一种内燃车能量管理控制方法及系统技术方案

一种内燃车能量管理控制方法及系统，其中，该方法包括：步骤一、获取发电机的输出功率；步骤二、根据发电机的输出功率以及电动机的运行功率，确定内燃车能量管理模式，根据所确定的内燃车能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，以利用电能驱动电动机运行和/或为超级电容充电。相较于现有的基于中间电压来对内燃车进行控制的能量管理控制系统，本系统不再需要安装DC/DC电压转换电路来实现对电容电流与电压的控制，从而有效简化了整个系统的电路结构，本系统不容易引起中间电压振荡，这样也就不需要额外加入中间电压振荡抑制措施。

A Control Method and System for Energy Management of Diesel Vehicles

【技术实现步骤摘要】
一种内燃车能量管理控制方法及系统
本专利技术涉及内燃车电力牵引控制
，具体地说，涉及一种内燃车能量管理控制方法及系统。
技术介绍
随着西部大开发，轨道交通作为城市间的纽带承载了越来越多的功能。目前轨道交通都采用电气化设备，一般情况下都需要进行电网的配套才能够运行。而对于地势比较险恶的西部高寒地区，由于建设电气化电网比较困难并且有些地方不适宜搭建，故而西部地区通常仍采用内燃车运行。内燃车的主要结构为原动机带动发电机发电，发电机发出的交流电通过整流到直流网，直流网的能量通过逆变转换后驱动负载。传统的内燃车通过不可控整流后连接到控制系统的直流母线，这种方案理论上结构与控制简单，但是存在如果后端负载波动较大，前端容易不稳定并且容易引起中间电压震荡的问题。这样也就需要引入中间震荡抑制措施才能够平稳中中间电压，并且按照此种方案设计的永磁发电机也存在功率密度小以及体积、重量比较大等缺点。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种内燃车能量管理控制方法，所述方法包括：步骤一、获取发电机的输出功率；步骤二、根据所述发电机的输出功率以及电动机的运行功率，确定内燃车能量管理模式，根据所确定的内燃车能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，以利用电能驱动所述电动机运行和/或为超级电容充电。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤一中，分别获取所述发电机的转矩以及转速，根据转矩和转速确定所述发电机的输出功率。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤一中，分别获取内燃车主电路中整流器的输出电压以及输出电流，根据所述整流器的输出电压以及输出电流确定所述发电机的输出功率。根据本专利技术的一个实施例，如果所述电动机处于牵引工况，在所述步骤二中，判断所述发电机的输出功率是否大于所述电动机的运行功率，其中，如果所述发电机的输出功率大于所述电动机的运行功率，则采用第一能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，根据所述电动机的运行功率将所述发电机所输出的部分电能传输至所述变流器以驱动所述电动机运行，将所述发电机所输出的剩余电能传输至所述超级电容以为所述超级电容充电。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤二中，如果所述发电机的输出功率等于所述电动机的运行功率，则采用第二能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，根据所述电动机的运行功率将所述发电机所输出的全部电能传输至所述变流器以驱动所述电动机运行。根据本专利技术的一个实施例，在所述步骤二中，如果所述发电机的输出功率小于所述电动机的运行功率，则采用第三能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，根据所述电动机的运行功率将所述发电机所输出的全部电能以及所述超级电容提供的电能传输至所述变流器以驱动所述电动机运行。根据本专利技术的一个实施例，如果所述电动机处于待机工况，在所述步骤二中，采用第四能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，将所述发电机所输出的全部电能传输至所述超级电容以为所述超级电容充电。根据本专利技术的一个实施例，如果所述电动机处于制动工况，在所述步骤二中，判断所述发电机的输出功率是否为零，其中，如果所述发电机的输出功率为零，则采用第五能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，将所述电动机所输出的电能传输至所述超级电容来为所述超级电容充电。根据本专利技术的一个实施例，如果所述发电机的输出功率不为零，则采用第六能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，将所述发电机所输出的电能以及电动机所输出的电能传输至所述超级电容来为所述超级电容充电。本专利技术还提供了一种内燃车能量管理控制系统，所述系统采用如上任一项所述的方法控制内燃车主电路中的电能流向。相较于现有的基于中间电压来对内燃车进行控制的能量管理控制系统，本专利技术所提供的系统不再需要安装DC/DC电压转换电路来实现对电容电流与电压的控制，从而有效简化了整个系统的电路结构。同时，本系统基于功率(例如发电机的输出功率和电动机的运行功率)来对内燃车主电路中的电能流向进行控制，相较于现有的控制系统，本系统不容易引起中间电压振荡，这样也就不需要额外加入中间电压振荡抑制措施。此外，本系统还有助于提高内燃车的能量密度，有助于减小内燃车的相关设备的体积以及重量。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是根据本专利技术一个实施例的内燃车能量管理控制系统的电路连接示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的内燃车能量管理控制方法的实现流程示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的第一能量管理模式下的内燃车主电路中的电能流向；图4是根据本专利技术一个实施例的第二能量管理模式下的内燃车主电路中的电能流向；图5是根据本专利技术一个实施例的第三能量管理模式下的内燃车主电路中的电能流向；图6是根据本专利技术一个实施例的第四能量管理模式下的内燃车主电路中的电能流向；图7是根据本专利技术一个实施例的第五能量管理模式下的内燃车主电路中的电能流向；图8是根据本专利技术一个实施例的第六能量管理模式下的内燃车主电路中的电能流向。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。针对现有技术中所存在的上述问题，本专利技术提供了一种新的内燃车能量管理系统，其中，图1示出了本实施例中该系统与内燃车主电路的连接关系图。本实施例中，内燃车能量管理控制系统107与内燃车主电路100连接，其能够根据不同的实际工况来控制内燃车主电路100中的电能流向。具体地，如图1所示，本实施例中，内燃车主电路100优选地包括：发电装置101、PWM全控整流桥102、超级电容103、变流器104以及电动机105。其中，本实施例中，发电装置101优选地采用柴油机驱动永磁同步电机来生成并向外输出电能。当然，在本专利技术的其它实施例中，发电装置101还可以采用其它合理的器件来实现，本专利技术不限于此。PWM全控整流桥102与发电装置101连接，其能够将发电装置101所传输来的交流电整流为直流电。而变流器104与PWM全控整流桥102连接，超级电容103连接在变流器104的输入端正负极之间，PWM全控整流桥102能够实现对超级电容103以及发电装置101的能量管理，以使得系统在各种工况下均能够有效地工作。本实施例中，超级电容103主要用于存储发电装置101所输出的电能，其能够保持后端的能量供给平稳。变流器104优选地包含了牵引变流器104a本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内燃车能量管理控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、获取发电机的输出功率；步骤二、根据所述发电机的输出功率以及电动机的运行功率，确定内燃车能量管理模式，根据所确定的内燃车能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，以利用电能驱动所述电动机运行和/或为超级电容充电。

