一种供电系统的制作方法

本申请涉及新能源汽车供电领域，尤其涉及一种供电系统。
背景技术：
：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。目前，在新能源汽车中存在燃料电池汽车，但是，受储氢能量密度和制造成本的限制，燃料电池汽车的行驶距离仍然比传统汽车短得多，另外，燃料电池系统存在续航里程低，加速爬坡能力不足，以及能量回馈上的不足。技术实现要素：本申请提供了一种供电系统，目的在于解决因燃料电池的性能缺陷导致的燃料电池汽车性能不佳的问题。为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：本申请提供了一种供电系统，包括：锂电池、燃料电池、微控制器、第一传感器、第二传感器；所述锂电池通过所述第一传感器与所述微控制器连接；所述微控制器通过所述第一传感器获得所述锂电池的状态参数；所述燃料电池通过所述第二传感器与所述微控制器连接；所述微控制器通过所述第二传感器获得所述燃料电池的状态参数；所述微控制器用于，依据所述状态参数，控制所述锂电池和所述燃料电池的输入和/或输出功率。优选的，还包括：与车辆的电机、所述微处理器和所述锂电池相连的第一继电器；所述微处理器用于通过控制所述第一继电器，实现所述锂电池与所述电机的连通或断开；与所述微处理器和所述燃料电池相连的第二继电器；所述微处理器用于通过控制所述第二继电器，实现所述燃料电池与所述电机的连通或断开。优选的，所述锂电池的状态参数包括：所述锂电池的荷电状态；所述燃料电池的状态参数包括：所述燃料电池的最大输出功率。优选的，所述微控制器用于，依据所述状态参数，计算所述锂电池和所述燃料电池的输入和/或输出功率包括：所述微控制器具体用于，在所述负载功率小于零的情况下，所述燃料电池的输出功率为零；在所述负载功率小于零且所述锂电池的荷电状态未达到预设上限阈值时，确定在所述锂电池的荷电状态下所述锂电池的最大安全输入功率；将所确定的最大安全输入功率与电机的充电功率间的最小值为所述锂电池的输入功率；在所述负载功率小于零且所述锂电池的荷电状态达到所述预设上限阈值时，所述锂电池的输入功率为零。优选的，所述微控制器用于，确定在所述锂电池的荷电状态下所述锂电池的最大安全输入功率，包括：依据所述锂电池的荷电状态与所述锂电池的荷电状态的上限阈值的差值，确定所述锂电池的最大安全充电电流；依据预设计算规则，确定所述最大安全充电电流对应的最大安全充电功率；将所述最大安全充电功率与所述锂电池的出厂最大充电功率中的最小值，确定为所述最大安全输入功率。优选的，所述微控制器用于，依据所述状态参数，计算所述锂电池和所述燃料电池的输入和/或输出功率，包括：在所述负载功率大于零且大于所述燃料电池的最大输出功率时，确定所述燃料电池的输出功率为最大输出功率；在所述负载功率大于零且大于所述燃料电池的最大输出功率时，如果所述锂电池的当前荷电状态低于预设下限阈值，则确定所述锂电池的输出功率为零；如果所述锂电池的当前荷电状态高于所述预设下限阈值，确定在所述锂电池的当前荷电状态下所述锂电池的最大安全输出功率，以所述锂电池的输出功率不大于所述最大安全输出功率为原则，确定所述锂电池的输出功率。优选的，所述微控制器用于，以所述锂电池的输出功率不大于所述最大安全输出功率为原则，确定所述锂电池的输出功率，包括：在所述锂电池的最大安全输出功率不小于第一功率的情况下，确定所述锂电池的输出功率为所述最大第一功率；所述第一功率为所述负载功率与所述燃料电池的最大输出功率间的差值；在所述锂电池的最大安全输出功率小于所述第一功率的情况下，确定所述锂电池的输出功率为零。优选的，所述微控制器用于，依据所述状态参数，计算所述锂电池和所述燃料电池的输入和/或输出功率，包括：在所述负载功率大于零小于所述燃料电池的最大输出功率时，如果所述锂电池的当前荷电状态低于预设下限阈值，则确定以第二功率为锂电池充电，直至所述锂电池的当前荷电状态达到所述上限阈值；所述第二功率为燃料电池的最大放电功率与负载功率差值的绝对值；所述燃料电池的输出功率为所述燃料电池的最大输出功率；如果所述锂电池的当前荷电状态大于所述预设下限阈值，则确定在所述锂电池的当前荷电状态下所述锂电池的最大安全输出功率；依据所述锂电池的最大安全输出功率和负载功率的比较结果，以及所述锂电池的输出功率不大于所述最大安全输出功率为原则，确定所述锂电池的输出功率。