CN108583311A - 计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，包括计及不确定性的混合动力次优能量管理单元、燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元和有轨电车牵引驱动系统单元，计及不确定性的混合动力次优能量管理单元分别与燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元电连接，燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元均与有轨电车牵引驱动系统单元电连接。本发明在对有轨电车运行过程随机不确定性进行自适应估计基础上，通过燃料电池混合动力能量管理系统的多能量源实时功率自适应分配，确保混合动力有轨电车工作于近似最小等效氢耗状态，并实现多能量源性能衰减均衡，延长混合动力系统循环使用寿命。

Description

计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统
技术领域
本发明涉及混合动力有轨电车能量管理领域，具体涉及计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统。
背景技术
作为氢能发电的重要载体，质子交换膜燃料电池以其环保、高效的优点可以为社会经济发展提供清洁电力。随着商业化质子交换膜技术的不断发展，燃料电池系统在热电联供、电站系统、电动汽车以及轨道交通等诸多领域具有广阔的应用前景。特别地，随着集成大功率燃料电池模块的功率密度以及循环使用寿命的不断提高，其在高性能混合动力有轨电车应用中潜力巨大。
由于燃料电池系统相对缓慢的动态响应特性，必须配置储能系统以满足有轨电车的动态响应需求。对于中小功率应用如电动汽车、叉车等，独立的锂电池或超级电容储能配置可以满足要求。然而，由于超级电容比功率高，大电流充放电循环性能好，但自放电率大，持续放电时间短；而锂电池比能量高，无记忆效应，自放电率低，适合中小电流持续充放电，因此对于大功率混合动力有轨电车应用，由锂电池和超级电容构成的混合储能系统被视为更有前景的配置方案，可以通过优势互补协同增强整车性能。
其中，如何结合有轨电车运行工况与燃料电池、超级电容、锂电池工作特性进行能量管理系统的有效设计，对于实现燃料电池混合动力有轨电车整车动力性与燃料经济性的有效兼顾，提高燃料电池混合动力系统运行过程鲁棒性，延长混合动力系统循环使用寿命，均具有非常重要的现实意义。
目前，在既有燃料电池有轨电车混合动力系统设计中，主要由作为混合动力主能量源的燃料电池系统优先满足整车动力性能要求，由超级电容系统和锂电池系统构成的储能系统提供辅助功率需求和制动能量回收，在此基础上提出了多种基于切换策略、模糊规则和信号频率分割的能量管理系统，以实现有轨电车的优化运行过程。
然而，既有混合动力有轨电车能量管理系统设计中，仍仅限于考虑给定运行工况下的混合动力系统配置和能量管理系统的协同优化问题。一方面，工况本身会影响有轨电车运行效率，需要集成到上述协同优化问题之中。另一方面，多目标协同优化的有轨电车能量管理系统设计过程是非常耗时的，更适用于有轨电车离线性能评估而非实时运行控制过程。此外，辅机系统开关以及有轨电车载荷不确定性等随机过程会显著影响能量管理系统的调度运行，这种给定工况与实际工况之间的差异对混合动力有轨电车的正常运行具有显著影响，会影响有轨电车的运行性能和系统能效。特别地，对于燃料电池混合动力有轨电车，由于燃料电池系统动态响应导致的差分功率不匹配，会进一步恶化运行工况不匹配的影响。同时，系统性能衰减和运行环境不确定性等时变特征的影响，可能会导致优化配置条件下的能量管理系统失效，因此，能量管理系统的鲁棒性亟待提高。
综上所述，如何提供混合动力能量管理系统的鲁棒性，是燃料电池混合动力有轨电车能量管理系统设计中面临的重要问题，并且既有能量管理系统设计中并未有效计及有轨电车运行过程随机不确定性的影响，也难以通过直接功率预测方法对运行过程随机不确定性的影响进行有效评估。由于车载储能系统的使用寿命通常高于燃料电池系统，燃料电池系统寿命是混合动力能量管理系统设计中需要优先考虑的问题，由此导致运行工况不确定性会主要作用于车载储能系统，特别是作为暂态功率补偿主能量源的超级电容系统，其荷电状态波动范围将更大，亟需结合混合动力系统运行过程信息实现有效的工况不确定性量化补偿，设计鲁棒性更好的混合动力能量管理策略，在确保燃料电池混合动力有轨电车稳定可靠运行的同时，提升整车燃料经济性和混合动力系统循环使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为所述燃料电池混合动力有轨电车，提供了一种计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，通过所述燃料电池混合动力能量管理系统的多能量源实时功率自适应分配，确保混合动力有轨电车工作于近似最小等效氢耗状态，并实现多能量源性能衰减均衡，延长混合动力系统循环使用寿命。
本发明采用以下的技术方案：
计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，包括计及不确定性的混合动力次优能量管理单元、燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元和有轨电车牵引驱动系统单元，计及不确定性的混合动力次优能量管理单元分别与燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元电连接，燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元均与有轨电车牵引驱动系统单元电连接。
