有轨电车车载超级电容控制方法技术

本发明专利技术涉及一种有轨电车车载超级电容控制方法及装置，控制方法步骤为：根据实时检测N,N≥3个电容箱的电压及紧急牵引模式开关状态判断车辆是否处于紧急牵引工况，若为正常工况，由VCU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网，若为紧急牵引工况，由CECU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网。本发明专利技术能够综合考虑不同超级电容箱的压差及故障状态等因素，在适当的时序下进行闭合和断开控制电容充放电，提高了列车的安全性、舒适性及可靠性。

【技术实现步骤摘要】
有轨电车车载超级电容控制方法
本专利技术属于轨道交通
，涉及轨道车辆网络控制技术，具体地说，涉及一种有轨电车车载超级电容控制方法。
技术介绍
现代有轨电车具有造价低、建设周期短、低能耗等优点，是目前解决大中城市中低运量区间的主要手段。除传统的接触网供电外，储能型有轨电车作为一种新型的城市轨道交通工具，一般采用超级电容器作为储能介质，车辆运行无需架空接触网供电，利用站台停车上下客时间通过受电弓将进行电能补充。储能型有轨电车一般没车配置多个超级电容箱，工作时通过控制电容箱内的电容接触器实现并网。现有的控制策略中，由于电容箱之间压差大会对电容箱内部单体造成大电流冲击，确无法结合车辆的故障状态来统筹考虑控制策略，安全性差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的因不同超级电容箱的压差造成的安全性差等上述问题，提供了一种有轨电车车载超级电容控制方法，能够综合考虑不同超级电容箱的压差及故障状态等因素，在适当的时序下进行闭合和断开控制电容充放电，提高了列车的安全性、舒适性及可靠性。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种有轨电车车载超级电容控制方法，其具体步骤为：实时检测N,N≥3个电容箱的电压及紧急牵引模式开关状态；通过检测的电压值及紧急牵引模式开关状态判断车辆是否处于紧急牵引工况，若为正常工况，由中央控制单元VCU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网，若为紧急牵引工况，由电容紧急控制单元CECU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网。优选的，判断车辆是否处于紧急牵引工况的方法为：若紧急牵引模式开关处于非紧急牵引位，且N个电容箱的平均电压大于设定工作电压U0时，为正常工况，否则为紧急牵引工况。优选的，车辆为正常工况时，中央控制单元VCU控制电容接触器开闭的方法为：S1、按照N个电容箱的电压值高低排序，由高到低分别设定为电容箱1的电压U1、电容箱2的电压U2、...、电容箱N的电压UN，即U1≥U2≥...≥UN；S2、闭合电容箱1的电容接触器，此时并网电压为Ut；S3、实时比较电容箱2的电压U2与并网电压Ut，若电压U2与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱2的电容接触器，在时滞时间t后，实时比较电容箱3的电压U3与此时的并网电压Ut，若电压U3与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱3的电容接触器，在时滞时间t后，实时比较电容箱4的电压U4与此时的并网电压Ut，若电压U4与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱4的电容接触器，依次类推，直至闭合全部N个电容箱的电容接触器；S4、中央控制单元VCU实时检测已闭合电容接触器电容箱的并网电压Ut，若在时滞时间t后低于设定并网电压Un，向牵引控制器TCU发出电容强迫供电状态指令，牵引系统自行封锁牵引，当车辆停止即零速信号有效后VCU控制已闭合的电容接触器全部断开，接触器全部断开后若N个电容箱的平均电压大于设定工作电压U0时，从步骤S1开始进行正常工况下的并网控制。优选的，步骤S3中，若中央控制单元VCU发出电容接触器闭合指令至待闭合电容接触器后，在设定时间t0内没有检测到该电容接触器的闭合状态或该电容接触器所在电容箱出现严重故障，则忽略该电容接触器，继续闭合其他电容箱的电容接触器。优选的，步骤S4中，当并网电压Ut低于设定并网电压Un时，在并网电压Ut高于设定工作电压UL的情况下，需要强行闭合电容接触器给牵引系统供电，此时，闭合电容接触器的方法为：并网电压Ut低于设定并网电压Un且高于设定工作电压UL时，待车辆零速信号有效时断开接触器，此时司机室显示屏HMI上“电容强迫供电”按钮处于激活状态；闭合电容接触器时，按下司机室显示屏HMI上“电容强迫供电”按钮，中央控制单元VCU发送给牵引控制器TCU强迫供电指令和30km/h限速指令；然后从步骤S1开始执行闭合电容接触器；电容接触器全部闭合后，若N个电容箱的平均电压大于设定工作电压U0，从步骤S1开始进行正常工况下的并网控制。优选的，车辆为紧急牵引工况时，电容紧急控制单元CECU控制电容接触器开闭的方法为：S1、按照N个电容箱的电压值高低排序，由高到低分别设定为电容箱1的电压U1、电容箱2的电压U2、...、电容箱N的电压UN，即U1≥U2≥...≥UN；S2、在N个电容箱的平均电压大于设定工作电压UL情况下，闭合电容箱1的电容接触器，此时并网电压为Ut；S3、实时比较电容箱2的电压U2与并网电压Ut，若电压U2与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱2的电容接触器，在时滞时间t后，实时比较电容箱3的电压U3与此时的并网电压Ut，若电压U3与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱3的电容接触器，在时滞时间t后，实时比较电容箱4的电压U4与此时的并网电压Ut，若电压U4与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱4的电容接触器，依次类推，直至闭合全部N个电容箱的电容接触器；S3、当N个电容箱的平均电压小于设定工作电压UL时，电容紧急控制单元CECU向所有电容箱的电容接触器发出断开指令。优选的，所述正常工况为中央控制单元VCU、牵引控制器TCU和电容管理单元BMS都处于正常工作状态。优选的，所述紧急牵引工况为中央控制单元VCU故障的情况下，在司机台上激活紧急牵引开关，电容接触器由电容紧急控制单元CECU控制的开闭。为了达到上述目的，本专利技术还提供了一种有轨电车车载超级电容控制装置，包括：电容管理单元BMS，设有电压检测模块，电压检测模块用于实时监测N,N≥3个电容箱的实时电压Ui,i＝1,2,...,N及并网电压Ut；状态检测模块，用于检测紧急牵引模式开关的状态位；工况判断模块，用于根据检测的电压值及紧急牵引模式开关状态判断车辆是否处于紧急牵引工况，并进行控制模式转换；中央控制单元VCU，设有：第一计算比较模块，用于对N个电容箱的电压按照由高到低进行排序，并对电容箱的实时电压与并网电压进行逻辑运算比较；第一控制模块，用于根据比较结果控制电容接触器的开闭；电容紧急控制单元CECU，设有：第二计算比较模块，用于对N个电容箱的电压按照由高到低进行排序，并对电容箱的实时电压与并网电压进行逻辑运算比较；第二控制模块，用于根据比较结果控制电容接触器的开闭；电容强迫供电按钮，用于控制中央控制单元VCU强行闭合电容接触器给牵引系统供电。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：(1)本专利技术综合考虑不同超级电容箱的压差及故本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有轨电车车载超级电容控制方法，其特征在于，其具体步骤为：实时检测N,N≥3个电容箱的电压及紧急牵引模式开关状态；/n通过检测的电压值及紧急牵引模式开关状态判断车辆是否处于紧急牵引工况，若为正常工况，由中央控制单元VCU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网，若为紧急牵引工况，由电容紧急控制单元CECU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网。/n

