CN110370951B - 电车供电控制方法、系统及电车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电车供电控制方法、系统及电车。该电车供电控制方法应用于电车供电系统，其中，电车供电系统包括：超级电容、燃料电池以及至少一个能量控制器，超级电容、燃料电池分别于能量控制器电连接，能量控制器用于分别控制超级电容以及燃料电池的工作状态，而上述方法包括：能量控制器获取电车当前的运动状态，能量控制器根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态。本实施例提供的电车供电控制方法大大简化了现有的电车供电系统，并通过利用燃料电池的高效放电区间及大容量超级电容的充放电特性，对不同运行工况下的燃料电池、超级电容功率分配进行了相应的设计，从而使得供电系统控制更为简单，全方位减少电车运行能耗。

Description

电车供电控制方法、系统及电车

技术领域

本发明涉及新能源电车技术领域，尤其涉及一种电车供电控制方法、系统及电车。

背景技术

近年来，环境污染严重、石油资源匮竭及全球气候变暖，迫使人们在新能源动力系统领域寻求技术突破。为达到人类、环境、电车三者友好协调发展的目的，世界各国都在积极探索新能源，新能源必然成为未来有轨电车发展的趋势。

其中，在国内多个城市开始规划建设有轨电车，并在重要区段设置无电网区域，以保护城市景观；而在国外，西门子、阿尔斯通、庞巴迪、安萨尔多、卡福等公司已经生产了近千辆的部分低地板和100％低地板混合动力轻轨车，其中100％低地板混合动力轻轨车技术代表了国际低地板轻轨车最先进技术。

在无轨交通行业，国内已有很多研究人员进行以超级电容、蓄电池、燃料电池为动力源的混合动力车研究，并有相关产品已经面世。例如，南车株洲所研制的电动大巴已经开始批量生产，比亚迪生产的电动轿车已经进入私家车市场，其它如一汽、二汽等也有相应产品问世。现有的混合动力系统运用成熟的储能部件主要包括超级电容和动力电池两大类。其中，超级电容的功率密度高，具备快充快放特性，能满足高加速度所需功率，可实施制动能量高效回收；动力电池能量密度高，具备持续放电特性，能满足长距离运用所需能量，可实施制动能量适度回收。此外，燃料电池作为零排放、节能环保的新兴能源，也成为混合动力汽车和轨道电车技术研究的重点和热点。

而在轨道交通行业，日本已研制成功燃料电池有轨电车，国内也已有株所、长客等单位研制出采用超级电容的混合动力有轨电车，唐车公司研制出动力电池结合超级电容方式的混合动力列车，以及燃料电池/动力电池/超级电容供电的混合动力有轨电车。

但是，在现有的超级电容/燃料电池/动力电池混合动力供电系统中，通常是由动力电池负责燃料电池起机、部分制动能量回收和电车救援，而超级电容则负责起动加速和制动能量回收，此外，燃料电池负责起动加速和匀速运行。该供电方案较为复杂，尤其是在多套系统并联运行时，需要较多DC/DC变流器进行稳压控制，从而造成了供电系统均衡控制麻烦，以及系统体积、重量都很大等问题。

发明内容

本发明提供一种电车供电控制方法、系统及电车，以简化现有的混合动力供电系统，并通过利用燃料电池的高效放电区间及大容量超级电容的充放电特性，对不同运行工况下的燃料电池、超级电容功率分配进行了优化设计，从而使得供电系统控制更为简单，全方位减少电车运行能耗。

第一方面，本发明提供一种电车供电控制方法，应用于电车供电系统，所述电车供电系统包括：超级电容、燃料电池以及至少一个能量控制器；所述超级电容、所述燃料电池分别于所述能量控制器电连接，所述能量控制器用于分别控制所述超级电容以及所述燃料电池的工作状态，所述工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个；所述方法包括：

所述能量控制器获取所述电车当前的运动状态，所述运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个；

所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态。

在一种可能的设计中，所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，包括：

当所述电车的所述运动状态为所述起动加速状态时，所述能量控制器判断所述电车当前需求功率是否大于所述燃料电池预设的功率准则点，其中，当所述燃料电池以所述功率准则点进行放电时放电效率最高；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第一功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第二功率放电，所述第一功率与所述第二功率之和为所述电车当前需求功率，其中，所述第一功率为所述功率准则点；