优选地，所述计及不确定性的混合动力次优能量管理单元包括基准实时惩罚功率分配子单元、基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元和超级电容自适应功率均衡子单元，基准实时惩罚功率分配子单元分别与基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元和超级电容自适应功率均衡子单元电连接，基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元与超级电容自适应功率均衡子单元电连接；
基准实时惩罚功率分配子单元能根据有轨电车牵引驱动系统单元的实时功率需求，结合超级电容自适应功率均衡子单元计算得到的次优修正参数，计算得到等效氢耗最优条件下的所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元的次优输出功率参考解析解，进而结合所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元得到的所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元动态补偿功率，计算得到所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的次优输出功率参考，进而得到所述燃料电池系统请求电流信号，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号。
优选地，所述燃料电池系统单元包括燃料电池及其辅机系统子单元，燃料电池及其辅机系统子单元电连接有一级联单向直流-直流变换器子单元；
所述锂电池系统单元包括锂电池子单元，锂电池子单元电连接有第一一级联双向直流-直流变换器子单元；
超级电容系统单元包括超级电容子单元，超级电容子单元连接有第二一级联双向直流-直流变换器子单元；
所述燃料电池及其辅机系统子单元、锂电池子单元、超级电容子单元、第一一级联双向直流-直流变换器子单元和第二一级联双向直流-直流变换器子单元均与基准实时惩罚功率分配子单元电连接，一级联单向直流-直流变换器子单元、第一一级联双向直流-直流变换器子单元和第二一级联双向直流-直流变换器子单元均与有轨电车牵引驱动系统单元电连接。
优选地，基准实时惩罚功率分配子单元包括基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块和融合动态补偿的次优参考功率生成子模块；
基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块，能满足有轨电车牵引功率需求和所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元功率输出之间的动态平衡，通过对简化等效氢耗优化问题的求解，得到等效氢耗最优条件下的所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元的最优输出功率参考解析解；
所述融合动态补偿的次优参考功率生成子模块在最优输出功率参考基础上，结合所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元得到的所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元动态补偿功率，计算得到所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的次优输出功率参考，进而得到所述燃料电池系统单元的请求电流信号，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号。
优选地，基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元包括差分功率估计子模块、动态开窗性能衰减估计子模块和差分功率模糊逻辑分配子模块；
所述差分功率估计子模块，能根据所述燃料电池系统单元的请求电流信号、设定电流信号，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号、实际输出电流信号，自适应估计混合动力有轨电车的动态响应差分功率；
所述动态开窗性能衰减估计子模块，能根据所述超级电容自适应功率均衡子单元得到的超级电容系统单元的放电循环周期滚动辨识结果，对所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减进行开窗积分计算，得到所述滚动窗口内的燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减估计值；
所述差分功率模糊逻辑分配子模块，以得到的有轨电车动态响应差分功率、所述锂电池系统单元和超级电容系统单元的实时荷电状态、以及所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减估计值为模糊逻辑关联函数输入，以所述燃料电池系统单元动态补偿功率为模糊逻辑关联函数输出，通过模糊逻辑运算，得到所述燃料电池系统单元的动态补偿功率信号，进而得到所述锂电池系统单元的动态补偿功率信号。
优选地，超级电容自适应均衡子单元包括，基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块、燃料电池、锂电池性能衰减修正子模块、实时惩罚功率次优修正子模块和基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块；
