和控制信号的存储；第二串口通信接口用于流量计的通信以采集氢气消耗的瞬时流率；第三串口通信接口发送电流、电压或功率控制命令，用于可编程电子负载的控制，实现模拟无人机飞行过程中动态功率需求。CAN总线通信接口用于与燃料电池系统控制板和电压电流可控DC/DC转换器的通信，与燃料电池系统控制板的通信实现收集燃料电池堆温度，风扇开度以及燃料电池系统输出电流信息；与电压电流可控DC/DC转换器的通信用于获得DC/DC转换器的输入和输出电流/电压，以及DC/DC转换器本身的温度信息，同时控制DC/DC转换器的输出电压，以及限制DC/DC转换器的输出电流。ADC模块用于采集蓄电池和直流母线上的电流和电压的模拟量信号，根据一定的线性关系将模拟信号转为实际电流电压的数字量，用以计算直流母线需求功率和蓄电池的当前剩余电量SOC状态。微处理器根据无人机飞行剖面的需求功率信息生成可编程电子负载的控制指令，并通过第三串口通信接口发送。同时微处理器处理所有接口采集的信息，并根据嵌入待测试的在线能源管理算法，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流和电压控制指令，并通过CAN总线通信接口发送。最后，将所有采集的状态信息和控制指令信息通过第一串口通信接口保存至存储单元，且在LCD显示单元上显示系统状态信息，按键模块单元含有多个按键分别用于能源管理控制器的复位和开启功能程序。

电压电流可控DC/DC转换器作为能源管理的执行部件，用于控制燃料电池系统的输出电压，同时限定燃料电池系统的输出电流，从而控制燃料电池系统的输出功率。电压电流可控DC/DC转换器还起到稳定直流母线电压的目的，通过调节输出电压与蓄电池进行匹配，调节限流以对蓄电池进行充放电控制。电压电流可控DC/DC转换器包括降压型DC/DC模块、转换器的ADC模块、DAC模块、微处理器、CAN总线通信接口、温度传感器、散热风扇和电流电压采样电阻。CAN总线通信接口接收能源管理控制器发来的数字控制指令，并通过DAC模块转化为对应模拟电压用于对降压型DC/DC模块的控制。而电流采样电阻和电压采样电阻用于测量输入输出的电流和电压。温度传感器用于检测降压型DC/DC模块的发热程度，以便通过微处理器控制风扇散热，从而提高DC/DC转换效率。此外，微处理器将采集的输入输出电流、电压和温度信息通过CAN总线通信接口发送给能源管理控制器。

本发明还公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验方法，该方法基于所述的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台实现，包括如下步骤：

步骤1：试验硬件设备准备。

准备试验平台所需设备，断开蓄电池连接插头，关闭储氢装置阀门旋钮，能源管理控制器和可编程电子负载均断电。

步骤2：待测试的在线能源管理算法初始化准备。

上位机开启，能源管理控制器上电，通过上位机将待测试的在线能源管理算法程序进行初始化赋值，包括蓄电池初始电量SOC0、蓄电池总容量Q0、电压电流可控DC/DC转换器预设的初始化输出电压UDC0和初始限流IDC0。然后进行编译，调试，下载至能源管理控制器，通过能源管理控制器的LCD显示单元判断是否下载成功，初始化是否正常，若正常则待测试的在线能源管理算法初始化准备完毕可执行步骤3，否则，调试后继续执行步骤2。

步骤3：电压电流可控DC/DC转换器初始化。

电压电流可控DC/DC转换器上电，能源管理控制器复位，储氢装置阀门打开，燃料电池系统进氢，流量计显示进氢流率，燃料电池系统启动，DC/DC转换器输入端有电压且在能源管理控制器的LCD显示单元上显示正常。此时，测量DC/DC转换器的输出电压是否为步骤2中预设的初始化输出电压UDC0，若是则进行步骤4，否则，再次复位能源管理控制器重新执行步骤3。

