机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车，所述机车动力装置具有锂离子电池模块、氢燃料电池模块，所述控制方法包括：获取机车当前运行所需的运行功率值；获取所述锂离子电池模块的实时荷电值；根据所述锂离子电池模块的实时荷电值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值；根据所述运行功率值和氢燃料电池模块的输出功率值，得到锂离子电池模块的输出功率值；氢燃料电池模块根据氢燃料电池模块的输出功率值向牵引电机和锂离子电池模块输出电能，锂离子电池模块根据锂离子电池模块的输出功率值向牵引电机输出电能。该机车动力装置的控制方法能够解决锂离子电池模块的反复充放问题，并且能够提高机车动力装置的整体能量利用效率。

【技术实现步骤摘要】
机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车
本专利技术涉及机车
，尤其涉及一种机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车。
技术介绍
目前，在机车
中，通常采用简单的逻辑门限控制机车动力装置的能量分配。该简单逻辑门限控制方式为：设定一个氢燃料电池的最大放电功率值，当车辆的运行功率超过氢燃料电池模块的最大放电功率值时，则使用锂离子电池进行动力补充。这种控制方式过于粗放，并且由于氢燃料电池不仅向机车提供动力，还给锂离子电池充电，从而当氢燃料电池处于最大放电功率值时，会实时向锂离子电池模块充电，从而造成了会导致锂离子电池不断的充电和放电，也因此造成大量能量消耗在电池的内阻发热中，使得整车的整体能量利用效率不高。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能够提高机车整体能量利用效率的机车动力装置的控制方法、机车动力装置和机车。本专利技术第一方面提供了一种机车动力装置的控制方法，所述机车动力装置具有锂离子电池模块和氢燃料电池模块，所述控制方法包括：获取机车当前运行所需的运行功率值；获取所述锂离子电池模块的实时荷电值；根据所述锂离子电池模块的实时荷电值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值；根据所述运行功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值；根据所述氢燃料电池模块的输出功率值控制所述氢燃料电池模块向牵引电机和所述锂离子电池模块输出电能，根据所述锂离子电池模块的输出功率值控制所述锂离子电池模块向所述牵引电机输出电能。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述根据所述锂离子电池模块的实时荷电值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值，包括：获取所述氢燃料电池模块的最大输出功率值；设置所述锂离子电池模块的荷电值的第一阈值和第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值，且所述第一阈值大于或等于0，所述第二阈值小于或等于1；根据所述第一阈值，设置所述氢燃料电池模块的第一输出功率值；根据所述第二阈值，设置所述氢燃料电池模块的第二输出功率值；根据所述氢燃料电池模块的最大输出功率值、所述锂离子电池模块的实时荷电值、所述第一阈值、所述第二阈值、所述第一输出功率值和所述第二输出功率值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述根据所述氢燃料电池模块的最大输出功率值、所述锂离子电池模块的实时荷电值、所述第一阈值、所述第二阈值、所述第一输出功率值和所述第二输出功率值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值，包括：当所述锂离子电池模块的实时荷电值小于或等于所述第一阈值时，所述氢燃料电池模块的输出功率值为：Ph＝Phmax，其中，所述Ph为所述氢燃料电池模块的输出功率值，所述Phmax为所述氢燃料电池模块的最大输出功率值；当所述锂离子电池模块的实时荷电值大于所述第一阈值且小于或等于所述第二阈值时，所述氢燃料电池模块的输出功率值为：Ph＝[(Ph1－Ph2)(SOCi－SOC1)/(SOC2－SOC1)]+Ph2,其中，Ph1为所述第一输出功率值，Ph2为所述第二输出功率值，SOCi为所述锂离子电池模块的实时荷电值，SOC1为所述第一阈值，SOC2为所述第二阈值；当所述锂离子电池模块的实时荷电值大于所述第二阈值且小于1时，所述氢燃料电池模块的输出功率值为：Ph＝Ph2(SOCi－SOC2)/(1－SOC2)。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述机车动力装置还具有牵引变流器模块，所述根据所述运行功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值，包括：根据所述运行功率值，得到所述牵引变流器模块的输出功率值；根据所述牵引变流器模块的输出功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述根据所述运行功率值，得到所述牵引变流器模块的输出功率值，包括：获取所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值；比较所述运行功率值的绝对值与所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值和所述氢燃料电池模块的最大输出功率值之和的绝对值的大小；当所述运行功率值的绝对值小于或等于所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值和所述氢燃料电池模块的最大输出功率值之和的绝对值时，所述牵引变流器模块的输出功率值等于所述运行功率值；当所述运行功率值的绝对值大于所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值和所述氢燃料电池模块的最大输出功率值之和的绝对值时，所述牵引变流器模块的输出功率值等于所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值和所述氢燃料电池模块的最大输出功率值之和。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述根据所述牵引变流器模块的输出功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值，包括：当所述牵引变流器模块的输出功率值等于所述运行功率值时，所述锂离子电池模块的输出功率值为所述牵引变流器模块的输出功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值的差值；当所述牵引变流器模块的输出功率值等于所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值和所述氢燃料电池模块的最大输出功率值之和时，所述锂离子电池模块的输出功率值为所述锂离子电池模块的动态最大输出功率值。本专利技术第二方面提供了一种机车动力装置，所述机车可以具有机车司机控制器手柄，所述机车动力装置包括：牵引电机；锂离子电池模块，具有第一正极、第一负极、第一信号传输端和第二信号传输端，所述第一正极和所述第一负极与所述牵引电机连接；氢燃料电池模块，具有第二正极、第二负极和第三信号传输端，所述第二正极和所述第二负极与所述牵引电机连接；电池管理模块，具有第一接收端和第一发送端，所述第一接收端与所述第一信号传输端连接；能量控制模块，具有第二接收端、第三接收端、第二发送端和第三发送端，所述第二接收端与第一发送端连接，所述第三接收端与所述机车司机控制器手柄连接，所述第二发送端与所述第二信号传输端连接，所述第三发送端与所述第三信号传输端连接；其中，所述第一正极与所述第二正极连接，所述第一负极与所述第二负极连接。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述能量控制模块还具有第四发送端，所述机车动力装置还包括：牵引变流器模块，具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第四信号传输端，所述第一输入端与所述第一正极和所述第二正极连接，所述第二输入端与所述第一负极和所述第二负极连接，所述第一输出端与所述牵引电机连接，所述第四信号传输端与所述第四发送端连接。在本专利技术的一种示例性实施例中，所述氢燃料电池模块，包括：氢燃料电堆，具有第三正极和第三负极；电流变换器，具有第三输入端、第四输入端、第二输出端、第三输出端和第五信号传输端，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机车动力装置的控制方法，其特征在于，所述机车动力装置具有锂离子电池模块和氢燃料电池模块，所述控制方法包括：/n获取机车当前运行所需的运行功率值；/n获取所述锂离子电池模块的实时荷电值；/n根据所述锂离子电池模块的实时荷电值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值；/n根据所述运行功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值；/n根据所述氢燃料电池模块的输出功率值控制所述氢燃料电池模块向牵引电机和所述锂离子电池模块输出电能，根据所述锂离子电池模块的输出功率值控制所述锂离子电池模块向所述牵引电机输出电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种机车动力装置的控制方法，其特征在于，所述机车动力装置具有锂离子电池模块和氢燃料电池模块，所述控制方法包括：
获取机车当前运行所需的运行功率值；
获取所述锂离子电池模块的实时荷电值；
根据所述锂离子电池模块的实时荷电值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值；
根据所述运行功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值；
根据所述氢燃料电池模块的输出功率值控制所述氢燃料电池模块向牵引电机和所述锂离子电池模块输出电能，根据所述锂离子电池模块的输出功率值控制所述锂离子电池模块向所述牵引电机输出电能。