若判断结果为否，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第三功率放电，所述第三功率为所述电车当前需求功率。

在一种可能的设计中，所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，还包括：

当所述电车的所述运动状态为所述稳定运行状态时，所述能量控制器判断所述电车当前需求功率是否小于或等于所述燃料电池预设的功率准则点；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第四功率放电，所述第四功率为所述电车当前需求功率；

若判断结果为否，则当所述超级电容的荷电状态值大于或等于预设第一比例值时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第五功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第六功率放电，所述第五功率与所述之和为所述电车当前需求功率，其中，所述第五功率为所述功率准则点；

当所述超级电容的荷电状态值小于所述预设第一比例值，并且大于或等于预设第二比例值时，其中，所述第一比例值大于所述第二比例值，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第七功率放电，所述第七功率为所述燃料电池的最大功率，所述能量控制器控制所述超级电容不放电；

当所述超级电容的荷电状态值小于所述第二比例值时，所述能量控制器判断所述燃料电池输出功率是否大于所述电车当前需求功率；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第八功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第九功率充电，其中，所述第九功率与所述电车当前需求功率之和为所述第八功率；

若判断结果为否，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照所述第七功率放电。

在一种可能的设计中，所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，还包括：

当所述电车的所述运动状态为所述惰行状态时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第九功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容回收能量或停机，所述第九功率为所述燃料电池的最小功率。

在一种可能的设计中，所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，还包括：

当所述电车的所述运动状态为所述制动状态时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照所述第九功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第十功率充电，其中，所述第九功率与所述第十功率之和为所述电车当前的制动功率。

在一种可能的设计中，所述电车供电系统还包括：外温度传感器以及内温度传感器，其中，所述外温度传感器用于监测外界环境温度，所述内温度传感器用于监测电源箱内部的箱内温度，所述超级电容与所述燃料电池设置在所述电源箱内；在所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态之前，还包括：

所述能量控制器根据所述外界环境温度以及所述箱内温度确定所述燃料电池的所述功率准则点以及所述最大功率。

在一种可能的设计中，所述能量控制器根据所述外界环境温度以及所述箱内温度确定所述燃料电池的所述功率准则点以及所述最大功率，包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第一温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为额定功率准则点，所述最大功率为额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为75％的所述额定功率准则点，所述最大功率为75％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为50％的所述额定功率准则点，所述最大功率为50％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第七温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

在一种可能的设计中，若判断结果为所述外界环境温度大于所述第一温度时，还包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第二温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为75％的所述额定功率准则点，所述最大功率为75％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为50％的所述额定功率准则点，所述最大功率为50％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为25％的所述额定功率准则点，所述最大功率为25％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第七温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

在一种可能的设计中，若判断结果为所述外界环境温度大于所述第二温度时，还包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第三温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为50％的所述额定功率准则点，所述最大功率为50％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为25％的所述额定功率准则点，所述最大功率为25％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第六温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

在一种可能的设计中，若判断结果为所述外界环境温度是否大于所述第三温度时，还包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第四温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为25％的所述额定功率准则点，所述最大功率为25％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

在一种可能的设计中，若判断结果为所述外界环境温度大于所述第四温度时，所述燃料电池进入所述停机状态。

在一种可能的设计中，当所述电车供电系统包含至少两个电堆时，其中，每个所述电堆包括一个所述超级电容、一个所述燃料电池以及一个所述能量控制器；所述电车供电系统还包括：电压监测装置，所述电压监测装置与所述能量控制器电连接；在所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态之后，还包括：

电压监测装置获取每个所述电堆的输出电压；

所述能量控制器确定所述电车供电系统的输出电压，其中，所述电车供电系统的输出电压为所有所述电堆的输出电压中最接近预设电压的输出电压，并且所述电车供电系统在所述预设电压下进行放电时放电效率最高。

在一种可能的设计中，所述电车供电系统对应的所述能量控制器为所有所述电堆的所述能量控制器中的任意一个。

第二方面，本发明还提供一种电车供电系统，包括：超级电容、燃料电池以及至少一个能量控制器；所述超级电容、所述燃料电池分别于所述能量控制器电连接，所述能量控制器用于分别控制所述超级电容以及所述燃料电池的工作状态，所述工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个；

