一種多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)車(chē)領(lǐng)域，特別是一種多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的機(jī)車(chē)多設(shè)有儲(chǔ)能電源，但是當(dāng)其在機(jī)車(chē)故障需要儲(chǔ)能電源的支持時(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)有的機(jī)車(chē)沒(méi)有外部電源接口，若機(jī)車(chē)上的儲(chǔ)能電源電量不足或故障時(shí)，機(jī)車(chē)不能為儲(chǔ)能電源提供有效的電能補(bǔ)充，使得儲(chǔ)能電源不能發(fā)揮應(yīng)有的應(yīng)急作用，造成機(jī)車(chē)停止運(yùn)行而占用機(jī)車(chē)道，從而可能導(dǎo)致對(duì)機(jī)車(chē)調(diào)度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
[0003]而且，因現(xiàn)有的機(jī)車(chē)并沒(méi)有完善的電源管理系統(tǒng)，使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)針對(duì)儲(chǔ)能電源進(jìn)行高效管理和利用，導(dǎo)致其能源利用率不高，造成能源上的浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明需要解決的問(wèn)題是，提供一種具有外部電源接口且具有一套高效能源管理和利用的控制方法的多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)，包括外部能源單元，所述外部能源單元通過(guò)將外部能源輸入到多源機(jī)車(chē)牽引控制單元用于供電；
至少一組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元，用于控制所述多源機(jī)車(chē)，包括以下組成部分:
牽引電機(jī)，所述牽引電機(jī)用于牽引機(jī)車(chē)；
牽引變流器，所述牽引變流器用于將不同輸入能源轉(zhuǎn)換成牽引電機(jī)可用的能源，連接在內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元、外部能源接口與牽引電機(jī)之間；
外部能源接口，所述外部能源接口用于為牽引電機(jī)接入外部能源，連接在外部能源與牽引變流器之間；
內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元，所述內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元用于在應(yīng)急時(shí)將能源輸出到牽引變流器為牽引電機(jī)供電；
能源管理模塊，所述能源管理模塊與外部能源接口及內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元連接，用于管理、監(jiān)控、調(diào)度外部能源接口及內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元的能源供能，所述每組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的能源管理模塊與機(jī)車(chē)控制器連接通訊并受機(jī)車(chē)控制器統(tǒng)一控制。
[0006]優(yōu)選的，所述內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元包括:
蓄電池組，所述蓄電池組接入牽弓I變流器輸入端，用于為牽引電機(jī)供電；
儲(chǔ)能模塊，所述儲(chǔ)能模塊接入牽引變流器輸入端，用于在應(yīng)急時(shí)為牽引電機(jī)或蓄電池供電。
[0007]優(yōu)選的，所述蓄電池設(shè)有電源管理系統(tǒng)，所述儲(chǔ)能單元設(shè)有儲(chǔ)能管理系統(tǒng)，外部能源設(shè)有外部能源管理系統(tǒng)，所述電源管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能管理系統(tǒng)及外部能源管理系統(tǒng)均與能源管理模塊進(jìn)行連接通訊。
[0008]一種多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)的控制方法，基于上述多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)，每組多源機(jī)車(chē)牽弓I控制單元均包括以下控制方法:
a.能源管理模塊實(shí)時(shí)采集并監(jiān)視多源機(jī)車(chē)牽引控制單元各部分的數(shù)據(jù)或狀態(tài)；
b.將能源管理模塊采集的多源機(jī)車(chē)牽引控制單元各部分?jǐn)?shù)據(jù)或狀態(tài)進(jìn)行分析，將整個(gè)機(jī)車(chē)能源系統(tǒng)狀態(tài)反饋給機(jī)車(chē)及車(chē)上顯示界面；
c.根據(jù)多源機(jī)車(chē)牽引控制單元中各能源的供電情況，協(xié)調(diào)控制內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元及外部能源的能源輸出。
[0009]優(yōu)選的，所述能源管理模塊實(shí)時(shí)采集外部能源接口信息，控制外部能源的接入或斷開(kāi)，并實(shí)時(shí)采集外部能源的輸入能量。
[0010]優(yōu)選的，所述能源管理模塊通過(guò)通訊總線與儲(chǔ)能管理系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)采集儲(chǔ)能單元及蓄電池組的電壓、電流、溫度以及剩余電量信息。
[0011]優(yōu)選的，在步驟c中，當(dāng)能源管理模塊檢測(cè)到蓄電池電量不足時(shí)，若機(jī)車(chē)處于運(yùn)行狀態(tài)，能源管理模塊則優(yōu)先用外部能源單元給蓄電池組補(bǔ)充電量；若車(chē)輛處于停止?fàn)顟B(tài)，能源管理模塊則通過(guò)儲(chǔ)能單元給蓄電池組進(jìn)行充電，確保系統(tǒng)能正常工作。
[0012]優(yōu)選的，在步驟c中，當(dāng)能源管理模塊檢測(cè)到儲(chǔ)能系統(tǒng)電量不足時(shí)，若機(jī)車(chē)處于運(yùn)行狀態(tài)，能源管理模塊則優(yōu)先用外部能源單元給儲(chǔ)能系統(tǒng)補(bǔ)充電量；若儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)剩余電量或故障時(shí)，能源管理模塊通過(guò)調(diào)度蓄電池組提供電能；
若車(chē)輛出現(xiàn)應(yīng)急故障，能源管理單元?jiǎng)t通過(guò)調(diào)度儲(chǔ)能系統(tǒng)給機(jī)車(chē)提供電能用于驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)運(yùn)行。