步骤4：调整电压电流可控DC/DC转换器输出电压与蓄电池电压匹配。

选择电压范围合理的蓄电池并确认蓄电池的充电截止电压，通过能源管理控制器的按键调节电压电流可控DC/DC转换器的输出电压与蓄电池的充电截止电压匹配一致，此过程通过能源管理控制器的LCD显示单元确认。电压调整结束后接入蓄电池，此时燃料电池通过DC/DC转换器与蓄电池并联，能源管理控制器的LCD显示单元显示蓄电池和燃料电池以及DC/DC转换器的电流和电压。

步骤5：预设可编程电子负载工作模式。

可编程电子负载上电，根据能源管理控制器的控制要求切换到对应的工作模式，所述的工作模式包括控功率模式、控电流模式和控电压模式。从电子负载的显示面板上观察并确认工作模式切换结果，即完成可编程电子负载的工作模式预设。

步骤6：选择模拟无人机飞行工况，执行待测试的在线能源管理算法。

选择需要模拟的无人机飞行工况对应的需求功率剖面，然后通过能源管理控制器的按键启动待测试的在线能源管理算法程序，能源管理控制器自动执行电子负载的功率变化控制，以及在线能源控制算法的解算，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流电压控制指令，控制电压电流可控DC/DC转换器的输出，从而间接控制蓄电池的输出，实现对能源系统的在线管理。观察能源管理控制器的LCD显示单元和电子负载的显示屏，以了解实时的功率分配情况，各路的电流电压情况，确认试验过程是否正常，若不正常或某路电流电压出现问题，则返回至步骤2，若一切正常，则执行步骤7。

步骤7：结束停止。

待测试的在线能源管理算法程序持续运行直至模拟功率剖面结束，此时，可编程电子负载已由程序控制停止，试验过程的所有数据也已经自动保存到存储单元。接下来先关闭氢气阀门，再断开蓄电池插头，待气管内剩余氢气耗尽，燃料电池自动关闭，此时切断电压电流可控DC/DC转换器的电源，最后关闭能源管理控制器的电源即可。至此，即实现燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证。

有益效果：

1、针对现有技术中缺乏燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证平台，而采用真实飞行试验成本高、风险大、实施困难等问题，本发明公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，还公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验方法，通过实时地模拟动态功率需求，燃料电池与蓄电池在线的功率和能量管理，高效地完成在线能控策略的开发、改进和可行性试验验证等研究工作，具有试验成本低、风险小、易于实现的优点。

2、与现有混合动力系统相比，本发明公开的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台及方法，采用可编程电子负载替代电机和螺旋桨等动力装置，并采用微处理器直接控制电子负载模拟连续的飞行工况的功率动态变化，并可以实时监测母线电流电压的情况。

3、本发明公开的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台及方法，采用电压电流可控的DC/DC进行燃料电池的直接控制和蓄电池的间接控制，省去独立且笨重的蓄电池管理系统，降低混合动力系统重量和成本，提高混合动力系统的效率。

4、本发明公开的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台及方法，能够监测且保存全部的系统信息数据，如氢气流率、蓄电池充放电电流、燃料电池堆温度等，从而实时判断试验平台当前状态，如耗氢量、蓄电池剩余电量等为能源管理提供更多依据。

附图说明

图1为试验平台结构框架。

图2为能源管理控制器接口及通信连接。

图3为电压电流可控DC/DC原理结构。

图4为试验平台对应试验方法的具体操作执行流程。

图5为平台运行过程能源管理控制器LCD显示单元所显示的部分内容。

图6为实施例1试验结束后的部分数据结果。其中：图6(a)为需求功率剖面和功率分配情况，图6(b)为电流分配情况，图6(c)为电压变化情况，图6(d)为蓄电池电量状态和消耗电量情况。

具体实施方式

为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，包括混合能源系统、能源管理控制系统和动态负载模拟系统。所述的混合能源系统包括储氢装置、流量计、燃料电池系统、蓄电池及其插头；能源管理控制系统包括能源管理控制器、上位机、电压电流可控DC/DC转换器、用于监测蓄电池的第一电流电压传感器和监测直流母线的第二电流电压传感器；动态负载模拟系统即为可编程电子负载。

