一種多源機車能源管理系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機車領(lǐng)域，特別是一種多源機車能源管理系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的機車多設(shè)有儲能電源，但是當其在機車故障需要儲能電源的支持時，因為現(xiàn)有的機車沒有外部電源接口，若機車上的儲能電源電量不足或故障時，機車不能為儲能電源提供有效的電能補充，使得儲能電源不能發(fā)揮應(yīng)有的應(yīng)急作用，造成機車停止運行而占用機車道，從而可能導(dǎo)致對機車調(diào)度產(chǎn)生嚴重的影響。
[0003]而且，因現(xiàn)有的機車并沒有完善的電源管理系統(tǒng)，使其無法實現(xiàn)針對儲能電源進行高效管理和利用，導(dǎo)致其能源利用率不高，造成能源上的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明需要解決的問題是，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車能源管理系統(tǒng)。
[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:一種多源機車能源管理系統(tǒng)，包括外部能源單元，所述外部能源單元通過將外部能源輸入到多源機車牽引控制單元用于供電；
至少一組多源機車牽引控制單元，用于控制所述多源機車，包括以下組成部分:
牽引電機，所述牽引電機用于牽引機車；
牽引變流器，所述牽引變流器用于將不同輸入能源轉(zhuǎn)換成牽引電機可用的能源，連接在內(nèi)部儲能單元、外部能源接口與牽引電機之間；
外部能源接口，所述外部能源接口用于為牽引電機接入外部能源，連接在外部能源與牽引變流器之間；
內(nèi)部儲能單元，所述內(nèi)部儲能單元用于在應(yīng)急時將能源輸出到牽引變流器為牽引電機供電；
能源管理模塊，所述能源管理模塊與外部能源接口及內(nèi)部儲能單元連接，用于管理、監(jiān)控、調(diào)度外部能源接口及內(nèi)部儲能單元的能源供能，所述每組多源機車牽引控制單元的能源管理模塊與機車控制器連接通訊并受機車控制器統(tǒng)一控制。
[0006]優(yōu)選的，所述內(nèi)部儲能單元包括:
蓄電池組，所述蓄電池組接入牽弓I變流器輸入端，用于為牽引電機供電；
儲能模塊，所述儲能模塊接入牽引變流器輸入端，用于在應(yīng)急時為牽引電機或蓄電池供電。
[0007]優(yōu)選的，所述蓄電池設(shè)有電源管理系統(tǒng)，所述儲能單元設(shè)有儲能管理系統(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行連接通訊。
[0008]一種多源機車能源管理系統(tǒng)的控制方法，基于上述多源機車能源管理系統(tǒng)，每組多源機車牽弓I控制單元均包括以下控制方法:
a.能源管理模塊實時采集并監(jiān)視多源機車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車牽引控制單元各部分數(shù)據(jù)或狀態(tài)進行分析，將整個機車能源系統(tǒng)狀態(tài)反饋給機車及車上顯示界面；
c.根據(jù)多源機車牽引控制單元中各能源的供電情況，協(xié)調(diào)控制內(nèi)部儲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時采集外部能源接口信息，控制外部能源的接入或斷開，并實時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通訊總線與儲能管理系統(tǒng)及電池管理系統(tǒng)進行通訊，實時采集儲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，當能源管理模塊檢測到蓄電池電量不足時，若機車處于運行狀態(tài)，能源管理模塊則優(yōu)先用外部能源單元給蓄電池組補充電量；若車輛處于停止狀態(tài)，能源管理模塊則通過儲能單元給蓄電池組進行充電，確保系統(tǒng)能正常工作。
[0012]優(yōu)選的，在步驟c中，當能源管理模塊檢測到儲能系統(tǒng)電量不足時，若機車處于運行狀態(tài)，能源管理模塊則優(yōu)先用外部能源單元給儲能系統(tǒng)補充電量；若儲能系統(tǒng)無剩余電量或故障時，能源管理模塊通過調(diào)度蓄電池組提供電能；