2.根据权利要求1所述的机车动力装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述锂离子电池模块的实时荷电值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值，包括：
获取所述氢燃料电池模块的最大输出功率值；
设置所述锂离子电池模块的荷电值的第一阈值和第二阈值，所述第一阈值小于所述第二阈值，且所述第一阈值大于或等于0，所述第二阈值小于或等于1；
根据所述第一阈值，设置所述氢燃料电池模块的第一输出功率值；
根据所述第二阈值，设置所述氢燃料电池模块的第二输出功率值；
根据所述氢燃料电池模块的最大输出功率值、所述锂离子电池模块的实时荷电值、所述第一阈值、所述第二阈值、所述第一输出功率值和所述第二输出功率值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值。


3.根据权利要求2所述的机车动力装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述氢燃料电池模块的最大输出功率值、所述锂离子电池模块的实时荷电值、所述第一阈值、所述第二阈值、所述第一输出功率值和所述第二输出功率值，计算所述氢燃料电池模块的输出功率值，包括：
当所述锂离子电池模块的实时荷电值小于或等于所述第一阈值时，所述氢燃料电池模块的输出功率值为：
Ph＝Phmax，
其中，所述Ph为所述氢燃料电池模块的输出功率值，所述Phmax为所述氢燃料电池模块的最大输出功率值；
当所述锂离子电池模块的实时荷电值大于所述第一阈值且小于或等于所述第二阈值时，所述氢燃料电池模块的输出功率值为：
Ph＝[(Ph1－Ph2)(SOCi－SOC1)/(SOC2－SOC1)]+Ph2,
其中，Ph1为所述第一输出功率值，Ph2为所述第二输出功率值，SOCi为所述锂离子电池模块的实时荷电值，SOC1为所述第一阈值，SOC2为所述第二阈值；
当所述锂离子电池模块的实时荷电值大于所述第二阈值且小于1时，所述氢燃料电池模块的输出功率值为：
Ph＝Ph2(SOCi－SOC2)/(1－SOC2)。


4.根据权利要求3所述的机车动力装置的控制方法，其特征在于，所述机车动力装置还具有牵引变流器模块，所述根据所述运行功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值，包括：
根据所述运行功率值，得到所述牵引变流器模块的输出功率值；
根据所述牵引变流器模块的输出功率值和所述氢燃料电池模块的输出功率值，得到所述锂离子电池模块的输出功率值。


5.根据权利要求4所述的机车动力装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述运行功率值，得到所述牵引变流器模块的输出功率值，包括：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢曲波，仝雷，郭迎春，
申请(专利权)人：中车大同电力机车有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14