一种纯电池车辆能量管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种纯电池车辆能量管理系统及方法，该能量管理系统包括位置获取单元和电池管理单元，还包括能源管理单元；所述能源管理单元与位置获取单元、电池管理单元通讯连接，位置获取单元用于获取当前充电站的站点信息以及距下一充电站的站点里程；电池管理单元用于获取车载电池的允许充电电流、当前的电池荷电状态；能源管理单元用于根据站点里程计算列车达到下一充电站所需的牵引能耗，并根据牵引能耗、允许充电电流和当前电池荷电状态计算列车在当前充电站的充电时间；本发明专利技术能够合理控制列车在每一站的充电时间，实现智能化、精准的电量调控与管理，有效避免列车因电量不足导致半路停运的情况，确保线路的正常运营。

A Pure Battery Vehicle Energy Management System

The invention discloses a pure battery vehicle energy management system and method. The energy management system includes a location acquisition unit and a battery management unit, as well as an energy management unit. The energy management unit communicates with a location acquisition unit and a battery management unit, and the location acquisition unit is used to obtain the site information of the current charging station and the site mileage from the next charging station. The battery management unit is used to obtain the allowable charging current of the on-board battery and the current charging state of the battery; the energy management unit is used to calculate the traction energy consumption required for the train to reach the next charging station according to the mileage of the station, and to calculate the charging time of the train at the current charging station according to the traction energy consumption, the allowable charging current and the current charging state of the battery; the invention can reasonably control the train. In each station charging time, realize intelligent and accurate regulation and management of electricity, effectively avoid the situation of train half-way outage caused by insufficient electricity, and ensure the normal operation of the line.

【技术实现步骤摘要】
一种纯电池车辆能量管理系统
本专利技术属于储能系统能量管理
，更具体地，涉及一种基于乘客信息系统与电池管理系统的纯电池车辆能量管理系统。
技术介绍
全线无网车载储能式有轨电车由于全线不需要或者仅仅只在部分路段需要架设少量接触网，对城市景观及限高几乎无影响因而在近年得到了快速的发展。但同时由于纯电池类型的车载储能式有轨电车的运行方式是充电站+车载储能系统形式，其运行里程根据列车储能系统搭载电量和充电站数量决定。有轨电车运行过程中，由于非专有路权原因，可能出现如路口事故或者交通拥堵等突发情况导致列车在线路上长时间等待，等待时间越长则能耗越大，严重时可导致列车因电量不足在半路停运，影响正常运营。目前国内有关蓄电池储能有轨电车能量管理还是以司机管理为主，由司机监测储能系统SOC(荷电状态)和剩余里程，根据计算或经验判断下一次充电时间和充电电量；其缺点在于需要司机长时间积累大量经验，但是使用和管理有轨电车的司机可能会因操作失误、交通拥堵、充电站故障等原因错误估算列车到下一充电站时应消耗电量及应充电时间，导致储能装置能量不足，也可能导致列车电量耗尽，半路停止行驶，极大的影响了线路的正常运营，并增加了运营管理的难度。因此，如何对有轨电车的储能系统进行能量管理，以提高载客运营以及在发生拥堵或充电站故障等特殊工况下列车运行的可靠性，保证列车充足的运行能耗，是亟需解决的关键问题。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于乘客信息系统与电池管理系统的纯电池车辆能量管理系统，其能源管理系统通过与列车既有的电池管理系统系统(BatteryManagementSystem，BMS)与车载乘客信息系统(PassengerInformationSystem，PIS)之间的信息交互，结合设计时最严苛工况计算从当前站点到下一充电站的牵引能耗，动态的调整充电站的使用方式，合理控制列车在每一充电站的充电时间，保证列车充足的运行能耗，其目的在于解决有轨电车司机可能会因操作失误导致、交通拥堵、充电站故障等原因错误估算列车到下一充电站时应消耗电量及应充电时间，导致储能装置能量不足、列车半路停使的问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种纯电池车辆能量管理系统，包括位置获取单元和电池管理单元，还包括能源管理单元；所述能源管理单元与位置获取单元、电池管理单元通讯连接，所述位置获取单元用于获取当前充电站的站点信息以及距下一充电站的站点里程；所述电池管理单元用于获取车载电池的允许充电电流、当前的电池荷电状态；所述能源管理单元用于根据所述站点里程计算列车达到下一充电站所需的牵引能耗，并根据所述牵引能耗、允许充电电流和当前电池荷电状态计算列车在当前充电站的充电时间。优选的，上述纯电池车辆能量管理系统，其能源管理单元还用于实时监测电池荷电状态，当电池荷电状态不足以行驶至下一充电站时发出预警信号，所述预警信号用于提示列车减速或减载运行。优选的，上述纯电池车辆能量管理系统，其能源管理单元还用于在监测到电池荷电状态不足以行驶至下一充电站时向同线路的其它列车的能源管理单元发出提示信号，以提醒其它列车增加充电时间。优选的，上述纯电池车辆能量管理系统，其能源管理单元还用于获取充电站状态信息，当检测到当前充电站故障时，发出预警信号以提示列车减速或减载运行；并将当前充电站故障信息发送至同线路的其它列车的能源管理单元，以使其它列车的能源管理单元重新计算距离故障充电站之后的下一正常充电站的里程以及在当前充电站的充电时间。优选的，上述纯电池车辆能量管理系统，其位置获取单元和电池管理单元分别为车辆既有的乘客信息系统和电池管理系统；能源管理单元通过MVB网络或以太网络与乘客信息系统、电池管理系统进行信息交互。按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种纯电池车辆能量管理方法，包括以下步骤：S1：获取当前充电站的站点信息、距下一充电站的站点里程，以及车载电池的允许充电电流、当前的电池荷电状态；S2：根据所述站点里程计算列车达到下一充电站所需的牵引能耗；S3：根据所述牵引能耗、允许充电电流和当前电池荷电状态计算列车在当前充电站的充电时间。优选的，上述纯电池车辆能量管理方法，其步骤S3之后还包括以下步骤：S4：实时监测电池荷电状态，当电池荷电状态不足以行驶至下一充电站时发出预警信号，所述预警信号用于提示列车减速或减载运行。优选的，上述纯电池车辆能量管理方法，其步骤S4中还包括：当电池荷电状态不足以行驶至下一充电站时向同线路的其它列车发出提示信号，以提醒其它列车增加充电时间。优选的，上述纯电池车辆能量管理方法，其步骤S3之后还包括以下步骤：获取充电站状态信息，当检测到当前充电站故障时，发出预警信号以提示列车减速或减载运行；并将当前充电站故障信息发送至同线路的其它列车的能源管理单元，以使其它列车的能源管理单元重新计算距离故障充电站之后的下一正常充电站的里程以及在当前充电站的充电时间。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：(1)本专利技术提供的纯电池车辆能量管理系统及方法，能源管理单元通过与电池管理单元、位置获取单元的信息交互，根据最严苛工况计算从当前站点到下一充电站的牵引能耗；根据牵引能耗控制列车在当前充电站的充电时间，保证蓄电池拥有充足电量以将列车牵引到下一充电站，合理控制每一站的充电时间，实现智能化、精准的电量调控与管理，可有效避免列车因电量不足导致半路停运的情况，确保线路的正常运营；(2)本专利技术提供的纯电池车辆能量管理系统及方法，能源管理单元实时监测充电站的状态信息，当检测到当前充电站故障时，发出预警信号以提示列车减速或减载运行，确保列车有充足的电量行驶至下一正常充电站；并将当前充电站故障发送给同线路的其它列车，以使其它列车重新计算距离故障充电站之后的下一正常充电站的里程以及在当前充电站的充电时间；有效避免同线路的其它列车同样因当前充电站故障出现电量不足的情况；(3)本专利技术提供的纯电池车辆能量管理系统及方法，能源管理单元实时监测电池荷电状态，根据当前站点位置、电池荷电状态以及距离下一充电站的站点里程判断当前电池荷电状态是否能够支持列车行驶至下一充电站，若不能则发出预警信号，提示列车减速或减载运行；并将交通阻塞信息发送至同线路的其它列车的能源管理系统，告知其它列车的能源管理单元增加在其他充电站的充电时间，当前一列车反馈当前充电站故障时，可以动态调控后一列车在故障充电站前一站的充电时间，以增大列车牵引里程，极大的增加运营管理的可靠度，保证整条线路运营正常。(4)本专利技术提供的纯电池车辆能量管理系统及方法，将既有BMS系统与既有PIS系统的信息结合起来，在仅增加一套能量管理软件，基本不增加硬件成本的前提下，使纯电池有轨电车能量管理的准确性和可靠性大大提升；与现有运营模式相比，大大降低了运营管理复杂程度。附图说明图1是本专利技术提供的纯电池车辆能量管理系统的逻辑框图；图2是本专利技术实施例提供的纯电池车辆能量管理系统的逻辑框图；图3是本专利技术实施例提供的纯电池车辆能量管理系统的信息流示意图；图4是本专利技术实施例提供的纯电池车辆能量管理系统在正常运行时的工作状态示意图；图5是本专利技术实施例提供的纯电池车辆能量管理系统在遇到充电站故障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电池车辆能量管理系统，包括位置获取单元和电池管理单元，其特征在于，还包括能源管理单元；所述能源管理单元与位置获取单元、电池管理单元通讯连接；所述位置获取单元用于获取当前充电站的站点信息以及距下一充电站的站点里程；所述电池管理单元用于获取车载电池的允许充电电流、当前的电池荷电状态；所述能源管理单元用于根据距下一充电站的站点里程计算列车达到下一充电站所需的牵引能耗，并根据所述牵引能耗、允许充电电流和当前电池荷电状态计算列车在当前充电站的充电时间。

