基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，通过车载模块收集车辆实时信息，并借助机器学习方法测算出车辆在行驶路线上基于标准段的能耗和通过时间，结合每个标准段的线网额定充电功率和能量平衡方程得到车辆可分配的修正充电功率。本发明专利技术能合理分配线网充电功率，有效抑制单车车载电池SOC下降幅度，延长电池使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法
本专利技术涉及双源无轨车辆能量管理，特别涉及一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法。
技术介绍
双源无轨车辆采用线网作为动力电源，同时配有车载电池，多应用于公交线路中。在有架空线网的路段，车辆通过电杆与线网相连行驶、充电并储存电能，在无架空线网的路段，则利用车载电池中储存的电量驱动车辆行驶。目前，双源无轨车辆的能量管理方法大概包括如下几类：1、通过车辆速度、驾驶员行为、车重等信息计算当前车辆所需电量，当车载电池储存电量不能满足车辆驱动功率需求时，则请求线网补偿电量不足部分，此方法的缺陷是只考虑了对车载电池的保护，未考虑线网充电功率不足时应如何分配充电功率的问题。2、计算线网内所有车辆的电池剩余电量，优先给电池剩余电量最少的车载电池进行补电，此方法存在两个问题，一是没有前瞻性，无法兼顾到某些行驶路线上个别车辆存在脱网距离较长的问题，这个问题会导致那些车辆在脱网路段时荷电状态(SOC)下降到预期值以下；二是会造成所有车辆上的车载电池SOC波动区间增加，导致车载电池寿命缩短。3、用实验方法测算出各路段上每辆车较为理想的目标SOC，以这个目标值作为控制目标，用于稳定SOC并优化电池性能，此方法的缺陷是实验方法耗费资源、条件苛刻，在实际运营路线很难保证达到预期效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，根据行驶路线信息和车辆实时信息并通过机器学习得到车辆在行驶路线基于标准段的能耗和通过时间，再结合每个标准段的额定充电功率，利用能量平衡方程得到车辆可用的充电功率。本专利技术是这样实现的：一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，所述双源无轨车辆调度系统包括若干行驶路线、车辆调度平台和车载模块；所述行驶路线由若干标准段组成，每个标准段依次包括在网段和脱网段，每个标准段的在网段设置线网额定充电功率，车辆处于在网段时从线网充电并储存电能；所述车辆调度平台和所述车载模块进行双向通信，车载模块收集车辆实时信息并发送至车辆调度平台，车辆实时信息包括电池信息、位置信息、能耗和通过时间，车辆调度平台向车载模块发送充电功率信息；所述能量管理优化方法包括如下步骤：步骤一，车辆调度平台根据行驶路线信息和车辆实时信息计算得到：每个行驶线路基于其每个标准段的平均能耗、每个行驶路线基于其每个在网段和脱网段的平均通过时间；步骤二，某一行驶路线包括任意两个连续的标准段，即第一标准段和第二标准段，当某一车辆驶入第一标准段时，车辆调度平台计算得到该车辆驶入第二标准段的时间和所有处于第二标准段的在网段的车辆总数；根据第二标准段的线网额定充电功率和车辆总数计算得到车辆在第二标准段的在网段的平均充电功率，并根据预设的驶出第二标准段的目标SOC值，得到该车辆在驶入第二标准段时的初始SOC值，并作为驶出第一标准段的目标SOC值，则该车辆在第一标准段的期望充电功率p1的计算公式如下：式中，SOC1ini为驶入第一标准段时的初始SOC值，SOC2ini为驶入第二标准段时的初始SOC值，SOC2tar为驶出第二标准段的目标SOC值，L1和L2分别为第一标准段和第二标准段的行驶距离，e1和e2分别为车辆在第一标准段和第二标准段的平均能耗，为车辆在第二标准段的在网段的平均充电功率，t1on和t2on分别为车辆在第一标准段的在网段和第二标准段的在网段的平均通过时间，C为该车辆的电池容量；步骤三，按照步骤二计算得到处于第一标准段的在网段的其他所有车辆的期望充电功率：p2，p3，…，pn，由此得到期望充电功率向量P＝[p1,p2,p3,…,pn]；步骤四，对期望充电功率向量P求和，由此得到第一标准段的线网功率限值修正系数f和修正充电功率向量P’，计算公式如下：P′＝P×f式中，Plim为第一标准段的线网额定充电功率；步骤五，按照步骤二至四计算得到所有行驶线路上的所有车辆的修正充电功率。所述车辆实时信息包括时间特征，时间特征包括工作日和早晚高峰。所述行驶路线信息包括专属公交车道信息。所述步骤一中，车辆调度平台基于机器学习方法进行计算。所述机器学习方法为XGBoost。所述步骤二中，SOC2tar＞40％。所述充电功率信息包括线网功率限值修正系数和修正充电功率；所述步骤五中，当f＜1时，车辆限制整车驱动功率输出。本专利技术基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，通过车载模块收集车辆实时信息，并借助机器学习方法测算出车辆在行驶路线上基于标准段的能耗和通过时间，结合每个标准段的线网额定充电功率和能量平衡方程得到车辆可分配的修正充电功率。首先，本专利技术能提高双源无轨车辆线网的使用效率，通过计算得到的线网功率限值修正系数使得分配到每辆车的充电功率更为合理，能防止车载电池电量储能不足，避免车辆中途抛锚，同时也充分考虑了车辆的SOC波动区间，避免因电池过度放电影响循环寿命次数。其次，本专利技术在车辆实时信息的数据基础上，借助机器学习方法预测车辆能耗、通过时间等，对于实际双源无轨车辆运行状况的适应性更强，使得能量管理更为精准。