所述能量控制器，用于获取所述电车当前的运动状态，所述运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个；

所述能量控制器，还用于根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态。

第三方面，本发明还提供一种电车，包括：如第二方面中所述的一种电车供电系统。

本发明提供的电车供电控制方法、系统及电车，通过能量控制器获取电车当前的运动状态，其中，运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个，然后再根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态，从而以简化现有的电车供电系统，并通过利用燃料电池的高效放电区间及大容量超级电容的充放电特性，对不同运行工况下的燃料电池、超级电容功率分配进行了相应的设计，从而使得供电系统控制更为简单，全方位减少电车运行能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的电车供电控制方法的流程示意图；

图2是图1所示实施例中步骤12的子流程示意图；

图3是根据又一示例性实施例示出的电车供电控制方法的流程示意图；

图4是图3所示实施例中步骤22的子流程示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的电车供电系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是根据一示例性实施例示出的电车供电控制方法的流程示意图。如图1所示，本实施例提供的一种电车供电控制方法，应用于电车供电系统，其中，电车供电系统包括：超级电容、燃料电池以及至少一个能量控制器；超级电容、燃料电池分别于能量控制器电连接，能量控制器用于分别控制超级电容以及燃料电池的工作状态，其中，工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个。本实施例提供的方法包括：

步骤11、能量控制器获取电车当前的运动状态。

具体地，电车上通常设置有控制系统，在该控制系统中可以获取到电车当前的运动状态，其中，上述的运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态。在电车控制系统获取到电车当前的运动状态之后，将该状态信息反馈至电车供电系统中的能量控制器。

步骤12、能量控制器根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态。

具体地，在能量控制器获取电车当前的运动状态之后，能量控制器根据电车的运动状态确定电车供电系统中的超级电容以及燃料电池的工作状态，从而通过利用燃料电池的高效放电区间及大容量超级电容的充放电特性，对不同运行工况下的燃料电池、超级电容功率进行合理的分配，从而使得供电系统控制更为简单，全方位减少电车运行能耗。

针对能量控制器根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态的具体判断逻辑，下面结合附图进行具体说明。图2是图1所示实施例中步骤12的子流程示意图。如图2所示，能量控制器获取到的电车的运动状态可以为起动加速状态121、稳定运行状态122、惰行状态123以及制动状态124。值得理解地，上述的起动加速状态121为电车起动加速至稳定速度运行的状态，稳定运行状态122为电车处于一个稳定速度区间内运行的状态，惰行状态123为电车依靠运动惯性进行滑行的状态，而制动状态124为列车制动减速的状态。

当电车的运动状态为起动加速状态121时，执行步骤1211。

步骤1211、判断电车当前需求功率是否小于或等于燃料电池预设的功率准则点。若判断结果为否，则执行步骤1212，若判断结果为是，则执行步骤1213。

其中，当燃料电池以功率准则点进行放电时放电效率最高，即燃料电池的功率准则点为其最高效率电，在实际的工程应用中，燃料电池的供电效率曲线为一条抛物线，其上具有一个较高效率区间，可以通过结合实际工况在上述的较高效率区间中选取燃料电池预设的功率准则点。例如，燃料电池预设的功率准则点根据燃料电池本身的放电特性预设为50千瓦，值得说明地，在本实施例中并不对燃料电池预设的功率准则点具体的取值进行限定，只需保证该功率准则点在燃料电池的较高效率区间之内即可。

步骤1212、燃料电池按照第一功率放电，超级电容按照第二功率放电。

若电车当前需求功率大于燃料电池预设的功率准则点，则能量控制器控制燃料电池按照第一功率放电，能量控制器控制超级电容按照第二功率放电，第一功率与第二功率之和为电车当前需求功率，其中，第一功率为功率准则点。