【技术特征摘要】
1.一种纯电池车辆能量管理系统，包括位置获取单元和电池管理单元，其特征在于，还包括能源管理单元；所述能源管理单元与位置获取单元、电池管理单元通讯连接；所述位置获取单元用于获取当前充电站的站点信息以及距下一充电站的站点里程；所述电池管理单元用于获取车载电池的允许充电电流、当前的电池荷电状态；所述能源管理单元用于根据距下一充电站的站点里程计算列车达到下一充电站所需的牵引能耗，并根据所述牵引能耗、允许充电电流和当前电池荷电状态计算列车在当前充电站的充电时间。2.如权利要求1所述的纯电池车辆能量管理系统，其特征在于，所述能源管理单元还用于实时监测电池荷电状态，当电池荷电状态不足以行驶至下一充电站时发出预警信号，所述预警信号用于提示列车减速或减载运行。3.如权利要求2所述的纯电池车辆能量管理系统，其特征在于，所述能源管理单元还用于在监测到电池荷电状态不足以行驶至下一充电站时向同线路的其它列车的能源管理单元发出提示信号，以提醒其它列车增加充电时间。4.如权利要求1或3所述的纯电池车辆能量管理系统，其特征在于，所述能源管理单元还用于获取充电站状态信息，当检测到当前充电站故障时，发出预警信号以提示列车减速或减载运行；并将当前充电站故障信息发送至同线路的其它列车的能源管理单元，以使其它列车的能源管理单元重新计算距离故障充电站之后的下一正常充电站的里程以及在当前充电站的充电时间。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲思培，邱绍峰，许克亮，张浩，殷勤，李加祺，李经伟，林飞，王林，黄世明，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42