所述基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块，能自适应计算得到所述超级电容子单元的均衡SOC期望；
所述燃料电池、锂电池性能衰减修正子模块，基于辨识得到的所述燃料电池、锂电池的性能衰减特征参数，对所述基准实时惩罚功率分配子单元提供输出阈值；
所述实施惩罚功率次优修正子模块，结合基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块得到的均衡SOC期望值，对所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元的最优输出功率参考解析解进行参数调整；
所述基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块，为所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元提供滚动辨识放电深度周期。
本发明具有的有益效果是：
相较于现有技术，计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，在对有轨电车运行过程随机不确定性进行自适应估计基础上，能够实现对所述燃料电池系统单元、超级电容系统单元以及锂电池系统单元的自适应能量管理，在满足整车动力性能基础上，通过所述基准实时惩罚功率分配子单元，使得燃料电池系统单元和锂电池系统单元工作于近似等效氢耗最优功率输出状态，通过所述基于荷电状态滚动辨识的超级电容系统自适应均衡子单元，确保了超级电容系统单元工作于期望荷电状态范围内，通过所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元，综合考虑所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减特性，保证各能量源“舒适”运行，在实现所述燃料电池混合动力有轨电车系统燃料经济性的同时，能够均衡所述燃料电池系统、锂电池系统和超级电容系统的性能衰减速率，延长所述燃料电池混合动力系统的循环使用寿命。
附图说明
图1为计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统的结构示意图。
图2为计及不确定性的混合动力次优能量管理单元工作过程示意图。
图3为超级电容荷电状态信息辨识过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
结合图1至图3，计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统10，包括计及不确定性的混合动力次优能量管理单元100、燃料电池系统单元200、锂电池系统单元300、超级电容系统单元400和有轨电车牵引驱动系统单元500。
其中，计及不确定性的混合动力次优能量管理单元100分别与燃料电池系统单元200、锂电池系统单元300和超级电容系统单元400电连接，燃料电池系统单元200、锂电池系统单元300和超级电容系统单元400均与有轨电车牵引驱动系统单元500电连接。如图1所示。
计及不确定性的混合动力次优能量管理单元100包括基准实时惩罚功率分配子单元110、基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120和超级电容自适应功率均衡子单元130，基准实时惩罚功率分配子单元110分别与基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120和超级电容自适应功率均衡子单元130电连接，基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120与超级电容自适应功率均衡子单元130电连接。
燃料电池系统单元200包括燃料电池及其辅机系统子单元210，燃料电池及其辅机系统子单元电连接有一级联单向直流-直流变换器子单元220。
锂电池系统单元300包括锂电池子单元310，锂电池子单元电连接有第一一级联双向直流-直流变换器子单元320。
超级电容系统单元400包括超级电容子单元410，超级电容子单元连接有第二一级联双向直流-直流变换器子单元420。
燃料电池及其辅机系统子单元210、锂电池子单元310、超级电容子单元410、第一一级联双向直流-直流变换器子单元320和第二一级联双向直流-直流变换器子单元420均与基准实时惩罚功率分配子单元110电连接，一级联单向直流-直流变换器子单元220、第一一级联双向直流-直流变换器子单元320和第二一级联双向直流-直流变换器子单元420均与有轨电车牵引驱动系统单元500电连接。
基准实时惩罚功率分配子单元110能根据有轨电车牵引驱动系统单元500的实时功率需求，结合超级电容自适应功率均衡子单元130计算得到的次优修正参数，计算得到等效氢耗最优条件下的所述燃料电池系统单元200、锂电池系统单元300和超级电容系统单元400的次优输出功率参考解析解，进而结合所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120得到的所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元动态补偿功率，计算得到所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的次优输出功率参考，进而得到燃料电池系统请求电流信号，以及超级电容系统单元的虚拟请求电流信号。
燃料电池及其辅机系统子单元210接收来自计及不确定性的混合动力次优能量管理单元100的电流请求信号，并根据燃料电池当前运行状态评估计算并向一级联单向直流-直流变换器子单元220发送电流设定信号，电流请求信号和电流设定信号通过工业总线协议进行传输。