优选的，所述微控制用于，依据所述锂电池的最大安全输出功率和负载功率的比较结果，以及所述锂电池的输出功率不大于所述最大安全输出功率为原则，确定所述锂电池的输出功率，包括：所述微控制具体用于，在所述锂电池的最大安全输出功率不小于所述负载功率时，确定所述锂电池的输出功率为所述负载功率；在所述锂电池的最大安全输出功率小于所述负载功率时，确定所述锂电池的输出功率为所述锂电池的最大安全输出功率。优选的，所述确定在所述锂电池的当前荷电状态下所述锂电池的最大安全输出功率，包括：依据所述锂电池的当前荷电状态与所述锂电池的荷电状态的下限阈值间的差值，确定所述锂电池的最大安全放电电流；依据所述最大安全放电电流，确定所述锂电池的最大安全放电功率；将所述最大安全放电功率与所述锂电池对应的出厂最大放电功率中的最小值，确定为所述锂电池的最大安全输出功率。本申请所述的供电系统包括锂电池、燃料电池、微控制器、第一传感器、第二传感器；锂电池通过第一传感器与微控制器连接；微控制器通过第一传感器获得锂电池的状态参数；燃料电池通过第二传感器与微控制器连接；微控制器通过第二传感器获得燃料电池的状态参数；微控制器用于，依据状态参数，控制锂电池和燃料电池的输入和/或输出功率。由于本申请提供的供电系统包括锂电池与燃料电池，并且微控制器确定锂电池与燃料电池的输入和/或输出功率，使得为电机供电的电池包括锂电池与燃料电池，并且，锂电池具有高能量密度与可以对制动能量进行回收的优点，使得本申请可以克服燃料电池系统存在续航里程低，加速爬坡能力不足，以及能量回馈上不足的缺点。附图说明为了更清楚地说明本申请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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请提供的一种供电系统的应用场景示例图；图2为本申请实施例公开的一种供电系统的结构示意图；图3为本申请实施例公开的一种锂电池与燃料电池的输出功率的确定方法的流程图；图4为本申请实施例公开的一种基于状态机的锂电池与燃料电池的输出功率的确定方法的流程图。具体实施方式图1为本申请提供的一种供电系统的应用场景示例图，其中，现有的车辆中的电机与本申请实施例提供的供电系统相连。供电系统用于控制电池电量的输入和/或回收，以提高车辆的性能。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。图2为本申请实施例公开的一种供电系统的结构示意图，包括：锂电池、燃料电池、微控制器、第一传感器、第二传感器、第三传感器。其中，锂电池通过第一传感器与微控制器连接；锂电池通过双向dc/ac转换器与电机连接；燃料电池通过第二传感器与微控制器连接；燃料电池依次通过单向dc/dc转换器与双向dc/ac转换器与电机连接；单向dc/dc转换器与双向dc/ac转换器分别与微处理器连接；电机通过第三传感器与微处理器连接。其中，第一传感器用于测量锂电池的荷电状态，并将所测量的荷电状态发送给微处理器；第二传感器用于测量燃料电池的荷电状态，并将所测量的荷电状态发送给微处理器；第三传感器用于测量电机所需的负载功率，并将所测量的负载功率发送给微处理器；微处理器用于依据三个传感器发送的参数，确定锂电池与燃料电池的输出功率；该供电系统还包括第一继电器与第二继电器，其中，第一继电器分别与双向dc/ac转换器、微处理器和锂电池相连；第二继电器分别与单向dc/dc转换器、微处理器和燃料电池连接；其中，微处理器还用于通过控制第一继电器，实现锂电池与电机的连通或断开。微处理器还用于通过控制第二继电器，实现燃料电池与电机的连通或断开。