本發(fā)明屬于新能源汽車設(shè)計與制造的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
目前，在城市空氣污染加重和石油對外依存度越來越高的嚴(yán)峻形勢下，國內(nèi)傳統(tǒng)的燃油客車已無法滿足節(jié)能減排的需要，國家開始大力推廣新能源汽車。新能源汽車主要包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池電動汽車、氫發(fā)動機汽車等各類別產(chǎn)品。其中，純電動汽車符合節(jié)能環(huán)保的要求，但是純電動汽車中存在的續(xù)駛里程短、大容量電池和充電站的建設(shè)成本等問題制約了其發(fā)展。
然而，純電動汽車仍然需要設(shè)置大量充電樁為其快速充電。近年來，隨著純電動客車的進(jìn)一步發(fā)展，無軌電車技術(shù)再次被人們所關(guān)注。在現(xiàn)有技術(shù)中，無軌電車能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的掛網(wǎng)純電動行駛，無需額外設(shè)立充電樁，但對線網(wǎng)的依賴性強，不能脫網(wǎng)運營同樣制約其發(fā)展。因此，將線網(wǎng)能源或者其他能源和純電動電池能源相結(jié)合的雙源無軌電車備受關(guān)注。雙源無軌電車多應(yīng)用于公交線路中，雙源無軌電車采用了快充電池系統(tǒng)及已有網(wǎng)線設(shè)施，在有架空網(wǎng)線的路段可依靠電網(wǎng)供電驅(qū)動車輛運行，同時可對電池進(jìn)行充電，在無架空網(wǎng)線區(qū)段則靠儲能系統(tǒng)中儲存的電量運行；從而克服了純電動汽車和無軌電車需充電樁或受制于電網(wǎng)布局的天生缺陷，實現(xiàn)“多線路運行、共享網(wǎng)線充電”，解決了純電動汽車的續(xù)駛里程短、大容量電池和充電站的建設(shè)成本等問題?，F(xiàn)有技術(shù)中的雙源無軌電車實現(xiàn)了雙源供電，使車輛既能搭線運行，又能脫線運行，解決了電車機動性差的缺陷；同時采用了自動升降的集電桿，克服了電車經(jīng)常出現(xiàn)的“掉辮子”現(xiàn)象。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中的雙源無軌電車中存在了一些問題。隨著城市化進(jìn)程的加快，各地新增雙源無軌電車的數(shù)量也明顯放量，但是由于雙源無軌電車線網(wǎng)變電站可增容量有限。當(dāng)車載動力電池電量不足時，由于能量主要來自線網(wǎng)導(dǎo)致線網(wǎng)負(fù)荷過大，經(jīng)常出現(xiàn)多輛雙源無軌電車爭搶線網(wǎng)資源導(dǎo)致集體無法運行甚至變電站跳閘；當(dāng)雙源無軌電車車載動力電池電量較多時，出于對車載動力電池的保護(hù)就會降低整車制動能量回收的功率，導(dǎo)致能量白白浪費。由于制動能量回收功能的減弱甚至失效也會延長整車的制動距離致使安全性降低。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對于如何解決現(xiàn)有雙源無軌電車因數(shù)量大幅增加與雙源無軌電車線網(wǎng)變電站可增容量有限之間存在矛盾，導(dǎo)致雙源無軌電車車載電池和無軌電車線網(wǎng)的電量不平衡，出現(xiàn)多輛雙源無軌電車停止運行甚至變電站跳閘，或整車制動能量回收的功率降低，能量白白浪費，甚至延長整車的制動距離致使安全性降低的問題，尚缺乏有效的解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了克服的現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)雙源無軌電車車載電池和無軌電車線網(wǎng)的電量平衡，一方面保證車載動力電池維持合適的電量，另一方面在運行時進(jìn)行車載動力電池供電和線網(wǎng)供電的合理調(diào)配，達(dá)到車網(wǎng)電量平衡。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下一種技術(shù)方案：
一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
控制層，所述控制層用于計算整車功率需求，并進(jìn)行車載動力電池和線網(wǎng)的多能源控制分配，并將控制分配指令發(fā)送至執(zhí)行層；
和
執(zhí)行層，所述執(zhí)行層接收所述控制層的控制分配指令，根據(jù)所述控制分配指令管理能量流向及功率，達(dá)到車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡。
進(jìn)一步的，所述控制層包括多能源控制模塊，
所述多能源控制模塊與車載終端連接，通過車載終端采集雙源無軌電車的車輛信息，并根據(jù)車輛信息計算整車的電能功率需求；
所述多能源控制模塊與所述執(zhí)行層連接，接收所述執(zhí)行層的反饋信息，所述多能源控制模塊根據(jù)計算出的整車電能功率需求和執(zhí)行層的反饋信息進(jìn)行車載動力電池和線網(wǎng)的多能源控制分配，并將控制分配指令發(fā)送至執(zhí)行層。
進(jìn)一步的，所述雙源無軌電車的車輛信息包括雙源無軌電車的整車狀態(tài)和司機駕駛行為。