锂电池子单元310包括串并联连接的至少一个锂离子电池，由第一一级联双向直流-直流变换器子单元320接收来自锂电池子单元310的功率输出参考信号，并进行锂电池子单元310的功率输出调制。
超级电容子单元410包括串并联连接的至少一个超级电容，由第二一级联双向直流-直流变换器子单元420接收来自超级电容子单元410的功率输出参考信号，并进行超级电容子单元410的功率输出调制。
如图2所示，基准实时惩罚功率分配子单元110包括基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块112和融合动态补偿的次优参考功率生成子模块114。
基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块112，能满足有轨电车牵引功率需求和所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元功率输出之间的动态平衡，通过对简化等效氢耗优化问题的求解，得到等效氢耗最优条件下的所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元的最优输出功率参考解析解。
其中，所述燃料电池系统单元200、锂电池系统单元300和超级电容系统单元400的最优输出功率参考解析解Popt(PEMFC)、Popt(LIB)和Popt(SC)分别为：
Popt(PEMFC)＝max{min(Popt(FC,SC)-Popt(SC),Pnmax(PEMFC,decay)),Pmin(PEMFC)} (2)
其中，
Popt(FC,SC)＝max{min(±Pm+Paux-Popt(LIB),Pnmax(PEMFC,decay)+Pmax(SC)),Pmin(PEMFC)-Pmax(SC)} (4)
其中，Pmin(PEMFC)为燃料电池及其辅机系统子单元210的最小输出功率，Pnmax(PEMFC,decay)为燃料电池及其辅机系统子单元210额定最大输出功率，Pmax(SC)为超级电容子单元410的最大输出功率；
Pm和Paux分别为燃料电池混合动力有股电车的牵引功率需求和辅机系统功率需求；
Inom(LIB)和Inom(SC)分别为所述锂电池子单元310的额定充放电电流和超级电容子单元410的额定充放电电流；
ELIB为锂电池子单元310的等效开路电压，其大小与锂电池子单元310的荷电状态SOCLIB相关；
ESC为超级电容子单元410的等效开路电压，其大小与超级电容单元410的荷电状态SOCSC相关；
Rdis(LIB)和Rdis(SC)分别为锂电池子单元310和超级电容子单元410的放电等效串联电阻；
ηchg,avg(LIB)、ηchg,avg(LIB)为锂电池子单元310的平均充电和放电效率；
ηchg,avg(SC)、ηchg,avg(SC)为超级电容子单元410的平均充电和放电效率；
μLIB和μSC分别为锂电池子单元310和超级电容子单元410关联的惩罚形状因子；
SOCmax(LIB)、SOCmin(LIB)为锂电池子单元310的最大和最小允许荷电状态；
SOCmax(SC)、SOCmin(SC)为超级电容子单元410的最大和最小允许荷电状态。
融合动态补偿的次优参考功率生成子模块114在最优输出功率参考基础上，在得到上述最优输出功率参考基础上，结合所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120得到的所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元动态补偿功率，计算得到所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的次优输出功率参考，进而得到燃料电池系统单元的请求电流信号，以及超级电容系统单元的第二一级联双向直流-直流变换子单元420的虚拟请求电流信号。
如图2所示，基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120包括差分功率估计子模块124、动态开窗性能衰减估计子模块126和差分功率模糊逻辑分配子模块122。
差分功率估计子模块124，能根据燃料电池及其辅机系统子单元210的请求电流信号Ireq(PEMFC)、设定电流信号Isp(PEMFC)，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号Iref(SC)、实际输出电流信号ISC，自适应估计混合动力有轨电车的动态响应差分功率PDynComp。
PDynComp＝Pdiff(PEMFC)+PDynLoss (7)
其中，
其中，VPEMFC为燃料电池及其辅机系统子单元210的实时输出电压；系数δa、δb、k1、k2分别为动态损耗调整系数。
动态开窗性能衰减估计子模块126，能根据所述超级电容自适应功率均衡子单元130得到的超级电容系统单元的放电循环周期滚动辨识结果ΔTSC(DoD)，对燃料电池及其辅机系统子单元210和锂电池子单元310的性能衰减进行开窗积分计算，分别估计滚动窗口内的燃料电池及其辅机系统子单元210和锂电池子单元310的性能衰减Δφdegradation(PEMFC)和Δφdegradation(LIB)。
其中，Δtidle、Δtdynamic和Δthigh分别为动态开窗周期内燃料电池及其辅机系统子单元210的小功率输出状态、动态变载、大功率输出状态的累计时间；
ncycle为动态开窗周期内燃料电池及其辅机系统子单元210的启停次数；
d1、d2、d3和d4分别为对应上述四种状态的性能衰减系数；
