动力电池充电方法、充电控制系统及轨道车辆技术方案

本发明专利技术提供了一种动力电池充电方法、充电控制系统及轨道车辆，获取动力电池所在车辆的当前站停位置信息；根据所述车辆的功率和站点历史数据，利用数据驱动方法预测当前站停位置到下一站点的电量消耗；根据所预测的电量消耗，确定充电功率，形成充电方案。本发明专利技术可以减少全寿命周期燃料电池启停次数，有效提升燃料电池系统耐久性。电池系统耐久性。电池系统耐久性。

【技术实现步骤摘要】
动力电池充电方法、充电控制系统及轨道车辆


[0001]本专利技术属于充电控制
，涉及一种动力电池充电方法、充电控制系统及轨道车辆。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]氢燃料电池作为一种新的绿色能源技术，通过电化学反应直接转化为电能，转化过程不受卡诺循环限制，具有能量转换效率高、零污染，低噪声、结构模块化、比功率高等优点，既可用于集中供电，又适用于分散供电。
[0004]目前，应用于轨道交通的燃料电池的类型主要是质子交换膜燃料电池。在大多数应用中，燃料电池与电池或其他能量存储装置耦合。在这种配置下，燃料电池可以作为主要的动力源，提供最为充足的动力或给电池充电。
[0005]一般的混合动力控制策略为了防止电池过充或过放通常设定电池的荷电状态(SOC)运行区间，当SOC超出区间右边界时，须立即切除燃料电池系统，防止燃料电池进一步给动力电池充电，然而车辆静态下的电池充电功率并非最优是导致SOC上升的关键，因此须对静态下电池充电功率优化，从而削弱动力电池SOC上升速度，增加燃料电池运行时间，提升燃料电池系统耐久性。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种动力电池充电方法、充电控制系统及轨道车辆，本专利技术可以减少全寿命周期燃料电池启停次数，有效提升燃料电池系统耐久性。
[0007]根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种动力电池充电方法，包括以下步骤：
[0009]获取动力电池所在车辆的当前站停位置信息；
[0010]根据所述车辆的功率和站点历史数据，利用数据驱动方法预测当前站停位置到下一站点的电量消耗；
[0011]根据所预测的电量消耗，确定充电功率，形成充电方案。
[0012]作为可选择的实施方式，利用数据驱动方法预测当前站停位置到下一站点的电量消耗的具体过程包括：根据车辆运行状态，更新位置序列、公里标、时间、需求功率和燃料电池输出功率，并进行存储；
[0013]基于车辆位置信息，存储的功率、站点数据，预测当前位置到下一站电池电量消耗。
[0014]作为进一步的限定，更新数据时，根据车辆上行、下行两种工况，分别更新。
[0015]作为进一步的限定，更新数据时，采用滑动窗口滤波算法更新所对应位置序列功率数据。
[0016]作为进一步的限定，当前位置到下一站电池电量消耗为：
[0017][0018]其中，N
si
‑
N
s(i+1)
为当前位置到下一站点所对应的位置序列，P
j
为N
j
位置数列的整车需求功率，Pfc
j
为N
j
位置数列的燃料电池输出功率，T
j
为N
j
位置数列的时间节点。
[0019]作为可选择的实施方式，根据所预测的电量消耗，确定充电功率的方法为：综合考虑下一站电量消耗与SOC平衡，站停状态下，计算充电功率：
[0020][0021]其中，P
chg
为当前位置站停状态充电功率，T
chg
为当前站停状态充电时间；SOC
max
为动力电池所允许站停初始最大荷电状态；SOC
min
为动力电池所允许站停初始最小荷电状态；V为电池额定电压；Q为电池额定容量。
[0022]作为可选择的实施方式，根据所预测的电量消耗，确定充电功率的方法为：根据SOC平衡策略，确定电池充放电倍率与SOC的关系，根据所述关系，计算充电功率。
[0023]作为进一步的限定，电池充放电倍率C
rate
为：
[0024][0025]其中，C
rate
电池充放电倍率；C
dis
为站停状态电池允许的最大放电倍率；C
chg
为站停状态电池允许的最大充电倍率；SOC
b
为SOC平衡值；列车站停状态下SOC调节窗口[SOC
min
,SOC
max
]；