進(jìn)一步的，所述執(zhí)行層包括：
動力電池能量管理模塊，所述動力電池能量管理模塊根據(jù)所述多能源控制模塊的控制分配指令管理車載動力電池的能量流向和功率；
和
線網(wǎng)能量管理模塊，所述線網(wǎng)能量管理模塊根據(jù)所述多能源控制模塊的控制分配指令管理線網(wǎng)的能量流向和功率；
所述動力電池能量管理模塊和所述線網(wǎng)能量管理模塊共同管理達(dá)到車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡。
進(jìn)一步的，所述車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡包括：整車電能功率需求和車載動力電池電能及線網(wǎng)能量的平衡，所述車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡可以保持車載動力電池和線網(wǎng)能量的合理協(xié)調(diào)利用，避免多輛車爭搶線網(wǎng)資源造成多輛雙源無軌電車停止運行。
進(jìn)一步的，所述車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡包括：車載動力電池當(dāng)前荷電狀態(tài)處于設(shè)定的第一荷電狀態(tài)和第二荷電狀態(tài)之間，保證車載動力電池的荷電狀態(tài)始終處于最佳狀態(tài)，延長車載動力電池的使用壽命。
本發(fā)明為了克服的現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)雙源無軌電車車載電池和無軌電車線網(wǎng)的電量平衡，一方面保證車載動力電池維持合適的電量，另一方面在運行時進(jìn)行車載動力電池供電和線網(wǎng)供電的合理調(diào)配，達(dá)到車網(wǎng)電量平衡。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下另一種技術(shù)方案：
一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)的控制方法，該控制方法基于所述的一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)，包括以下步驟：
(1)在所述多能源控制模塊中根據(jù)車輛狀況和人為經(jīng)驗設(shè)定第一電荷狀態(tài)和第二電荷狀態(tài)，第一電荷狀態(tài)大于第二電荷狀態(tài)；
(2)所述多能源控制模塊根據(jù)雙源無軌電車整車狀態(tài)和司機駕駛行為計算整車的功率需求，判斷所述動力電池能量管理模塊反饋的當(dāng)前電荷狀態(tài)與設(shè)定的第一電荷狀態(tài)、第二電荷狀態(tài)的關(guān)系，確定車載動力電池的能量流向和其功率大小，以及線網(wǎng)的電能流向和其電能功率大小。
進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，如果當(dāng)前電荷狀態(tài)大于第一電荷狀態(tài)，則整車的功率需求等于車載動力電池功率大小的負(fù)數(shù)，即整車需求的電功率主要來自車載動力電池的放電，
若此時車載動力電池功率小于整車的功率需求，則線網(wǎng)的電能功率大小等于整車的功率需求與車載動力電池功率的差值，并以線網(wǎng)的電能功率大小的功率對車載動力電池進(jìn)行電能補充，共同滿足整車的功率需求，直至車載動力電池的當(dāng)前電荷狀態(tài)降到設(shè)定的第一電荷狀態(tài)以下。
進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，如果當(dāng)前電荷狀態(tài)小于第一電荷狀態(tài)，同時大于第二電荷狀態(tài)，則整車的功率需求等于線網(wǎng)電能功率大小，即整車需求的電功率主要來自線網(wǎng)能量，此時車載動力電池的功率大小根據(jù)整車需求的功率大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，此過程中當(dāng)前電荷狀態(tài)保持小于第一電荷狀態(tài)、大于第二電荷狀態(tài)；
若整車的功率需求小于線網(wǎng)電能功率大小，則車載動力電池的功率大小等于線網(wǎng)電能功率大小與整車的功率需求的差值，即在整車正常行駛的過程中，線網(wǎng)以車載動力電池的功率大小對車載動力電池進(jìn)行充電；
若整車的功率需求大于線網(wǎng)電能功率大小，則車載動力電池的功率大小的負(fù)值等于整車的功率需求與線網(wǎng)電能功率大小的差值，即在整車正常行駛的過程中，車載動力電池以車載動力電池的功率大小的負(fù)值對線網(wǎng)電能進(jìn)行補充，共同驅(qū)動車輛。
進(jìn)一步的，在所述步驟(2)中，如果當(dāng)前電荷狀態(tài)小于第二電荷狀態(tài)，
此時若整車的功率需求大于線網(wǎng)電能功率大小，則線網(wǎng)的電能功率全部用于驅(qū)動雙源無軌電車，車載動力電池的功率大小為零，即車載動力電池不充電也不放電；