其中，单向dc/dc转换器，用于将燃料电池的输出电压调节到与总线电压平台一致。双向dc/ac转换器，用于将总线电压平台和电机保持一致，并将直流电转化为交流电。在本实施例中，双向dc/ac转换器中“双向”的含义为允许电池为电机供电，也允许电机回收的能量存储在电池中。在图2的供电系统的基础上再增加电机、第三传感器，其中，电机通过第三传感器与微控制器连接，此时，添加电机与第三传感器后，就构成了一个电力系统。其中，供电系统用于为电机提供电源，第三传感器用于采集电机的状态参数，并将采集的状态参数传输至微控制器，使得微控制器基于所接收到的状态参数控制锂电池与燃料电池的输入功率和/或输出功率。图3为本申请实施例公开的一种锂电池与燃料电池的输出功率的确定方法，执行主体为锂电池与燃料电池的输出功率的确定装置，该装置可以集成在微处理器，包括以下步骤：s301、接收锂电池的荷电状态、燃料电池的荷电状态与电机所需的负载功率。s302、判断负载功率是否大于零，如果否，则执行s303，如果是，则执行s304。在本步骤中，负载功率大于零表示等锂电池和/或燃料电池需要给电机供电，此时，车辆可能在加速或匀速运行；负载功率小于零表示车辆刹车制动或者减速。在本实施例中，当负载功率小于0时，车辆的动能减小，此时，电机将车辆损失的动能转换为电能，所转换的电能可以为锂电池充电。s303、燃料电池的输出功率为0，并依据锂电池的当前荷电状态确定锂电池的输出功率。具体的，包括以下步骤：a1、判断锂电池的荷电状态是否大于预设上限阈值，如果大于，则执行a2，如果不大于，则执行a3。在本实施例中，为了提升锂电池的最大输出功率，锂电池的荷电状态需要保持在一个合理水平，因此，在本实施例中，事先设置了锂电池的荷电状态处于合理水平对应的上限阈值与下限阈值，即当锂电池的荷电状态位于下限阈值与上限阈值之间时，表示锂电池的荷电状态位于合理水平。其中，为了保证电池安全工作，根据工程经验，将上限阈值设置为0.9，将下限阈值设置为0.2。a2、燃料电池的输出功率为0，锂电池的输出功率为0。在本步骤中，由于负载功率小于0，因此，无需为电机供电，因此，燃料电池的输出功率为0，即燃料电池无需工作。在本实施例中，当负载功率小于0时，可以利用电机回收的电能为锂电池充电。由于本步骤中，锂电池的荷电状态大于上限阈值，因此，为了保持锂电池的荷电状态保持在合理水平，因此，锂电池的输出功率为0，即锂电池既不需要供电又不需充电。a3、燃料电池的输出功率为0，并依据车辆充电功率与锂电池的当前最大充电功率确定锂电池的输出功率。在本步骤中，由于负载功率小于0，因此，无需为电机供电，因此，燃料电池的输出功率为0，即燃料电池无需工作。在本实施例中，当负载功率小于0时，可以利用电机回收的电能为锂电池充电。由于本步骤中，锂电池的荷电状态小于预设上限阈值，因此，可以为锂电池充电。在本步骤中，车辆充电功率表示电机可提供给锂电池的充电功率；在本实施例中，依据锂电池的当前荷电状态，确定锂电池的最大充电功率，为了描述方便，将依据锂电池的当前荷电状态所确定出的充电功率为锂电池的当前最大充电功率。具体的，通过如下公式(1)依据锂电池的当前荷电状态计算锂电池的当前最大充电功率。式中，pb,chg表示锂电池的最大充电功率，pb,max_des表示由锂电池厂提供的最大充电功率，vb表示充电电压，ib,max_chg表示锂电池的最大充电电流，socb表示锂电池的当前荷电状态，socb，max表示锂电池的荷电状态的上限阈值，cb表示电池的极化电容，l表示预设步长，δt表示采样时间。在本实施例中，给锂电池的充电功率不能大于锂电池的当前最大充电功率。因此，在本实施例中，如果车辆充电功率大于锂电池的当前最大充电功率，则锂电池的输出功率为最大充电功率的绝对值的负值；如果车辆充电功率不大于锂电池的当前最大充电功率，则锂电池的输出功率为车辆充电功率的绝对值的负值。需要说明的是，在本步骤中，锂电池的输出功率为负值，表示对锂电池进行充电的含义，并且为锂电池充电的功率为负值的绝对值。