[0013]優(yōu)選的，機(jī)車(chē)控制器根據(jù)每組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元的儲(chǔ)能情況分配功率輸出，以均衡各組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的儲(chǔ)能。
[0014]優(yōu)選的，所述能源管理模塊檢測(cè)到外部能源輸入時(shí)，優(yōu)先使用外部能源供牽引電機(jī)使用。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包含以下有益效果:
1.提供一外部能源單元及具有外部能源接口的多源機(jī)車(chē)牽引控制單元，可以通過(guò)外部為內(nèi)部?jī)?chǔ)能電源系統(tǒng)提供外部能源，使得當(dāng)機(jī)車(chē)內(nèi)部?jī)?chǔ)能電源電能不足時(shí)，可利用外部電源為其供能，保證機(jī)車(chē)具有足夠的用于牽引的能源，提高了機(jī)車(chē)牽引電機(jī)供能的可靠性。
[0016]2.提供一套基于該多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的控制方法，有效提高了該機(jī)車(chē)對(duì)于儲(chǔ)能電源系統(tǒng)的管理和利用效率，可以在儲(chǔ)能電源或正常供能出現(xiàn)故障或電量低的情況下為機(jī)車(chē)提供正常供電，避免機(jī)車(chē)出現(xiàn)故障所導(dǎo)致的運(yùn)行停止的情況。
[0017]3.通過(guò)多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的控制方法，可根據(jù)儲(chǔ)能電源的儲(chǔ)能情況合理調(diào)整調(diào)度各組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的功率輸出，可均衡各節(jié)機(jī)車(chē)的儲(chǔ)能，提高其儲(chǔ)能利用效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)各部分的連接結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]圖1為本發(fā)明所述多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)各部分的連接結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述多源機(jī)車(chē)能源管理系統(tǒng)包括至少一組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元，每組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元包括外部能源單元，所述外部能源單元通過(guò)將外部能源輸入到多源機(jī)車(chē)牽引控制單元用于供電，外部能源可以是太陽(yáng)能、電網(wǎng)或其他供電能源；至少一組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元，用于控制所述多源機(jī)車(chē)。本實(shí)施例中，機(jī)車(chē)由多節(jié)單節(jié)機(jī)車(chē)連接構(gòu)成，其采用分散式牽引來(lái)提供牽引動(dòng)力，每節(jié)單節(jié)機(jī)車(chē)均包含一組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元。
[0021]如圖1所示，所述每組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元包括以下組成部分:牽引電機(jī)，該牽引電機(jī)通過(guò)連接牽引變流器及其他供電設(shè)備進(jìn)行機(jī)車(chē)牽引。牽引變流器，該牽引變流器用于將不同輸入能源轉(zhuǎn)換成牽引電機(jī)可用的能源，連接在內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元、外部能源接口與牽引電機(jī)之間。外部能源接口，該外部能源接口用于為牽引電機(jī)接入外部能源，連接在外部能源與牽引變流器之間。內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元，該內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元用于在應(yīng)急時(shí)將能源輸出到牽引變流器為牽引電機(jī)供電。能源管理模塊，該能源管理模塊與外部能源接口及內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元連接，用于管理、監(jiān)控、調(diào)度外部能源接口及內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元的能源供能，同時(shí)與機(jī)車(chē)控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，接受機(jī)車(chē)指令，并根據(jù)相關(guān)指令，下發(fā)到各執(zhí)行單元，由下級(jí)執(zhí)行單元根據(jù)需要實(shí)時(shí)控制能量調(diào)度。所述每組多源機(jī)車(chē)牽引控制單元的能源管理模塊與機(jī)車(chē)控制器連接通訊并受機(jī)車(chē)控制器統(tǒng)一控制。
[0022]本實(shí)施例中，機(jī)車(chē)采用IlOV蓄電池組作為內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元的組成部分，該IlOV蓄電池組接入牽引變流器輸入端，用于為牽引電機(jī)供電。同時(shí)，I1V蓄電池組包含一套電池管理系統(tǒng)(BMS)，用于實(shí)時(shí)采集蓄電池組的電壓、電流、溫度以及剩余電量信息，并將該采集的信息通過(guò)通訊總線與能源管理模塊進(jìn)行通訊，以便使能源管理模塊可以根據(jù)該數(shù)據(jù)，合理調(diào)度能源輸出。該內(nèi)部?jī)?chǔ)能單元還包括儲(chǔ)能模塊，該儲(chǔ)能模塊接入到牽引變流器輸入端，用于在應(yīng)急時(shí)為牽引電機(jī)或蓄電池供電。同時(shí)，該儲(chǔ)能模塊還包含一套儲(chǔ)能管理系統(tǒng)，該儲(chǔ)能管理系統(tǒng)用于采集儲(chǔ)能模塊的電壓、電流、溫度以及剩余電量信息，并將該采集的信息通過(guò)通訊總線與能源管理模塊進(jìn)行通訊，其作用效果與上述電池管理系統(tǒng)相一致。同時(shí)，所述能源管理模塊通過(guò)通訊總線與外部能源管理系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)采集外部能源