燃料电池系统作为混合能源系统主能源，高功率密度的蓄电池作为辅助能源，采用可编程电子负载对飞行过程的需求功率进行动态模拟，且燃料电池系统由能源管理控制器直接控制。流量计实时监测燃料电池消耗的瞬时氢气流率，并发送给能源管理控制器，能源管理控制器通过电流电压传感器获取蓄电池和直流母线的电压和电流，从而得到当前的需求功率。然后，根据待测试的在线能源管理算法，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流和电压的控制指令，并发送给电压电流可控DC/DC转换器，以控制燃料电池的输出功率，根据功率平衡的原则，蓄电池则被动跟随剩余的需求功率，若剩余需求功率为负，则燃料电池系统为蓄电池充电。燃料电池系统和蓄电池的放电情况全部由待测试的在线能源管理算法决定，从而完成待测试的在线能源管理算法的验证试验。

如图2所示，能源管理控制器核心为32位微处理器，其它外设包括1路CAN总线通信接口、3路串口通信接口、2路ADC模块、1个数据存储单元、1个LCD显示单元和包含若干按键的按键模块单元。第一串口通信接口用于所有采集数据和控制信号的存储，第二串口通信接口用于流量计的通信以采集氢气消耗的瞬时流率，第三串口通信接口发送电流、电压或功率控制命令，用于可编程电子负载的控制，实现模拟无人机飞行过程中动态的需求功率变化。CAN总线通信接口用于与燃料电池系统控制板和电压电流可控DC/DC转换器的通信。与燃料电池系统控制板的通信实现收集燃料电池堆温度，风扇开度以及燃料电池系统输出电流。与电压电流可控DC/DC转换器的通信主要是用于获得电压电流可控DC/DC转换器的输入和输出电流和电压，以及电压电流可控DC/DC转换器本身的温度，同时控制电压电流可控DC/DC转换器的输出电压，以及限制电压电流可控DC/DC转换器输出电流。第一路ADC模块用于采集与蓄电池相连的第一电流电压传感器的模拟量信号；第二路ADC模块用于采集与可编程电子负载相连的第二电流电压传感器的模拟量信号，从而分别测量蓄电池和直流母线的电流和电压，进而计算蓄电池的输出功率、消耗的电量和当前剩余电量SOC状态，以及直流母线需求功率。32位微处理器根据无人机飞行剖面的需求功率信息生成可编程电子负载的控制指令，并通过第三串口通信接口发送。同时32位微处理器处理所有接口采集的信息，并根据嵌入待测试的在线能源管理算法，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流和电压控制指令，并通过CAN总线通信接口发送。最后，将所有采集的状态信息和控制指令信息通过第一串口通信接口保存至数据存储单元，同时在LCD显示单元上显示系统状态信息。而按键模块单元包含多个按键，用于控制能源管理控制器的复位，以及启动嵌入在32微处理器中的功能程序。

如图3所示，电压电流可控DC/DC转换器包括降压型DC/DC模块、第一路和第二路转换器ADC模块、DAC模块、32位微处理器、CAN总线通信接口、温度传感器、散热风扇，以及输入和输出电流电压采样电阻。CAN总线通信接口接收能源管理控制器发来的数字控制指令，并通过DAC模块转化为对应模拟电压用于对降压型DC/DC模块的控制。第一路转换器ADC模块用以测量输入电流和电压采样电阻两端电压并转换为对应的数字量，从而完成对输入电流和电压的监测；第二路转换器ADC模块用以测量输出电流和电压采样电阻两端电压并转换为对应的数字量，从而完成对输出电流和电压的监测。温度传感器用于检测降压型DC/DC模块的发热程度，以便通过32位微处理器控制风扇散热，从而提高降压型DC/DC模块的转换效率。此外，32位微处理器将采集的输入输出电流、电压和温度信息通过CAN总线通信接口发送给能源管理控制器。