步骤1213、燃料电池按照第三功率放电。

若电车当前需求功率小于或等于燃料电池预设的功率准则点，则能量控制器控制燃料电池按照第三功率放电，其中，第三功率为电车当前需求功率。

当电车的运动状态为稳定运行状态122时，执行步骤1221。

步骤1221、判断电车当前需求功率是否小于或等于燃料电池预设的功率准则点。若判断结果为是，则执行步骤1222，若判断结果为否，则执行步骤1223。

步骤1222、燃料电池按照第四功率放电。

若电车当前需求功率小于或等于燃料电池预设的功率准则点，则能量控制器控制燃料电池按照第四功率放电，其中，第四功率为电车当前需求功率。

步骤1223、根据超级电容的荷电状态值(State of Charge，简称SOC)进行放电。

具体地，当SOC≥A1，其中A1为预设第一比例值，即当超级电容的荷电状态值大于或等于预设第一比例值时，执行步骤1224；当A1>SOC≥A2，其中A2为预设第二比例值，即当超级电容的荷电状态值小于预设第一比例值，并且大于或等于预设第二比例值时，执行步骤1225；当SOC<A2，即超级电容的荷电状态值小于第二比例值时，执行步骤1226。

步骤1224、燃料电池按照第五功率放电，超级电容按照第六功率放电。

当超级电容的荷电状态值大于或等于预设第一比例值时，能量控制器控制燃料电池按照第五功率放电，能量控制器控制超级电容按照第六功率放电，第五功率与第六功率之和为电车当前需求功率，其中，第五功率为功率准则点。

步骤1225、燃料电池按照第七功率放电，超级电容不放电。

当超级电容的荷电状态值小于预设第一比例值，并且大于或等于预设第二比例值时，其中，第一比例值大于第二比例值，能量控制器控制燃料电池按照第七功率放电，第七功率为燃料电池的最大功率，能量控制器控制超级电容不放电。

步骤1226、判断燃料电池输出功率是否大于电车当前需求功率。若判断结果为是，则执行步骤1227，若判断结果为否，则执行步骤1228。

步骤1227、燃料电池按照第八功率放电，超级电容按照第九功率充电。

当燃料电池输出功率大于电车当前需求功率，能量控制器控制燃料电池按照第八功率放电，能量控制器控制超级电容按照第九功率充电，其中，第九功率与电车当前需求功率之和为第八功率。

步骤1228、燃料电池按照第七功率放电。

当燃料电池输出功率小于或等于电车当前需求功率，则能量控制器控制燃料电池按照第七功率放电，其中，第七功率为燃料电池的最大功率。

当电车的运动状态为惰行状态123时，执行步骤1231。

步骤1231、燃料电池按照第九功率放电，超级电容回收能量或停机。

具体地，当电车的运动状态为惰行状态时，能量控制器控制燃料电池按照第九功率放电，能量控制器控制超级电容回收能量或停机，第九功率为燃料电池的最小功率。

当电车的运动状态为惰行状态124时，执行步骤1241。

步骤1241、燃料电池按照第九功率放电，超级电容按照第十功率充电。

具体地，当电车的运动状态为制动状态时，能量控制器控制燃料电池按照第九功率放电，能量控制器控制超级电容按照第十功率充电，其中，第九功率与第十功率之和为电车当前的制动功率。

通过设置以上燃料电池供电策略及判断逻辑，使得燃料电池系统尽可能地工作在高性能区域，单位运行里程对应的氢耗量最低，可在具体线路运行过程中实现最大化的车辆节能；同时由于其工作在高性能区域，可以最大化地控制自身的衰减情况，增长了燃料电池的工作寿命，也就降低了整个燃料电池混合动力系统的全寿命周期成本。

在本实施例中，通过能量控制器获取电车当前的运动状态，其中，运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个，然后再根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态，从而以简化现有的电车供电系统，并通过利用燃料电池的高效放电区间及大容量超级电容的充放电特性，对不同运行工况下的燃料电池、超级电容功率分配进行了相应的设计，从而使得供电系统控制更为简单，全方位减少电车运行能耗。

由于工作温度对燃料电池的放电特性影响较大，因此，在不同的温度工况下，燃料电池输出功率也应该根据外界温度进行相应的调整。图3是根据又一示例性实施例示出的电车供电控制方法的流程示意图。如图3所示，本实施例提供的一种电车供电控制方法，应用于电车供电系统，其中，电车供电系统包括：超级电容、燃料电池以及至少一个能量控制器；超级电容、燃料电池分别于能量控制器电连接，能量控制器用于分别控制超级电容以及燃料电池的工作状态，其中，工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个。本实施例提供的方法包括：