若車輛出現(xiàn)應(yīng)急故障，能源管理單元則通過調(diào)度儲能系統(tǒng)給機車提供電能用于驅(qū)動機車運行。
[0013]優(yōu)選的，機車控制器根據(jù)每組多源機車牽引控制單元的內(nèi)部儲能單元的儲能情況分配功率輸出，以均衡各組多源機車牽引控制單元的儲能。
[0014]優(yōu)選的，所述能源管理模塊檢測到外部能源輸入時，優(yōu)先使用外部能源供牽引電機使用。
[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車牽引控制單元，可以通過外部為內(nèi)部儲能電源系統(tǒng)提供外部能源，使得當機車內(nèi)部儲能電源電能不足時，可利用外部電源為其供能，保證機車具有足夠的用于牽引的能源，提高了機車牽引電機供能的可靠性。
[0016]2.提供一套基于該多源機車牽引控制單元的控制方法，有效提高了該機車對于儲能電源系統(tǒng)的管理和利用效率，可以在儲能電源或正常供能出現(xiàn)故障或電量低的情況下為機車提供正常供電，避免機車出現(xiàn)故障所導(dǎo)致的運行停止的情況。
[0017]3.通過多源機車牽引控制單元的控制方法，可根據(jù)儲能電源的儲能情況合理調(diào)整調(diào)度各組多源機車牽引控制單元的功率輸出，可均衡各節(jié)機車的儲能，提高其儲能利用效率。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述多源機車能源管理系統(tǒng)各部分的連接結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實施例來對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]圖1為本發(fā)明所述多源機車能源管理系統(tǒng)各部分的連接結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，所述多源機車能源管理系統(tǒng)包括至少一組多源機車牽引控制單元，每組多源機車牽引控制單元包括外部能源單元，所述外部能源單元通過將外部能源輸入到多源機車牽引控制單元用于供電，外部能源可以是太陽能、電網(wǎng)或其他供電能源；至少一組多源機車牽引控制單元，用于控制所述多源機車。本實施例中，機車由多節(jié)單節(jié)機車連接構(gòu)成，其采用分散式牽引來提供牽引動力，每節(jié)單節(jié)機車均包含一組多源機車牽引控制單元。
[0021]如圖1所示，所述每組多源機車牽引控制單元包括以下組成部分:牽引電機，該牽引電機通過連接牽引變流器及其他供電設(shè)備進行機車牽引。牽引變流器，該牽引變流器用于將不同輸入能源轉(zhuǎn)換成牽引電機可用的能源，連接在內(nèi)部儲能單元、外部能源接口與牽引電機之間。外部能源接口，該外部能源接口用于為牽引電機接入外部能源，連接在外部能源與牽引變流器之間。內(nèi)部儲能單元，該內(nèi)部儲能單元用于在應(yīng)急時將能源輸出到牽引變流器為牽引電機供電。能源管理模塊，該能源管理模塊與外部能源接口及內(nèi)部儲能單元連接，用于管理、監(jiān)控、調(diào)度外部能源接口及內(nèi)部儲能單元的能源供能，同時與機車控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)交換，接受機車指令，并根據(jù)相關(guān)指令，下發(fā)到各執(zhí)行單元，由下級執(zhí)行單元根據(jù)需要實時控制能量調(diào)度。所述每組多源機車牽引控制單元的能源管理模塊與機車控制器連接通訊并受機車控制器統(tǒng)一控制。
[0022]本實施例中，機車采用IlOV蓄電池組作為內(nèi)部儲能單元的組成部分，該IlOV蓄電池組接入牽引變流器輸入端，用于為牽引電機供電。同時，I1V蓄電池組包含一套電池管理系統(tǒng)(BMS)，用于實時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通訊總線與能源管理模塊進行通訊，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)部儲能單元還包括儲能模塊，該儲能模塊接入到牽引變流器輸入端，用于在應(yīng)急時為牽引電機或蓄電池供電。同時，該儲能模塊還包含一套儲能管理系統(tǒng)，該儲能管理系統(tǒng)用于采集儲能模塊的電壓、電流、溫度以及剩余電量信息，并將該采集的信息通過通訊總線與能源管理模塊進行通訊，其作用效果與上述電池管理系統(tǒng)相一致。同時，所述能源管理模塊通過通訊總線與外部能源管理系統(tǒng)進行通訊，實時采集外部能源