【技术特征摘要】
1.一种内燃车能量管理控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一、获取发电机的输出功率；步骤二、根据所述发电机的输出功率以及电动机的运行功率，确定内燃车能量管理模式，根据所确定的内燃车能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，以利用电能驱动所述电动机运行和/或为超级电容充电。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，分别获取所述发电机的转矩以及转速，根据转矩和转速确定所述发电机的输出功率。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤一中，分别获取内燃车主电路中整流器的输出电压以及输出电流，根据所述整流器的输出电压以及输出电流确定所述发电机的输出功率。4.如权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述电动机处于牵引工况，在所述步骤二中，判断所述发电机的输出功率是否大于所述电动机的运行功率，其中，如果所述发电机的输出功率大于所述电动机的运行功率，则采用第一能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，根据所述电动机的运行功率将所述发电机所输出的部分电能传输至所述变流器以驱动所述电动机运行，将所述发电机所输出的剩余电能传输至所述超级电容以为所述超级电容充电。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤二中，如果所述发电机的输出功率等于所述电动机的运行功率，则采用第二能量管理模式控制内燃车主电路中的电能流向，根据所述电动机的运行功...

【专利技术属性】
技术研发人员：许峻峰，梅文庆，刘勇，文宇良，黄佳德，甘韦韦，张朝阳，郑汉锋，曾小凡，武彬，
申请(专利权)人：中车株洲电力机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43