如图4所示，本实施例还公开一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验方法，基于所述的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台实现，包括如下步骤：

步骤1：试验硬件设备准备。

准备试验平台所需设备，按照附图1连接试验平台，连接过程断开蓄电池连接插头，关闭储氢装置阀门旋钮，能源管理控制器和可编程电子负载均断电。

步骤2：待测试的在线能源管理算法初始化准备。

上位机开启，能源管理控制器上电，通过上位机将待测试的在线能源管理算法程序进行初始化赋值。其中，蓄电池初始电量SOC0、蓄电池总容量Q0、按照试验所采用的蓄电池的实际情况进行赋值，本实施例的蓄电池初始电量为0.8，蓄电池的总容量为4Ah。而电压电流可控DC/DC转换器预设的初始化输出电压UDC0和初始限流IDC0，则按照转换器的最大允许量进行赋值，本实施例中分别赋值为26V和24A。然后进行编译，调试，下载至能源管理控制器，根据能源管理控制器的LCD显示的电压和电流情况判断是否下载成功以及初始化是否正常，若正常则待测试的在线能源管理算法初始化准备完毕可执行步骤3，否则，须继续执行步骤2。

步骤3：电压电流可控DC/DC转换器初始化。

电压电流可控DC/DC转换器上电，能源管理控制器复位，储氢装置阀门打开并使出口压力处于燃料电池系统允许的进氢压力范围之内，此时流量计显示进氢流率，燃料电池系统启动，DC/DC转换器输入端有电压且为燃料电池系统的输出电压，在能源管理控制器的LCD显示单元上显示正常。此时，测量DC/DC转换器的输出电压是否为步骤2中预设的初始化输出电压UDC0，若是则进行步骤4，否则，再次复位能源管理控制器重新执行步骤3。

步骤4：调整电压电流可控DC/DC转换器输出电压与蓄电池电压匹配。

选择电压范围合理的蓄电池并确认蓄电池的充电截止电压，本实施例的选择蓄电池为锂电池且其充电截至电压为25.2V,通过能源管理控制器的按键调节电压电流可控DC/DC转换器的输出电压与蓄电池的充电截止电压匹配一致，此过程通过能源管理控制器的LCD显示单元确认。电压调整结束后接入蓄电池，此时燃料电池通过DC/DC转换器与蓄电池并联，能源管理控制器的LCD显示单元显示蓄电池和燃料电池以及DC/DC转换器的电流和电压。

步骤5：预设可编程电子负载工作模式。

可编程电子负载上电，根据能源管理控制器的控制要求切换到对应的工作模式，所述的工作模式包括控功率模式、控电流模式和控电压模式。本实施例采用控功率模式，从电子负载的显示面板上观察并确认工作模式切换为控功率模式，即完成本步可编程电子负载的工作模式预设。

步骤6：选择模拟无人机飞行工况，执行待测试的在线能源管理算法。

选择需要模拟的无人机飞行工况对应的需求功率剖面，然后通过能源管理控制器的按键启动待测试的在线能源管理算法程序，能源管理控制器根据需求功率信息自动控制电子负载的功率变化，同时由各个传感器获取平台状态信息并根据状态信息，进行在线能源控制算法的解算，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流电压控制指令，以控制电压电流可控DC/DC转换器的输出，根据功率供需平衡原则，间接控制蓄电池的输出，实现对能源系统的在线管理。实施过程中能源管理控制器的LCD显示单元的显示内容如图5所示。据此以了解实时的功率分配情况，各路的电流电压情况，从而确认试验过程是否正常，若不正常或某路电流电压出现问题，则返回至步骤2，若一切正常，则执行步骤7。