步骤21、能量控制器获取电车当前的运动状态。

步骤21的具体实现方式参照实施例一中步骤11的描述，这里不再赘述。

步骤22、能量控制器根据外界环境温度以及箱内温度确定燃料电池的功率准则点以及最大功率。

电车供电系统还可以包括：外温度传感器以及内温度传感器，其中，外温度传感器用于监测外界环境温度To，内温度传感器用于监测电源箱内部的箱内温度Ti，超级电容与燃料电池设置在电源箱内。在能量控制器根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态之前，还包括：能量控制器根据外界环境温度以及箱内温度确定燃料电池的功率准则点以及最大功率。其中，具体地，先根据外界环境温度进行确定，可以对外界环境温度设置若干个判断阈值，例如可以设置第一温度、第二温度、第三温度以及第四温度四个温度阈值，其中，第一温度、第二温度、第三温度以及第四温度依次增大。其中，在一种可能的设计中，第一温度可以为40摄氏度，第二温度可以为42摄氏度，第三温度可以为45摄氏度，第四温度可以为48摄氏度，值得说明的，在本实施例中并不对第一温度、第二温度、第三温度以及第四温度进行具体的限定，其取值可以根据实际的工况以及所采用的燃料电池的自身特性进行确定。

针对能量控制器根据外界环境温度以及箱内温度确定燃料电池的功率准则点以及最大功率具体判断逻辑，下面结合附图进行具体说明。图4是图3所示实施例中步骤22的子流程示意图。如图4所示，步骤22包括以下子步骤：

步骤221、能量控制器判断外界环境温度是否小于或等于第一温度。若判断结果为是，则根据箱内温度范围执行步骤2211-步骤2214中的其中一个步骤，若判断结果为否，则执行步骤222。

具体地，当箱内温度小于或等于第五温度时，执行步骤2211；当箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，执行步骤2212；当箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，执行步骤2213；当箱内温度大于第七温度，执行步骤2214。

其中，在一种可能的设计中，第五温度可以为60摄氏度，第六温度可以为70摄氏度，第七温度可以为80摄氏度，值得说明的，在本实施例中并不对第五温度、第六温度以及第七温度进行具体的限定，其取值可以根据实际的工况以及所采用的燃料电池的自身特性进行确定。

步骤2211、功率准则点为额定功率准则点，最大功率为额定最大功率。

当箱内温度小于或等于第五温度时，燃料电池的功率准则点为额定功率准则点，最大功率为额定最大功率。

步骤2212、功率准则点为75％的额定功率准则点，最大功率为75％的额定最大功率。

当箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，燃料电池的功率准则点为75％的额定功率准则点，最大功率为75％的额定最大功率。

步骤2213、功率准则点为50％的额定功率准则点，最大功率为50％的额定最大功率。

当箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，燃料电池的功率准则点为50％的额定功率准则点，最大功率为50％的额定最大功率。

步骤2214、燃料电池进入停机状态。

当箱内温度大于第七温度，燃料电池进入停机状态。

步骤222、能量控制器判断外界环境温度是否小于或等于第二温度。若判断结果为是，则根据箱内温度范围执行步骤2221-步骤2224中的其中一个步骤，若判断结果为否，则执行步骤223。

具体地，当箱内温度小于或等于第五温度时，执行步骤2221；当箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，执行步骤2222；当箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，执行步骤2223；当箱内温度大于第七温度，执行步骤2224。

步骤2221、功率准则点为75％的额定功率准则点，最大功率为75％的额定最大功率。

当箱内温度小于或等于第五温度时，燃料电池的功率准则点为75％的额定功率准则点，最大功率为75％的额定最大功率。

步骤2222、功率准则点为50％的额定功率准则点，最大功率为50％的额定最大功率。

当箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，燃料电池的功率准则点为50％的额定功率准则点，最大功率为50％的额定最大功率。

步骤2223、功率准则点为25％的额定功率准则点，最大功率为25％的额定最大功率。

当箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，燃料电池的功率准则点为25％的额定功率准则点，最大功率为25％的额定最大功率。

步骤2224、燃料电池进入停机状态。

当箱内温度大于第七温度，燃料电池进入停机状态。

步骤223、能量控制器判断外界环境温度是否小于或等于第三温度。若判断结果为是，则根据箱内温度范围执行步骤2231-步骤2233中的其中一个步骤，若判断结果为否，则执行步骤224。