另外，当线网额定充电功率能满足需求时，分配给每辆车的充电功率略高于预期，使得线网电能得到充分利用，而当线网额定充电功率不能满足需求，即当处于在网段的车辆对线网充电功率需求大幅超过线网负荷时，通过限制整车驱动功率输出以节约车载电池电量消耗，削弱当前在网段可分配充电功率不足的影响，亦能通过瞬时提高线网输出电流来应对功率缺口。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：能合理分配线网充电功率，有效抑制单车车载电池SOC下降幅度，延长电池使用寿命。附图说明图1为本专利技术基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法的车辆调度平台和车载模块的信息交互示意图；图2为本专利技术的车辆在行驶路线的两个标准段的示意图。图中，1车辆调度平台，2车辆。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。参见图1，一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，所述双源无轨车辆调度系统包括若干行驶路线、车辆调度平台1和车载模块。行驶路线由若干标准段组成，每个标准段依次包括在网段和脱网段，每个标准段的在网段设置线网额定充电功率，车辆2处于在网段时从线网充电并储存电能。车辆调度平台和设置在车辆2上的车载模块进行双向通信，车载模块用于收集车辆实时信息并发送至车辆调度平台，车辆调度平台向车载模块发送充电功率信息。具体地，车辆实时信息包括电池信息、位置信息、能耗和通过时间，其中，电池信息包括SOC、SOH、剩余电量和电池容量等。具体地，充电功率信息包括线网功率限值修正系数和修正充电功率。基于上述双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法包括如下步骤：步骤一，车辆调度平台根据行驶路线信息和车辆实时信息计算得到：每个行驶线路基于其每个标准段的平均能耗、每个行驶路线基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，所述双源无轨车辆调度系统包括若干行驶路线、车辆调度平台和车载模块；其特征在于：/n所述行驶路线由若干标准段组成，每个标准段依次包括在网段和脱网段，每个标准段的在网段设置线网额定充电功率，车辆处于在网段时从线网充电并储存电能；所述车辆调度平台和所述车载模块进行双向通信，车载模块收集车辆实时信息并发送至车辆调度平台，车辆实时信息包括电池信息、位置信息、能耗和通过时间，车辆调度平台向车载模块发送充电功率信息；/n所述能量管理优化方法包括如下步骤：/n步骤一，车辆调度平台根据行驶路线信息和车辆实时信息计算得到：每个行驶线路基于其每个标准段的平均能耗、每个行驶路线基于其每个在网段和脱网段的平均通过时间；/n步骤二，某一行驶路线包括任意两个连续的标准段，即第一标准段和第二标准段，当某一车辆驶入第一标准段时，车辆调度平台计算得到该车辆驶入第二标准段的时间和所有处于第二标准段的在网段的车辆总数；根据第二标准段的线网额定充电功率和车辆总数计算得到车辆在第二标准段的在网段的平均充电功率，并根据预设的驶出第二标准段的目标SOC值，得到该车辆在驶入第二标准段时的初始SOC值，并作为驶出第一标准段的目标SOC值，则该车辆在第一标准段的期望充电功率p1的计算公式如下：/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于双源无轨车辆调度系统的能量管理优化方法，所述双源无轨车辆调度系统包括若干行驶路线、车辆调度平台和车载模块；其特征在于：
所述行驶路线由若干标准段组成，每个标准段依次包括在网段和脱网段，每个标准段的在网段设置线网额定充电功率，车辆处于在网段时从线网充电并储存电能；所述车辆调度平台和所述车载模块进行双向通信，车载模块收集车辆实时信息并发送至车辆调度平台，车辆实时信息包括电池信息、位置信息、能耗和通过时间，车辆调度平台向车载模块发送充电功率信息；
所述能量管理优化方法包括如下步骤：
步骤一，车辆调度平台根据行驶路线信息和车辆实时信息计算得到：每个行驶线路基于其每个标准段的平均能耗、每个行驶路线基于其每个在网段和脱网段的平均通过时间；
步骤二，某一行驶路线包括任意两个连续的标准段，即第一标准段和第二标准段，当某一车辆驶入第一标准段时，车辆调度平台计算得到该车辆驶入第二标准段的时间和所有处于第二标准段的在网段的车辆总数；根据第二标准段的线网额定充电功率和车辆总数计算得到车辆在第二标准段的在网段的平均充电功率，并根据预设的驶出第二标准段的目标SOC值，得到该车辆在驶入第二标准段时的初始SOC值，并作为驶出第一标准段的目标SOC值，则该车辆在第一标准段的期望充电功率p1的计算公式如下：






式中，SOC1ini为驶入第一标准段时的初始SOC值，SOC2ini为驶入第二标准段时的初始SOC值，SOC2tar为驶出第二标准段的目标SOC值，L1和L2分别为第一标准段和第二标准段的行驶距离，e1和e2分别为车辆在第一标准段和第二标准段的平均能耗，为车辆在第二标准段的在网段的平均充电功率，t1on和t2on分别为车辆在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显胜，张军，潘巍，周易，赵庆振，张昌昌，寿飞锋，
申请(专利权)人：上海申沃客车有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31