若整車的功率需求小于線網(wǎng)電能功率大小，除了線網(wǎng)的電能功率全部用于驅(qū)動雙源無軌電車外，線網(wǎng)還以線網(wǎng)電能功率大小與整車的功率需求的差值對車載動力電池進(jìn)行充電，直至車載動力電池的當(dāng)前電荷狀態(tài)回歸至大于第二電荷狀態(tài)、小于第一電荷狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明的一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法，始終維持整車電能功率需求和車載動力電池電能及線網(wǎng)能量的平衡，保持車載動力電池和線網(wǎng)能量的合理協(xié)調(diào)利用，避免多輛車爭搶線網(wǎng)資源造成多輛雙源無軌電車停止運行；
2、本發(fā)明的一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法，始終維持車載動力電池的當(dāng)前電荷狀態(tài)處于大于設(shè)定的第二電荷狀態(tài)、小于設(shè)定的第一電荷狀態(tài)，保證車載動力電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)始終處于最佳狀態(tài)，最大限度延長車載動力電池的使用壽命。
附圖說明
構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式：
應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實施例1：
正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在現(xiàn)有雙源無軌電車因數(shù)量大幅增加與雙源無軌電車線網(wǎng)變電站可增容量有限之間存在矛盾，導(dǎo)致雙源無軌電車車載電池和無軌電車線網(wǎng)的電量不平衡，出現(xiàn)多輛雙源無軌電車停止運行甚至變電站跳閘，或整車制動能量回收的功率降低，能量白白浪費，甚至延長整車的制動距離致使安全性降低的問題。本發(fā)明為了克服的現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，
本申請的一種典型的實施方式中，如圖1所示，
一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
控制層，所述控制層用于計算整車功率需求，并進(jìn)行車載動力電池和線網(wǎng)的多能源控制分配，并將控制分配指令發(fā)送至執(zhí)行層；
和
執(zhí)行層，所述執(zhí)行層接收所述控制層的控制分配指令，根據(jù)所述控制分配指令管理能量流向及功率，達(dá)到車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡。
所述控制層包括多能源控制模塊，
所述多能源控制模塊與車載終端連接，通過車載終端采集雙源無軌電車的車輛信息，并根據(jù)車輛信息計算整車的電能功率需求；
所述多能源控制模塊與所述執(zhí)行層連接，接收所述執(zhí)行層的反饋信息，所述多能源控制模塊根據(jù)計算出的整車電能功率需求和執(zhí)行層的反饋信息進(jìn)行車載動力電池和線網(wǎng)的多能源控制分配，并將控制分配指令發(fā)送至執(zhí)行層。
所述雙源無軌電車的車輛信息包括雙源無軌電車的整車狀態(tài)和司機駕駛行為。司機的駕駛行為對電動汽車能耗影響很大，相同的整車狀態(tài)，不同司機駕駛行為所計算的整車的電能功率需求不同。傾向于高速行車和高動力要求的司機駕駛行為行車能耗較高，需要的電能功率大。
所述執(zhí)行層包括：
動力電池能量管理模塊，所述動力電池能量管理模塊根據(jù)所述多能源控制模塊的控制分配指令管理車載動力電池的能量流向和功率；
和
線網(wǎng)能量管理模塊，所述線網(wǎng)能量管理模塊根據(jù)所述多能源控制模塊的控制分配指令管理線網(wǎng)的能量流向和功率；
所述動力電池能量管理模塊和所述線網(wǎng)能量管理模塊共同管理達(dá)到車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡。
所述車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡包括：整車電能功率需求和車載動力電池電能及線網(wǎng)能量的平衡，所述車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡可以保持車載動力電池和線網(wǎng)能量的合理協(xié)調(diào)利用，避免多輛車爭搶線網(wǎng)資源造成多輛雙源無軌電車停止運行。
所述車載動力電池和線網(wǎng)能量的平衡包括：車載動力電池當(dāng)前荷電狀態(tài)soc處于設(shè)定的第一荷電狀態(tài)soc1和第二荷電狀態(tài)soc2之間，保證車載動力電池的荷電狀態(tài)始終處于最佳狀態(tài)(soc2＜soc＜soc1)，延長車載動力電池的使用壽命。
正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在現(xiàn)有雙源無軌電車因數(shù)量大幅增加與雙源無軌電車線網(wǎng)變電站可增容量有限之間存在矛盾，導(dǎo)致雙源無軌電車車載電池和無軌電車線網(wǎng)的電量不平衡，出現(xiàn)多輛雙源無軌電車停止運行甚至變電站跳閘，或整車制動能量回收的功率降低，能量白白浪費，甚至延長整車的制動距離致使安全性降低的問題。本發(fā)明為了克服的現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，