s304、判断负载功率是否大于燃料电池的最大输出功率，如果大于，则执行步骤s305，如果不大于，则执行步骤s306。在本步骤中，燃料电池的最大输出功率由燃料电池的属性决定，事先设置有燃料电池的最大输出功率。s305、燃料电池的输出功率为燃料电池的最大输出功率，并依据锂电池的当前荷电状态是否低于预设下限阈值，确定锂电池的输出功率。具体的，包括以下步骤：b1、判断锂电池的当前荷电状态是否低于预设下限阈值，如果是，执行b2；如果否，执行b3。b2、锂电池的输出功率为0。为了使得锂电池的荷电状态位于合理水平，即位于预设下限阈值与预设上限阈值之间，在本步骤中，由于锂电池的荷电状态已经低于预设下限阈值，为了防止锂电池的荷电状态进一步降低，因此，确定锂电池的输出功率为0。b3、确定负载功率与燃料电池的最大放电功率间的差值为第一差值。b4、依据锂电池的当前最大放电功率是否大于第一差值，确定锂电池的输出功率。在本步骤中，锂电池的当前最大放电功率与锂电池的当前荷电状态相关，本实施例通过如下公式2计算锂电池的当前最大放电功率。式中，pb,dchg表示锂电池的最大放电功率，pb,max_des表示由锂电池厂提供的最大放电功率，vb表示充电电压，ib，max_dchg表示锂电池的最大放电电流，socb表示锂电池的当前荷电状态，socb，min表示锂电池的荷电状态的下限阈值，cb表示电池极化电容，l表示预设步长，δt表示采样时间。具体的，如果锂电池的最大放电功率不小于第一差值，则确定锂电池的输出功率为第一差值；如果锂电池的当前最大放电功率小于第一差值，则确定锂电池的输出功率为锂电池的当前最大放电功率。s306、判断锂电池的当前荷电状态是否低于预设下限阈值，如果低于，则执行s307，如果不低于，则执行s308。s307、燃料电池的输出功率为最大放电功率，锂电池的输出功率为燃料电池的最大放电功率与负载功率差值的绝对值的负值，直至锂电池的荷电状态达到上限阈值。在本步骤中，为了使得锂电池的荷电状态位于合理水平，因此，燃料电池除了提供负载功率外，还需要为锂电池充电，因此，燃料电池的输出功率为最大放电功率。其中，为电机提供负载功率，为锂电池提供的充电功率为燃料电池的最大放电功率与负载功率的差值。在本实施例中，在执行s307后，顺序执行s308。s308、依据锂电池的当前最大放电功率和负载功率的比较结果，确定锂电池与燃料电池的输出功率。具体的，在本步骤中，包括两种情况，第一种情况为：在锂电池的荷电状态大于下限阈值且锂电池的当前最大放电功率大于负载功率时，燃料电池的输出功率为0，锂电池的输出功率为负载功率。在本步骤中，为了使得锂电池的荷电状态位于合理水平，即位于下限阈值与上限阈值之间，当锂电池的荷电状态达到上限阈值时，需要锂电池输出功率以降低锂电池的当前荷电状态，为达到合理水平奠定基础。因此，为了使得锂电池的当前荷电状态尽快位于合理水平，在锂电池的当前最大放电功率大于负载功率时，锂电池的输出功率为负载功率，燃料电池的输出功率为0。第二种情况为：在锂电池的荷电状态大于下限阈值且锂电池的当前最大放电功率小于负载功率时，确定燃料电池的输出功率为第二差值，锂电池的输出功率为锂电池的当前最大放电功率。在本步骤中，在锂电池的当前最大放电功率小于负载功率时，确定锂电池的负载功率为当前最大放电功率；对于负载功率与锂电池的当前最大放电功率间的差值由燃料电池提供，为了描述方便，在本步骤中，将负载功率与锂电池的当前最大放电功率间的差值称为第二差值，即燃料电池的输出功率为第二差值。一方面，在本实施例的供电系统包括燃料电池与锂电池，由于锂电池具有高能量密度、长循环寿命等优点，可以有效弥补燃料电池续航里程低，加速爬坡能量不足的问题。另一方面，在本实施例中，考虑使得锂电池的荷电状态以及充放电能力，以锂电池的荷电状态位于下限阈值与上限阈值之间(防止过充和过放)，以及以充放电功率不超过锂电池当前的充放电能力为依据，确定燃料电池与锂电池的输出功率。