步骤7：结束停止。

待测试的在线能源管理算法程序持续运行直至模拟功率剖面结束，此时，可编程电子负载已由程序控制停止，试验过程的所有数据也已经自动保存到存储单元。接下来须先关闭氢气阀门停止给燃料电池系统供氢，然后断开蓄电池插头，等待气管内剩余氢气耗尽，燃料电池自动关闭，此时切断电压电流可控DC/DC转换器的电源，最后关闭能源管理控制器的电源即可。至此，即实现燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证试验，试验部分结果如图6所示。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，其特征在于：包括混合能源系统、能源管理控制系统和动态负载模拟系统；所述的混合能源系统包括储氢装置、流量计、燃料电池系统和蓄电池；能源管理控制系统包括上位机、能源管理控制器、电压电流可控DC/DC转换器和电流电压传感器；动态负载模拟系统即为可编程电子负载；

燃料电池系统作为混合能源系统主能源，高功率密度的蓄电池作为辅助能源，可编程电子负载对无人机飞行过程的需求功率进行动态模拟，燃料电池系统由能源管理控制器直接控制；流量计实时监测燃料电池消耗的瞬时氢气流率，并发送给能源管理控制器，能源管理控制器通过电流电压传感器获取蓄电池和直流母线的电压和电流，从而得到当前的需求功率；根据待测试的在线能源管理算法，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流和电压的控制指令，并发送给电压电流可控DC/DC转换器，以控制燃料电池系统的输出功率，根据功率平衡的原则，蓄电池则被动跟随剩余的需求功率，若剩余需求功率为负，则燃料电池系统为蓄电池充电；燃料电池系统和蓄电池的放电情况全部由待测试的在线能源管理算法决定。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，其特征在于：能源管理控制器包括微处理器、CAN总线通信接口、串口通信接口、ADC模块、数据存储单元、LCD显示单元和按键模块单元；第一串口通信接口用于所有采集数据和控制信号的存储；第二串口通信接口用于流量计的通信以采集氢气消耗的瞬时流率；第三串口通信接口发送电流、电压或功率控制命令，用于可编程电子负载的控制，实现模拟无人机飞行过程中动态功率需求；CAN总线通信接口用于与燃料电池系统控制板和电压电流可控DC/DC转换器的通信，与燃料电池系统控制板的通信实现收集燃料电池堆温度，风扇开度以及燃料电池系统输出电流信息；与电压电流可控DC/DC转换器的通信用于获得DC/DC转换器的输入和输出电流/电压，以及DC/DC转换器本身的温度信息，同时控制DC/DC转换器的输出电压，以及限制DC/DC转换器的输出电流；ADC模块用于采集蓄电池和直流母线上的电流和电压的模拟量信号，根据一定的线性关系将模拟信号转为实际电流电压的数字量，用以计算直流母线需求功率和蓄电池的当前剩余电量SOC状态；微处理器根据无人机飞行剖面的需求功率信息生成可编程电子负载的控制指令，并通过第三串口通信接口发送；同时微处理器处理所有接口采集的信息，并根据嵌入待测试的在线能源管理算法，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流和电压控制指令，并通过CAN总线通信接口发送；最后，将所有采集的状态信息和控制指令信息通过第一串口通信接口保存至存储单元，且在LCD显示单元上显示系统状态信息，按键模块单元含有多个按键分别用于能源管理控制器的复位和开启功能程序。

3.如权利要求1或2所述的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台，其特征在于：电压电流可控DC/DC转换器作为能源管理的执行部件，用于控制燃料电池系统的输出电压，同时限定燃料电池系统的输出电流，从而控制燃料电池系统的输出功率；电压电流可控DC/DC转换器还起到稳定直流母线电压的目的，通过调节输出电压与蓄电池进行匹配，调节限流以对蓄电池进行充放电控制；电压电流可控DC/DC转换器包括降压型DC/DC模块、转换器的ADC模块、DAC模块、微处理器、CAN总线通信接口、温度传感器、散热风扇和电流电压采样电阻；CAN总线通信接口接收能源管理控制器发来的数字控制指令，并通过DAC模块转化为对应模拟电压用于对降压型DC/DC模块的控制；而电流采样电阻和电压采样电阻用于测量输入输出的电流和电压；温度传感器用于检测降压型DC/DC模块的发热程度，以便通过微处理器控制风扇散热，从而提高DC/DC转换效率；此外，微处理器将采集的输入输出电流、电压和温度信息通过CAN总线通信接口发送给能源管理控制器。