Ea和Ti分别表示锂电池子单元310的活化能和开氏温度；
R为摩尔气体常数；
A、B和z为锂电池子单元310性能衰减曲线的拟合系数；
CR为锂电池子单元310的充放电倍率；
Ts为计及不确定性的混合动力次优能量管理单元100的采样周期，Ii为第i个采样间隔的锂电池子单元310的充放电平均电流。
差分功率模糊逻辑分配子模块122，以得到的有轨电车动态响应差分功率、锂电池系统单元和超级电容系统单元的实时荷电状态、以及燃料电池及其辅机系统子单元210和锂电池子单元310的动态开窗性能衰减估计为模糊逻辑关联函数输入、以所述燃料电池系统单元的动态补偿功率为模糊逻辑关联函数输出，通过模糊逻辑运算，得到所述燃料电池系统单元的动态补偿功率信号，进而得到所述锂电池系统单元的动态补偿功率信号。
如图2所示，超级电容自适应均衡子单元130包括，基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块132、燃料电池、锂电池性能衰减修正子模块134、实时惩罚功率次优修正子模块136和基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块138。
基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块132，通过对超级电容荷电状态动态变化的自适应辨识，迭代计算得到超级电容子单元410的均衡SOC期望SOCSC,blc：
SOCSC,blc,i+1＝SOCSC,blc,i+γiΔSOCSC,blc,i (11)
ΔSOCSC,blc,i＝SOCSC,blc,i-(SOCSC,min,i+0.5·DODi)
其中，SOCSC,min,i和SOCSC,max,i分别为超级电容子单元410的第i个滚动辨识周期内识别得到的当前放电深度对应的最小荷电状态和最大荷电状态；
m为所述均衡SOC期望SOCSC,blc的增益指数调整因子。
燃料电池、锂电池性能衰减修正子模块134，对动态开窗性能衰减估计子模块126得到的燃料电池及其辅机系统子单元210和锂电池子单元310的动态开窗性能衰减估计值进行累加，进而对基准实时惩罚功率分配子单元110的基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块112提供输出阈值。
基于辨识得到的所述燃料电池、锂电池的性能衰减特征参数，对所述基准实时惩罚功率分配子单元提供输出阈值；
实施惩罚功率次优修正子模块136，结合基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块132得到的均衡SOC期望值，对基准实时惩罚功率分配子单元110的基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块112的锂电池系统单元300、超级电容系统单元400的最优输出功率参考解析解中的等效开路电压参数ELIB和ESC进行调整：
其中，ε1和ε2为等效开路电压比例增益调整系数。
基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块138，为所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元120的动态开窗性能衰减估计子模块126提供滚动辨识放电深度周期。
基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块132和所述基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块138的超级电容荷电状态信息辨识工作过程示意图如附图3所示。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，其特征在于，包括计及不确定性的混合动力次优能量管理单元、燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元和有轨电车牵引驱动系统单元，计及不确定性的混合动力次优能量管理单元分别与燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元电连接，燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元均与有轨电车牵引驱动系统单元电连接。
2.根据权利要求1所述的计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，其特征在于，所述计及不确定性的混合动力次优能量管理单元包括基准实时惩罚功率分配子单元、基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元和超级电容自适应功率均衡子单元，基准实时惩罚功率分配子单元分别与基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元和超级电容自适应功率均衡子单元电连接，基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元与超级电容自适应功率均衡子单元电连接；
基准实时惩罚功率分配子单元能根据有轨电车牵引驱动系统单元的实时功率需求，结合超级电容自适应功率均衡子单元计算得到的次优修正参数，计算得到等效氢耗最优条件下的所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元和超级电容系统单元的次优输出功率参考解析解，进而结合所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元得到的所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元动态补偿功率，计算得到所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的次优输出功率参考，进而得到所述燃料电池系统请求电流信号，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号。