综合上述两方面，依据防止过充、过放、和使得充放电能力不超过锂电池的当前最大充放电能力的措施，对两个电池的输入和输出功率的分配，能够使得锂电池保持在良好的水平，因此，可以使用锂电池弥补燃料电池的不足，具体的，在车辆的负载较大的情况下，例如爬坡，锂电池可以弥补燃料电池响应速度过慢的情况，从而实现提升车辆性能的目的。在上述实施例中，可以将燃料电池与锂电池在不同条件下的输出功率作为状态，通过状态机的方式确定满足当前条件的状态。具体的，以负载功率是否大于零，以及在负载功率大于零时负载功率与燃料电池的最大放电功率的比较结果为触发条件，确定状态组；以锂电池的当前荷电状态与下限阈值、上限阈值的比较结果，以及锂电池的当前最大充放电功率，从已确定的状态组中确定当前状态。具体的，在本实施例中，提供九种状态，如下表所示。状态pfcpbs100s20-|pm|s30-|pb,chg|s4pfc,maxpm-pfc,maxs5pfc,maxpb,dchgs6pfc,max0s7pfc,max-|pfc,max-pm|s80pms9pm-pb,dchgpb,dchg在该表中，pfc表示燃料电池的输出功率，pb表示锂电池的输出功率，pm为负载功率，pfc,max为燃料电池的最大放电功率，pb,dchg表示锂电池的当前最大放电功率。表1中的各状态分别表示：s1(状态1)：燃料电池的输出功率为0，锂电池的输出功率为0。s2(状态2)：燃料电池的输出功率为0，如果车辆充电功率大于锂电池的当前最大充电功率，则锂电池的输出功率为最大充电功率的相反数。s3(状态3)：燃料电池的输出功率为0，如果车辆充电功率不大于锂电池的当前最大充电功率，则锂电池的输出功率为车辆充电功率的相反数。s4(状态4)：燃料电池的输出功率为燃料电池的最大输出功率，如果锂电池的最大放电功率不小于第一差值，则确定锂电池的输出功率为第一差值。s5(状态5)：燃料电池的输出功率为燃料电池的最大输出功率，如果锂电池的当前最大放电功率小于第一差值，则确定锂电池的输出功率为锂电池的当前最大放电功率。s6(状态6)：燃料电池的输出功率为燃料电池的最大输出功率，锂电池的输出功率为0。s7(状态7)：燃料电池的输出功率为最大放电功率，锂电池的输出功率为燃料电池的最大放电功率与负载功率差值的相反数。s8(状态8)：在锂电池的荷电状态大于上限阈值且锂电池的当前最大放电功率大于负载功率时，燃料电池的输出功率为0，锂电池的输出功率为负载功率。s9(状态9)：在锂电池的荷电状态大于上限阈值且锂电池的当前最大放电功率小于负载功率时，确定燃料电池的输出功率为第二差值，锂电池的输出功率为锂电池的当前最大放电功率。具体的，依据触发条件，各种状态间的转换过程如图4所示，可以包括以下情况：其中，按照触发条件，s1、s2和s3为一个状态组，又称第一状态组，触发条件为负载功率小于零。s4、s5和s6为一个状态组，又称第二状态组，触发条件为负载功率大于燃料电池的最大放电功率。s7、s8和s9为一个状态组，又称第三状态组，触发条件为负载功率大于零且小于燃料电池的最大放电功率。对于第一状态组，如果锂电池的当前荷电状态低于下限阈值，则进入s1，否则，进入s2或s3，具体的，若锂电池的当前最大充电功率大于车辆充电功率，则进入s2，否则，进入s3。对于第二状态组，如果锂电池的当前荷电状态小于下限阈值，则进入s6，否则进入s4或s5，具体的，如果锂电池的当前最大放电功率大于负载功率与燃料电池的最大放电功率的差值，则进入s4，否则，进入s5。对于第三状态组，如果锂电池的当前荷电状态小于下限阈值，则进入s7，否则进入s8或s9，具体的，如果锂电池的当前最大放电功率大于负载功率，则进入s8，否则，进入s9。在本实施例中，微处理器基于状态机确定出锂电池与燃料电池的输出功率后，若输出功率为0，此时，微处理器控制与电池连接的继电器处于断开状态；若输出功率不为0，此时，微处理器控制与电池连接的继电器处于连通状态；对于输出功率不为0时，本实施例中，微处理器分别与锂电池、燃料电池连接，直接依据确定出的输出功率控制锂电池与燃料电池的输出功率。本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页12