用于混合动力列车的能量管理方法、装置及系统与流程

本申请涉及车辆制造，具体地，涉及用于混合动力列车的能量管理方法、装置及系统。

背景技术：

1、随着现有新能源绿色高效的特点以及能源布局的转变，交通运输业正积极开发氢燃料混合动力列车来降低污染排放水平，现有技术对应的解决方案包括以下几个方面：

2、1、开关模式能量管理，由动力电池当前的充电状态(soc：state of charge)来确定燃料电池开关的工作状态，当soc值小于规定的最小值时，燃料电池处于工作状态并稳定运行在最大效率点；当soc值大于规定的最大值时，燃料电池处于关闭状态，不再工作；

3、2、功率跟随模式能量管理，当动力电池的soc值在能量管理策略设定的期望值附近波动且不超过规定的范围，燃料电池处于工作状态时，根据动力电池的soc值和负载需求功率实时调整燃料电池的输出功率；

4、3、有限状态机策略，根据负载功率需求和电池的soc值来确定系统的运行状态，从而决定系统中各个电源的参考输出功率。具体为，通过将动力电池的soc值分为高、中、低三个区间，每个区间内根据负载功率分为三个状态，且每一个状态对应一个燃料电池的参考输出功率；

5、4、等效氢气消耗最小策略，等效氢气消耗最小策略是一种基于等效燃料消耗的瞬时优化策略。根据锂电池的soc，通过控制燃料电池的输出功率和负载需求功率之间的需求关系以使得单位控制周期内的系统氢气消耗最小。

6、针对现有的解决方案，燃料电池作为动力源用于车辆时，仍然存在牺牲车辆加速性能的技术问题，并且动态性能较差，经济性较差，进而导致传输功率速度较慢，需要与动力电池等辅助能量源共同使用的技术问题，同时还涉及到多个动力系统间的物理连接、数据通讯、保护策略以及功率分配等技术问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了用于混合动力列车的能量管理方法、装置及系统，以解决现有技术中，燃料电池作为动力源用于车辆时，仍然存在牺牲车辆加速性能的技术问题，并且动态性能较差，经济性较差，进而导致传输功率速度较慢，需要与动力电池等辅助能量源共同使用的技术问题，同时还涉及到多个动力系统间的物理连接、数据通讯、保护策略以及功率分配等技术问题。

2、本申请实施例提供了用于混合动力列车的能量管理方法，所述方法包括：

3、能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器；

4、所述整车控制器通过解析所述控制指令，控制与所述控制指令对应的动力系统执行功率分配操作以及保护操作。

5、本申请实施例还提供了用于混合动力列车的能量管理装置，所述装置包括：

6、采集模块，用于能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器；

7、解析模块，用于所述整车控制器通过解析所述控制指令，控制与所述控制指令对应的动力系统执行功率分配操作以及保护操作。

8、本申请实施例还提供了用于混合动力列车的能量管理系统，其特征在于，包括：

9、一个或多个处理器；

10、存储装置，用于存储一个或多个程序；

11、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的用于混合动力列车的能量管理方法。

12、本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

13、本申请实施例所提供的用于混合动力列车的能量管理方法，装置及系统，能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器；所述整车控制器通过解析所述控制指令，控制与所述控制指令对应的动力系统执行功率分配操作以及保护操作。即，本申请通过构建能量管理系统“能量管理控制器+整车控制器”的硬件结构以及软件架构，使得能量管理控制器能够采集列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，并通过能量分配算法和保护算法向整车控制器发送全部控制指令，以保证整车控制器具备所有动力系统的控制权，可见，本申请基于“能量分配算法+保护算法”的双层控制架构，能够在氢燃料混合动力列车的动力系统的物理连接、数据通讯、保护策略以及功率分配方面发挥积极的作用。

技术特征：

1.一种用于混合动力列车的能量管理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同动力系统包括动力电池系统和燃料电池系统，所述能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器的步骤，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据采集到的列车状态信息，动力电池系统以及燃料电池系统的系统状态信息，生成功率分配指令并发送给整车控制器的步骤，包括如下步骤：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述燃料电池系统包括多个燃料电池子系统，所述根据采集到的列车状态信息，动力电池系统以及燃料电池系统的系统状态信息，生成功率分配指令并发送给整车控制器的步骤，还包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述能量管理控制器根据所述燃料电池系统中的燃料电池子系统数量，生成保护指令并发送给整车控制器的步骤，包括如下步骤：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器的步骤，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述燃料电池系统进入减载关停状态时，所述计时器根据设定的控制速率基准进行计数，并在所述计时器状态信息大于设定计数时，生成相应的燃料电池子系统关停的保护指令。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器的步骤，包括如下步骤：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器的步骤，还包括如下步骤：

10.一种用于混合动力列车的能量管理装置，其特征在于，包括：

11.一种用于混合动力列车的能量管理系统，其特征在于，还包括：

技术总结本申请实施例提供了用于混合动力列车的能量管理方法、装置及系统，涉及车辆制造技术领域。所述方法包括：能量管理控制器根据采集到的列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，发送控制指令给整车控制器；所述整车控制器通过解析所述控制指令，控制与所述控制指令对应的动力系统执行功率分配操作以及保护操作。本申请“能量管理控制器+整车控制器”的硬件结构以及软件架构，使得能量管理控制器能够采集列车状态信息和不同动力系统的系统状态信息，并通过能量分配算法和保护算法向整车控制器发送全部控制指令，以保证整车控制器具备所有动力系统的控制权。技术研发人员：吴江,郭耀华,杜岩,潘丽宁,王鑫,周强强受保护的技术使用者：中车唐山机车车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15