本申請的一種典型的實施方式中，
一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)的控制方法，該控制方法基于所述的一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)，包括以下步驟：
(1)在所述多能源控制模塊中根據(jù)車輛狀況和人為經(jīng)驗設(shè)定第一電荷狀態(tài)soc1和第二電荷狀態(tài)soc2，第一電荷狀態(tài)soc1大于第二電荷狀態(tài)soc2；
(2)所述多能源控制模塊根據(jù)雙源無軌電車整車狀態(tài)和司機駕駛行為計算整車的功率需求p0，判斷所述動力電池能量管理模塊反饋的當(dāng)前電荷狀態(tài)soc與設(shè)定的第一電荷狀態(tài)soc1、第二電荷狀態(tài)soc2的關(guān)系，確定車載動力電池的能量流向和其功率大小p1，以及線網(wǎng)的電能流向和其電能功率大小p2。
在所述步驟(2)中，如果當(dāng)前電荷狀態(tài)soc大于第一電荷狀態(tài)soc1，soc＞soc1，則整車的功率需求p0等于車載動力電池功率大小的負(fù)數(shù)，p0＝-p1，即整車需求的電功率p0主要來自車載動力電池的放電，
若此時車載動力電池功率p1小于整車的功率需求p0，p1＜p0，則線網(wǎng)的電能功率大小p2等于整車的功率需求p0與車載動力電池功率p1的差值，p2＝p0-p1，并以線網(wǎng)的電能功率大小p2的功率對車載動力電池p1進(jìn)行電能補充，共同滿足整車的功率p0需求，直至車載動力電池的當(dāng)前電荷狀態(tài)soc降到設(shè)定的第一電荷狀態(tài)soc1以下。
在所述步驟(2)中，如果當(dāng)前電荷狀態(tài)soc小于第一電荷狀態(tài)soc1，同時大于第二電荷狀態(tài)soc2，soc2＜soc＜soc1，則整車的功率需求p0等于線網(wǎng)電能功率大小p2，p0＝p2，即整車需求的電功率p0主要來自線網(wǎng)能量，此時車載動力電池的功率大小p1根據(jù)整車需求的功率大小p0進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，此過程中當(dāng)前電荷狀態(tài)soc保持小于第一電荷狀態(tài)soc1、大于第二電荷狀態(tài)soc2，soc2＜soc＜soc1；
若整車的功率需求p0小于線網(wǎng)電能功率大小p2，p2＞p0，則p1＝p2-p0，則車載動力電池的功率大小等于線網(wǎng)電能功率大小與整車的功率需求p0的差值，即在整車正常行駛的過程中，線網(wǎng)以車載動力電池的功率大小對車載動力電池進(jìn)行充電；
若整車的功率需求p0大于線網(wǎng)電能功率大小p2，p0＞p2，則-p1＝p0-p2，則車載動力電池的功率大小的負(fù)值等于整車的功率需求p0與線網(wǎng)電能功率大小的差值，即在整車正常行駛的過程中，車載動力電池以車載動力電池的功率大小的負(fù)值-p1對線網(wǎng)電能p2進(jìn)行補充，共同驅(qū)動車輛。
在所述步驟(2)中，如果當(dāng)前電荷狀態(tài)soc小于第二電荷狀態(tài)soc2，soc＜soc2，
此時若整車的功率需求p0大于線網(wǎng)電能功率大小p2，p0＞p2，則線網(wǎng)的電能功率p2全部用于驅(qū)動雙源無軌電車，車載動力電池的功率大小為零，p1＝0，即車載動力電池不充電也不放電；
若整車的功率需求p0小于線網(wǎng)電能功率大小p2，p0＜p2，除了線網(wǎng)的電能功率p2全部用于驅(qū)動雙源無軌電車外，線網(wǎng)還以線網(wǎng)電能功率大小p2與整車的功率需求p0的差值p1＝p2-p0對車載動力電池進(jìn)行充電，直至車載動力電池的當(dāng)前電荷狀態(tài)soc回歸至大于第二電荷狀態(tài)soc2、小于第一電荷狀態(tài)soc1。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：
1、本發(fā)明的一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法，始終維持整車電能功率需求和車載動力電池電能及線網(wǎng)能量的平衡，保持車載動力電池和線網(wǎng)能量的合理協(xié)調(diào)利用，避免多輛車爭搶線網(wǎng)資源造成多輛雙源無軌電車停止運行；
2、本發(fā)明的一種雙源無軌電車用車網(wǎng)電量平衡控制系統(tǒng)及控制方法，始終維持車載動力電池的當(dāng)前電荷狀態(tài)處于大于設(shè)定的第二電荷狀態(tài)、小于設(shè)定的第一電荷狀態(tài)，保證車載動力電池的當(dāng)前荷電狀態(tài)始終處于最佳狀態(tài)，最大限度延長車載動力電池的使用壽命。
上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行了描述，但以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改、等同替換或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。