【技术特征摘要】
1.一种有轨电车车载超级电容控制方法，其特征在于，其具体步骤为：实时检测N,N≥3个电容箱的电压及紧急牵引模式开关状态；
通过检测的电压值及紧急牵引模式开关状态判断车辆是否处于紧急牵引工况，若为正常工况，由中央控制单元VCU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网，若为紧急牵引工况，由电容紧急控制单元CECU根据当前待并网电容箱的电压值与已闭合电容接触器电容箱的并网电压的差值是否小于设定电压差值Uc控制该电容箱的电容接触器闭合进行并网。


2.如权利要求1所述的有轨电车车载超级电容控制方法，其特征在于，判断车辆是否处于紧急牵引工况的方法为：若紧急牵引模式开关处于非紧急牵引位，且N个电容箱的平均电压大于设定工作电压U0时，为正常工况，否则为紧急牵引工况。


3.如权利要求1或2所述的有轨电车车载超级电容控制方法，其特征在于，车辆为正常工况时，中央控制单元VCU控制电容接触器开闭的方法为：
S1、按照N个电容箱的电压值高低排序，由高到低分别设定为电容箱1的电压U1、电容箱2的电压U2、...、电容箱N的电压UN，即U1≥U2≥...≥UN；
S2、闭合电容箱1的电容接触器，此时并网电压为Ut；
S3、实时比较电容箱2的电压U2与并网电压Ut，若电压U2与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱2的电容接触器，在时滞时间t后，实时比较电容箱3的电压U3与此时的并网电压Ut，若电压U3与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱3的电容接触器，在时滞时间t后，实时比较电容箱4的电压U4与此时的并网电压Ut，若电压U4与并网电压Ut的电压差小于设定电压差值Uc，中央控制单元VCU控制闭合电容箱4的电容接触器，依次类推，直至闭合全部N个电容箱的电容接触器；
S4、中央控制单元VCU实时检测已闭合电容接触器电容箱的并网电压Ut，若在时滞时间t后低于设定并网电压Un，向牵引控制器TCU发出电容强迫供电状态指令，牵引系统自行封锁牵引，当车辆停止即零速信号有效后VCU控制已闭合的电容接触器全部断开，接触器全部断开后若N个电容箱的平均电压大于设定工作电压U0时，从步骤S1开始进行正常工况下的并网控制。


4.如权利要求3所述的有轨电车车载超级电容控制方法，其特征在于，步骤S3中，若中央控制单元VCU发出电容接触器闭合指令至待闭合电容接触器后，在设定时间t0内没有检测到该电容接触器的闭合状态或该电容接触器所在电容箱出现严重故障，则忽略该电容接触器，继续闭合其他电容箱的电容接触器。


5.如权利要求3所述的有轨电车车载超级电容控制方法，其特征在于，步骤S4中，当并网电压Ut低于设定并网电压Un时，在并网电压Ut高于设定工作电压UL的情况下，需要强行闭合电容接触器给牵引系统供电，此时，闭合电容接触器的方法为：
并网电压Ut低于设定并网电压Un且高于设定工作电压UL时，待车辆零速信号有效时断开接触器，此时司机室显示屏HMI上“电容强迫...

【专利技术属性】
技术研发人员：李然，殷培强，阎士奇，李文正，王曙，李德祥，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37