具体地，当箱内温度小于或等于第五温度时，执行步骤2231；当箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，执行步骤2232；当箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，执行步骤2233。

步骤2231、功率准则点为50％的额定功率准则点，最大功率为50％的额定最大功率。

当箱内温度小于或等于第五温度时，燃料电池的功率准则点为50％的额定功率准则点，最大功率为50％的额定最大功率。

步骤2232、功率准则点为25％的额定功率准则点，最大功率为25％的额定最大功率。

当箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，燃料电池的功率准则点为25％的额定功率准则点，最大功率为25％的额定最大功率。

步骤2233、燃料电池进入停机状态。

当箱内温度大于第六温度，燃料电池进入停机状态。

步骤224、能量控制器判断外界环境温度是否小于或等于第四温度。若判断结果为是，则根据箱内温度范围执行步骤2241-步骤2242中的其中一个步骤，若判断结果为否，则执行步骤225。

步骤2241、功率准则点为25％的额定功率准则点，最大功率为25％的额定最大功率。

当箱内温度小于或等于第五温度时，燃料电池的功率准则点为25％的额定功率准则点，最大功率为25％的额定最大功率。

步骤2242、燃料电池进入停机状态。

当箱内温度大于第五温度，燃料电池进入停机状态。

步骤225、燃料电池进入停机状态。

具体地，当外界环境温度大于第四温度时，或者箱内温度大于第七温度时，燃料电池直接进入停机状态。

通过设置以上燃料电池功率投入策略及判断逻辑，使得燃料电池系统尽可能地工作在适宜温度区域，尽可能避免外界环境温度过高对燃料电池供气系统和电堆内部反应效率的影响，保证其工作在高性能区域，也就可以最大化地控制自身的衰减情况，增长了燃料电池的工作寿命，降低整个燃料电池混合动力系统的全寿命周期成本。

在一种可能的设计中，当电车供电系统包含两个及两个以上的电堆时，其中，每个电堆包括一个超级电容、一个燃料电池以及一个能量控制器；电车供电系统还包括：电压监测装置，电压监测装置与能量控制器电连接；在能量控制器根据电车的运动状态确定超级电容以及燃料电池的工作状态之后，还包括：电压监测装置获取每个电堆的输出电压；能量控制器确定电车供电系统的输出电压，其中，电车供电系统的输出电压为所有电堆的输出电压中最接近预设电压的输出电压，并且电车供电系统在预设电压下进行放电时放电效率最高。

例如，在电车供电系统中设置有3套电堆，通过各电堆电压的实时检测，将电压设定点实时定为3套中电压最接近预设电压的输出电压，从而使得这样只有两套系统在调节变量，减少了变流器的动作变换，也就能实现等电流和等功率输出的快速调节，可以实现多套系统之间的相对均衡的等功率输出和寿命保持。

在一种可能的设计中，电车供电系统对应的能量控制器为所有电堆的能量控制器中的任意一个。

现有技术中，每套电车供电系统通常只设置一个能量控制器，从而来控制主电堆，其他电堆则作为从电堆。而本实施例中，每套电堆中均设置能量控制器，可以随机选择其中一个能量控制器控制主电堆，其他电堆作为从电堆，实时接收主电堆对应的能量控制器发出的数据信息，而一旦当主电堆的能量控制器出现问题时，自动按默认顺序投入另一个电堆的能量控制器进行控制，从而进一步地提高了电车供电系统控制的可靠性。

此外，在一种可能的设计中，在本实施例提供的电车供电系统中还可以引入太阳能充电系统，实时补充超级电容系统电量，防止超级电容因自放电而出现的电力不足情况，从而减少了电车因数日停止运行情况下对超级电容系统的检修维护工作量。

图5是根据一示例性实施例示出的电车供电系统的结构示意图。如图5所示，本实施例提供的一种电车供电系统，包括：超级电容301、燃料电池303以及至少一个能量控制器302；超级电容301、燃料电池303分别于能量控制器302电连接，能量控制器302用于分别控制超级电容301以及燃料电池303的工作状态，工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个；