4.一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验方法，基于所述的一种燃料电池蓄电池混合动力系统能源管理试验平台实现，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：试验硬件设备准备；

准备试验平台所需设备，断开蓄电池连接插头，关闭储氢装置阀门旋钮，能源管理控制器和可编程电子负载均断电；

步骤2：待测试的在线能源管理算法初始化准备；

上位机开启，能源管理控制器上电，通过上位机将待测试的在线能源管理算法程序进行初始化赋值，包括蓄电池初始电量SOC0、蓄电池总容量Q0、电压电流可控DC/DC转换器预设的初始化输出电压UDC0和初始限流IDC0；然后进行编译，调试，下载至能源管理控制器，通过能源管理控制器的LCD显示单元判断是否下载成功，初始化是否正常，若正常则待测试的在线能源管理算法初始化准备完毕可执行步骤3，否则，调试后继续执行步骤2；

步骤3：电压电流可控DC/DC转换器初始化；

电压电流可控DC/DC转换器上电，能源管理控制器复位，储氢装置阀门打开，燃料电池系统进氢，流量计显示进氢流率，燃料电池系统启动，DC/DC转换器输入端有电压且在能源管理控制器的LCD显示单元上显示正常；此时，测量DC/DC转换器的输出电压是否为步骤2中预设的初始化输出电压UDC0，若是则进行步骤4，否则，再次复位能源管理控制器重新执行步骤3；

步骤4：调整电压电流可控DC/DC转换器输出电压与蓄电池电压匹配；

选择电压范围合理的蓄电池并确认蓄电池的充电截止电压，通过能源管理控制器的按键调节电压电流可控DC/DC转换器的输出电压与蓄电池的充电截止电压匹配一致，此过程通过能源管理控制器的LCD显示单元确认；电压调整结束后接入蓄电池，此时燃料电池通过DC/DC转换器与蓄电池并联，能源管理控制器的LCD显示单元显示蓄电池和燃料电池以及DC/DC转换器的电流和电压；

步骤5：预设可编程电子负载工作模式；

可编程电子负载上电，根据能源管理控制器的控制要求切换到对应的工作模式，所述的工作模式包括控功率模式、控电流模式和控电压模式；从电子负载的显示面板上观察并确认工作模式切换结果，即完成可编程电子负载的工作模式预设；

步骤6：选择模拟无人机飞行工况，执行待测试的在线能源管理算法；

选择需要模拟的无人机飞行工况对应的需求功率剖面，然后通过能源管理控制器的按键启动待测试的在线能源管理算法程序，能源管理控制器自动执行电子负载的功率变化控制，以及在线能源控制算法的解算，产生电压电流可控DC/DC转换器的电流电压控制指令，控制电压电流可控DC/DC转换器的输出，从而间接控制蓄电池的输出，实现对能源系统的在线管理；观察能源管理控制器的LCD显示单元和电子负载的显示屏，以了解实时的功率分配情况，各路的电流电压情况，确认试验过程是否正常，若不正常或某路电流电压出现问题，则返回至步骤2，若一切正常，则执行步骤7；

步骤7：结束停止；

待测试的在线能源管理算法程序持续运行直至模拟功率剖面结束，此时，可编程电子负载已由程序控制停止，试验过程的所有数据也已经自动保存到存储单元；接下来先关闭氢气阀门，再断开蓄电池插头，待气管内剩余氢气耗尽，燃料电池自动关闭，此时切断电压电流可控DC/DC转换器的电源，最后关闭能源管理控制器的电源即可；至此，即实现燃料电池蓄电池混合动力无人机能源管理策略可行性验证。