一种混合驱动有轨电车的功率控制方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供一种混合驱动有轨电车的功率控制方法、装置及存储介质，该方法包括：获取混合驱动有轨电车的行驶信息，并确定与所述行驶信息相对应的行驶工况；确定所述行驶工况对应的寻优区间；在所述寻优区间内对哈密顿函数的控制参数进行取值，使所述哈密顿函数能够取得极小值；确定在所述哈密顿函数取得极小值时，所述哈密顿函数中电池组和超级电容组所对应的输出功率，并根据所述输出功率控制所述电池组和所述超级电容组的输出。本技术方案通过识别行驶工况，缩小控制参数的寻优区间，使得计算量大幅减少，有效提升计算速度。有效提升计算速度。有效提升计算速度。

【技术实现步骤摘要】
一种混合驱动有轨电车的功率控制方法、装置及存储介质


[0001]本申请涉及轨道交通
，具体地，涉及一种混合驱动有轨电车的功率控制方法、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]近年来，随着中国的快速发展及城市化加速，为减少城市地面拥堵、环境污染并减少能耗，新能源有轨电车应运而生，为满足有轨电车的功率与能量需求，混合储能系统逐渐应用在有轨电车中，其中，混合储能系统由电池组和超级电容组组成。如何安全且高效节能地进行混合储能系统的功率控制是新能源有轨电车的混合储能系统的关键技术。
[0003]现有的混合储能系统的功率控制策略可划分为两类，一类是基于规则的功率控制策略，另一类是基于优化的功率控制策略。基于规则的功率控制策略中，模糊控制与逻辑门限法高度依赖工程师经验，需要进行大量实验与总结；基于优化的功率控制策略，计算量过大且计算速度慢，无法实时应用于实车。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种混合驱动有轨电车的功率控制方法、装置及存储介质，以解决现有技术在进行有轨电车的功率控制时计算速度过慢的问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种混合驱动有轨电车的功率控制方法，包括：获取混合驱动有轨电车的行驶信息，并确定与所述行驶信息相对应的行驶工况；确定所述行驶工况对应的寻优区间；在所述寻优区间内对哈密顿函数的控制参数进行取值，使所述哈密顿函数能够取得极小值；其中，所述哈密顿函数由目标函数构造得到，所述目标函数表示根据电池组的输出功率和超级电容组的输出功率得到的有轨电车总能量消耗；确定在所述哈密顿函数取得极小值时，所述哈密顿函数中电池组和超级电容组所对应的输出功率，并根据所述输出功率控制所述电池组和所述超级电容组的输出。
[0006]第二方面，本申请实施例提供一种混合驱动有轨电车的功率控制装置，包括：工况识别模块，用于获取混合驱动有轨电车的行驶信息，并确定与所述行驶信息相对应的行驶工况；寻优区间确定模块，用于确定所述行驶工况对应的寻优区间；参数寻优模块，用于在所述寻优区间内对哈密顿函数的控制参数进行取值，使所述哈密顿函数能够取得极小值；其中，所述哈密顿函数由目标函数构造得到，所述目标函数表示根据电池组的输出功率和超级电容组的输出功率得到的有轨电车总能量消耗；功率控制模块，用于确定在所述哈密顿函数取得极小值时，所述哈密顿函数中电池组和超级电容组所对应的输出功率，并根据所述输出功率控制所述电池组和所述超级电容组的输出。
[0007]第三方面，本申请实施例提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如第一方面所述的方法。
[0008]在本技术方案中，当有轨电车运行时，通过识别行驶工况确定出寻优区间，寻找能够使哈密顿函数取得极小值的控制参数，从而获得此时电池组与超级电容组的最优输出功
率，保证对混合储能系统进行合理的功率分配，并且，由于控制参数仅在寻优区间内取值，缩小了控制参数的取值范围，使整体计算量显著减少，有效提升计算速度，保障该方法能够实时应用于实车。
附图说明
[0009]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0010]图1示出了本申请实施例提供的混合驱动有轨电车的功率控制方法的流程图；
[0011]图2示出了本申请实施例中混合驱动有轨电车的需求功率的计算流程图；
[0012]图3示出了本申请实施例提供的混合驱动有轨电车的功率控制装置的示意图。
具体实施方式
[0013]以下结合附图对本申请的示例性实施例进行详细说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0014]混合驱动有轨电车的特点是具有混合储能系统，混合储能系统由电池组与超级电容组组成，其中，电池组与超级电容组按照一定比例进行能量配置，且电池组与超级电容组按照一定比例进行功率输出；电池组的能量密度较高而功率密度较低，而超级电容组的功率密度高但能量密度较低，合理的能量配置能够使混合储能系统具有高功率和高能量特性。基于混合驱动有轨电车的上述特点，本申请实施例提供一种功率控制方法，以确定电池组与超级电容组之间的输出功率分配，合理的输出功率分配对混合储能系统的使用损耗、能量利用效率、回收制动能量效率与运营电费成本的优化尤为重要。整个过程计算量较现有技术大幅减少，能够有效提升计算速度，保障该方法能够实时应用于实车。