能量控制器302，用于获取电车当前的运动状态，运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个；

能量控制器302，还用于根据电车的运动状态确定超级电容301以及燃料电池303的工作状态。

图5所示的实施例提供的电车供电系统，可用于执行上述图1以及图3所示实施例提供的方法，具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

本发明另一方面还提供一种电车，包括：如图5所示的实施例中所提供的一种电车供电系统。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种电车供电控制方法，其特征在于，应用于电车供电系统，所述电车供电系统包括：超级电容、燃料电池、至少一个能量控制器、外温度传感器以及内温度传感器；所述超级电容、所述燃料电池分别于所述能量控制器电连接，所述能量控制器用于分别控制所述超级电容以及所述燃料电池的工作状态，所述外温度传感器用于监测外界环境温度，所述内温度传感器用于监测电源箱内部的箱内温度，所述超级电容与所述燃料电池设置在所述电源箱内，所述工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个；所述方法包括：

所述能量控制器获取所述电车当前的运动状态，所述运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个；

所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态；

在所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态之前，还包括：

所述能量控制器根据所述外界环境温度以及所述箱内温度确定所述燃料电池的功率准则点以及最大功率；

所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，包括：

当所述电车的所述运动状态为所述起动加速状态时，所述能量控制器判断所述电车当前需求功率是否小于或等于所述燃料电池预设的功率准则点，其中，当所述燃料电池以所述功率准则点进行放电时放电效率最高；

若判断结果为否，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第一功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第二功率放电，所述第一功率与所述第二功率之和为所述电车当前需求功率，其中，所述第一功率为所述功率准则点；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第三功率放电，所述第三功率为所述电车当前需求功率；

所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，还包括：

当所述电车的所述运动状态为所述稳定运行状态时，所述能量控制器判断所述电车当前需求功率是否小于或等于所述燃料电池预设的功率准则点；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第四功率放电，所述第四功率为所述电车当前需求功率；

若判断结果为否，则当所述超级电容的荷电状态值大于或等于预设第一比例值时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第五功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第六功率放电，所述第五功率与所述第六功率之和为所述电车当前需求功率，其中，所述第五功率为所述功率准则点；

当所述超级电容的荷电状态值小于所述预设第一比例值，并且大于或等于预设第二比例值时，其中，所述第一比例值大于所述第二比例值，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第七功率放电，所述第七功率为所述燃料电池的最大功率，所述能量控制器控制所述超级电容不放电；

当所述超级电容的荷电状态值小于所述第二比例值时，所述能量控制器判断所述燃料电池输出功率是否大于所述电车当前需求功率；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第八功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第九功率充电，其中，所述第九功率与所述电车当前需求功率之和为所述第八功率；

若判断结果为否，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照所述第七功率放电。

2.根据权利要求1所述的供电控制方法，其特征在于，所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，还包括：

当所述电车的所述运动状态为所述惰行状态时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第九功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容回收能量或停机，所述第九功率为所述燃料电池的最小功率。

3.根据权利要求2所述的供电控制方法，其特征在于，所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态，还包括：

当所述电车的所述运动状态为所述制动状态时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照所述第九功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第十功率充电，其中，所述第九功率与所述第十功率之和为所述电车当前的制动功率。

4.根据权利要求1所述的供电控制方法，其特征在于，所述能量控制器根据所述外界环境温度以及所述箱内温度确定所述燃料电池的所述功率准则点以及所述最大功率，包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第一温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为额定功率准则点，所述最大功率为额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为75％的所述额定功率准则点，所述最大功率为75％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为50％的所述额定功率准则点，所述最大功率为50％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第七温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

5.根据权利要求4所述的供电控制方法，其特征在于，若判断结果为所述外界环境温度大于所述第一温度时，还包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第二温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为75％的所述额定功率准则点，所述最大功率为75％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为50％的所述额定功率准则点，所述最大功率为50％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第六温度，并且小于或等于第七温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为25％的所述额定功率准则点，所述最大功率为25％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第七温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

6.根据权利要求5所述的供电控制方法，其特征在于，若判断结果为所述外界环境温度大于所述第二温度时，还包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第三温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为50％的所述额定功率准则点，所述最大功率为50％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，并且小于或等于第六温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为25％的所述额定功率准则点，所述最大功率为25％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第六温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