[0026]站停状态下，充电功率计算公式为：
[0027][0028]其中，W
bat
为当前位置到下一站位置电池电量消耗，V为电池额定电压；Q为电池额定容量，T
chg
为当前站停状态充电时间。
[0029]一种动力电池充电控制系统，包括：
[0030]参数获取模块，被配置为获取动力电池所在车辆的当前站停位置信息；
[0031]电量消耗预测模块，被配置为根据所述车辆的功率和站点历史数据，利用数据驱动方法预测当前站停位置到下一站点的电量消耗；
[0032]充电功率计算模块，被配置为根据所预测的电量消耗，确定充电功率，形成充电方
案。
[0033]一种轨道车辆，包括混合动力系统，所述混合动力系统包括连接的燃料电池系统和动力电池，所述燃料电池系统按照上述方法对动力电池在轨道交通车辆静态下进行充电；
[0034]或利用所述充电控制系统对动力电池充电。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0036]本专利技术在保证动力电池SOC处于合理区间的同时，通过数据驱动方法预测本次站停到下次站停电池电量消耗，并计算轨道交通车辆静态下最优动力电池充电功率，使本次站停充电电量与下一站区间电量消耗达到供需平衡，从而维持电池电量始末状态一致，减少全寿命周期燃料电池启停次数，有效提升燃料电池系统耐久性。
[0037]本专利技术可以有效避免燃料电池的频繁启停，增加燃料电池从上次停机到本次停机的运行时间，减少有轨电车运行过程中燃料电池启停次数，提升燃料电池耐久性。
附图说明
[0038]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0039]图1是SOC均衡策略下电池充放电倍率与SOC的关系；
[0040]图2是能量分配示意图；
[0041]图3是本专利技术的流程示意图。
具体实施方式
[0042]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0043]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0044]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0045]正如
技术介绍
中提到的，以某氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力电池充电方法，其特征是，包括以下步骤：获取动力电池所在车辆的当前站停位置信息；根据所述车辆的功率和站点历史数据，利用数据驱动方法预测当前站停位置到下一站点的电量消耗；根据所预测的电量消耗，确定充电功率，形成充电方案。2.如权利要求1所述的一种动力电池充电方法，其特征是，利用数据驱动方法预测当前站停位置到下一站点的电量消耗的具体过程包括：根据车辆运行状态，更新位置序列、公里标、时间、需求功率和燃料电池输出功率，并进行存储；基于车辆位置信息，存储的功率、站点数据，预测当前位置到下一站电池电量消耗。3.如权利要求2所述的一种动力电池充电方法，其特征是，更新数据时，根据车辆上行、下行两种工况，分别更新。4.如权利要求2所述的一种动力电池充电方法，其特征是，更新数据时，采用滑动窗口滤波算法更新所对应位置序列功率数据。5.如权利要求1所述的一种动力电池充电方法，其特征是，当前位置到下一站电池电量消耗为：其中，N
si
‑
N
s(i+1)
为当前位置到下一站点所对应的位置序列，P
j
为N
j
位置数列的整车需求功率，Pfc
j
为N
j
位置数列的燃料电池输出功率，T
j
为N
j
位置数列的时间节点。6.如权利要求1所述的一种动力电池充电方法，其特征是，根据所预测的电量消耗，确定充电功率的方法为：综合考虑下一站电量消耗与SOC平衡，站停状态下，计算充电功率：其中，P
chg
为当前位置站停状态充电功率，T
chg
为当前站停状态充电时间；SOC
max
为动力电池所允许站停初始最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：李端凯，徐磊，陶桂东，李艳昆，张国瑞，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：