[0015]图1示出了本申请实施例提供的功率控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
[0016]步骤110，获取混合驱动有轨电车的行驶信息，并确定与该行驶信息相对应的行驶工况。
[0017]步骤120，确定该行驶工况对应的寻优区间。
[0018]步骤130，在寻优区间内对哈密顿函数的控制参数进行取值，使哈密顿函数能够取得极小值。
[0019]其中，哈密顿函数由目标函数构造得到，目标函数表示根据电池组的输出功率和超级电容组的输出功率得到的有轨电车总能量消耗
[0020]步骤140，确定在哈密顿函数取得极小值时，哈密顿函数中电池组和超级电容组所对应的输出功率，并根据该输出功率控制电池组和超级电容组的输出。
[0021]以下对上述步骤110
‑
140的实施方式进行详细说明：
[0022]在步骤110中，有轨电车的行驶信息可包括有轨电车的速度、加速度及功率中的一种或多种，利用聚类算法对有轨电车的行驶信息进行聚类分析，得到相对应的行驶工况。本实施例中，可以采用K聚类算法进行工况识别。k聚类算法是一种迭代求解的聚类分析算法，通过计算行驶信息与各聚类中心间的距离，将该行驶信息分配给距离它最近的聚类中心，从而确定该行驶信息所对应的行驶工况。
[0023]本实施例中的行驶工况可分为三类，高速工况、中速工况和低速工况。
[0024]在步骤120中，根据识别出的行驶工况确定对应的寻优区间。在一种实施例中，该寻优区间为哈密顿函数中控制参数λ
uc
对应的寻优区间。在其他实施例中，该寻优区间包括哈密顿函数中控制参数λ
bat
对应的寻优区间和控制参数λ
uc
对应的寻优区间。为便于说明，下文以控制参数λ
uc
对应的寻优区间为例进行说明。
[0025]在执行步骤130时，需获得哈密顿函数。
[0026]首先确定目标函数J。为降低有轨电车全局能量消耗，目标函数以电车总能量消耗作为优化目标，目标函数其中，t0为电车开始运行时刻，t
f
为电车终止运行时刻，P
bat
为电池组的输出功率，P
uc
为超级电容组的输出功率。
[0027]本申请实施例基于庞特里亚金算法进行电池组和超级电容组的输出功率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合驱动有轨电车的功率控制方法，其特征在于，包括：获取混合驱动有轨电车的行驶信息，并确定与所述行驶信息相对应的行驶工况；确定所述行驶工况对应的寻优区间；在所述寻优区间内对哈密顿函数的控制参数进行取值，使所述哈密顿函数能够取得极小值；其中，所述哈密顿函数由目标函数构造得到，所述目标函数表示根据电池组的输出功率和超级电容组的输出功率得到的有轨电车总能量消耗；确定在所述哈密顿函数取得极小值时，所述哈密顿函数中电池组和超级电容组所对应的输出功率，并根据所述输出功率控制所述电池组和所述超级电容组的输出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述寻优区间内对哈密顿函数的控制参数进行取值，使所述哈密顿函数能够取得极小值，包括：在所述寻优区间内依次对所述控制参数进行取值，使得所述哈密顿函数在电池组和超级电容组对应的状态方程、预设约束条件和边界条件的约束下，能够取得极小值；其中，电池组的状态方程由电池单体的电学模型得到，超级电容组的状态方程由超级电容单体的电学模型得到，所述预设约束条件包括使有轨电车正常运行且所述电池组和所述超级电容组工作在正常状态的设定，所述边界条件包括电池组的荷电状态在电车开始运行时刻的初始参考值，以及超级电容组的开路电压在电车开始运行时刻的初始参考值和在电车终止运行时刻的终止参考值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述目标函数为：由目标函数所构造的哈密顿函数H为：其中，t0为电车开始运行时刻，t
f
为电车终止运行时刻，P
bat
为电池组的输出功率，P
uc
为超级电容组的输出功率，和分别为电池组和超级电容组的状态方程，λ
bat
和λ
uc
均为所述控制参数。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在所述寻优区间内依次对所述控制参数进行取值，使得所述哈密顿函数在电池组和超级电容组对应的状态方程、预设约束条件和边界条件的约束下，能够取得极小值，包括：令控制参数λ
bat
为0，在所述行驶工况所对应的控制参数λ
uc
的寻优区间内依次对控制参数λ
uc
进行取值，使得所述哈密顿函数在电池组和超级电容组对应的状态方程、预设约束条件和边界条件的约束下，能够取得极小值。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述预设约束条件包括：P
demand
＝P
bat
+P
uc
；其中，P
demand
为所述有轨电车的需求功率，P
bat
为电池组的输出功率，P
uc
为超级电容组的输出功率；所述方法还包括：获取所述有轨电车的当前速度；根据所述当前速度计算所述有轨电车的运行阻力；
根据所述运行阻力计算所述有轨电车的总牵引力；根据所述总牵引力计算单个牵引系统的牵引力；根据单个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，张荧驿，杜飞，郭勇，王彪，王蒙，
申请(专利权)人：中车唐山机车车辆有限公司，
类型：发明
国别省市：