7.根据权利要求6所述的供电控制方法，其特征在于，若判断结果为所述外界环境温度是否大于所述第三温度时，还包括：

所述能量控制器判断所述外界环境温度是否小于或等于第四温度；

若判断结果为是，则当所述箱内温度小于或等于第五温度时，所述燃料电池的所述功率准则点为25％的所述额定功率准则点，所述最大功率为25％的所述额定最大功率；

当所述箱内温度大于第五温度，所述燃料电池进入所述停机状态。

8.根据权利要求7所述的供电控制方法，其特征在于，若判断结果为所述外界环境温度大于所述第四温度时，所述燃料电池进入所述停机状态。

9.根据权利要求1所述的供电控制方法，其特征在于，当所述电车供电系统包含至少两个电堆时，其中，每个所述电堆包括一个所述超级电容、一个所述燃料电池以及一个所述能量控制器；所述电车供电系统还包括：电压监测装置，所述电压监测装置与所述能量控制器电连接；在所述能量控制器根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态之后，还包括：

电压监测装置获取每个所述电堆的输出电压；

所述能量控制器确定所述电车供电系统的输出电压，其中，所述电车供电系统的输出电压为所有所述电堆的输出电压中最接近预设电压的输出电压，并且所述电车供电系统在所述预设电压下进行放电时放电效率最高。

10.根据权利要求9所述的供电控制方法，其特征在于，所述电车供电系统对应的所述能量控制器为所有所述电堆的所述能量控制器中的任意一个。

11.一种电车供电系统，其特征在于，包括：超级电容、燃料电池、至少一个能量控制器、外温度传感器以及内温度传感器；所述超级电容、所述燃料电池分别于所述能量控制器电连接，所述能量控制器用于分别控制所述超级电容以及所述燃料电池的工作状态，所述外温度传感器用于监测外界环境温度，所述内温度传感器用于监测电源箱内部的箱内温度，所述超级电容与所述燃料电池设置在所述电源箱内，所述工作状态包括：充电状态、放电状态以及停机状态中的至少一个；

所述能量控制器，用于获取所述电车当前的运动状态，所述运动状态包括：起动加速状态、稳定运行状态、惰行状态以及制动状态中的至少一个；

所述能量控制器，还用于根据所述电车的所述运动状态确定所述超级电容以及所述燃料电池的所述工作状态；

所述能量控制器，还用于根据所述外界环境温度以及所述箱内温度确定所述燃料电池的功率准则点以及最大功率；

所述能量控制器，具体用于：当所述电车的所述运动状态为所述起动加速状态时，所述能量控制器判断所述电车当前需求功率是否小于或等于所述燃料电池预设的功率准则点，其中，当所述燃料电池以所述功率准则点进行放电时放电效率最高；

若判断结果为否，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第一功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第二功率放电，所述第一功率与所述第二功率之和为所述电车当前需求功率，其中，所述第一功率为所述功率准则点；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第三功率放电，所述第三功率为所述电车当前需求功率；

所述能量控制器，还具体用于：当所述电车的所述运动状态为所述稳定运行状态时，所述能量控制器判断所述电车当前需求功率是否小于或等于所述燃料电池预设的功率准则点；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第四功率放电，所述第四功率为所述电车当前需求功率；

若判断结果为否，则当所述超级电容的荷电状态值大于或等于预设第一比例值时，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第五功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第六功率放电，所述第五功率与所述之和为所述电车当前需求功率，其中，所述第五功率为所述功率准则点；

当所述超级电容的荷电状态值小于所述预设第一比例值，并且大于或等于预设第二比例值时，其中，所述第一比例值大于所述第二比例值，所述能量控制器控制所述燃料电池按照第七功率放电，所述第七功率为所述燃料电池的最大功率，所述能量控制器控制所述超级电容不放电；

当所述超级电容的荷电状态值小于所述第二比例值时，所述能量控制器判断所述燃料电池输出功率是否大于所述电车当前需求功率；

若判断结果为是，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照第八功率放电，所述能量控制器控制所述超级电容按照第九功率充电，其中，所述第九功率与所述电车当前需求功率之和为所述第八功率；

若判断结果为否，则所述能量控制器控制所述燃料电池按照所述第七功率放电。

12.一种电车，其特征在于，包括：如权利要求11中所述的一种电车供电系统。

Images