3.根据权利要求2所述的计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，其特征在于，所述燃料电池系统单元包括燃料电池及其辅机系统子单元，燃料电池及其辅机系统子单元电连接有一级联单向直流-直流变换器子单元；
所述锂电池系统单元包括锂电池子单元，锂电池子单元电连接有第一一级联双向直流-直流变换器子单元；
超级电容系统单元包括超级电容子单元，超级电容子单元连接有第二一级联双向直流-直流变换器子单元；
所述燃料电池及其辅机系统子单元、锂电池子单元、超级电容子单元、第一一级联双向直流-直流变换器子单元和第二一级联双向直流-直流变换器子单元均与基准实时惩罚功率分配子单元电连接，一级联单向直流-直流变换器子单元、第一一级联双向直流-直流变换器子单元和第二一级联双向直流-直流变换器子单元均与有轨电车牵引驱动系统单元电连接。
4.根据权利要求2所述的计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，其特征在于，基准实时惩罚功率分配子单元包括基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块和融合动态补偿的次优参考功率生成子模块；
基于等效氢耗最优的实时惩罚功率生成子模块，能满足有轨电车牵引功率需求和所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元功率输出之间的动态平衡，通过对简化等效氢耗优化问题的求解，得到等效氢耗最优条件下的所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元的最优输出功率参考解析解；
所述融合动态补偿的次优参考功率生成子模块在最优输出功率参考基础上，结合所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元得到的所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元动态补偿功率，计算得到所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的次优输出功率参考，进而得到所述燃料电池系统单元的请求电流信号，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号。
5.根据权利要求2所述的计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，其特征在于，基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元包括差分功率估计子模块、动态开窗性能衰减估计子模块和差分功率模糊逻辑分配子模块；
所述差分功率估计子模块，能根据所述燃料电池系统单元的请求电流信号、设定电流信号，以及所述超级电容系统单元的虚拟请求电流信号、实际输出电流信号，自适应估计混合动力有轨电车的动态响应差分功率；
所述动态开窗性能衰减估计子模块，能根据所述超级电容自适应功率均衡子单元得到的超级电容系统单元的放电循环周期滚动辨识结果，对所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减进行开窗积分计算，得到所述滚动窗口内的燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减估计值；
所述差分功率模糊逻辑分配子模块，以得到的有轨电车动态响应差分功率、所述锂电池系统单元和超级电容系统单元的实时荷电状态、以及所述燃料电池系统单元和锂电池系统单元的性能衰减估计值为模糊逻辑关联函数输入，以所述燃料电池系统单元动态补偿功率为模糊逻辑关联函数输出，通过模糊逻辑运算，得到所述燃料电池系统单元的动态补偿功率信号，进而得到所述锂电池系统单元的动态补偿功率信号。
6.根据权利要求3所述的计及不确定性的混合动力有轨电车次优能量管理系统，其特征在于，超级电容自适应均衡子单元包括，基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块、燃料电池、锂电池性能衰减修正子模块、实时惩罚功率次优修正子模块和基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块；
所述基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块，能自适应计算得到所述超级电容子单元的均衡SOC期望；
所述燃料电池、锂电池性能衰减修正子模块，基于辨识得到的所述燃料电池、锂电池的性能衰减特征参数，对所述基准实时惩罚功率分配子单元提供输出阈值；
所述实施惩罚功率次优修正子模块，结合基于雨流计数法的超级电容放电深度滚动辨识子模块得到的均衡SOC期望值，对所述燃料电池系统单元、锂电池系统单元、超级电容系统单元的最优输出功率参考解析解进行参数调整；
所述基于放电深度滚动辨识的超级电容循环周期自适应辨识子模块，为所述基于模糊逻辑的差分功率补偿子单元提供滚动辨识放电深度周期。
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