CN111002834A - 轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，步骤为获取当前电池余量；当当前电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流对当前电池余量进行修正，获得初步修正电池余量；根据采集的当前环境温度对当前电池余量再次进行修正，获得重复修正电池余量；获取当前单位里程放电量；当重复修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据当前单位里程放电量和重复修正电池余量之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。依据当前放电电流和当前环境温度先后对当前电池余量进行两次修正，从而获得准确的当前续航里程。本发明还公开一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统。

Description

轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法及系统

技术领域

本发明涉及轨道车辆电量检测技术领域，特别涉及一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法。本发明还涉及一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统。

背景技术

与内燃机车相比，尽管蓄电池电力机车具有绿色环保及低噪音等优势，但蓄电池电力机车的牵引电池存在续航里程短且充电时间长等缺陷，阻碍蓄电池电力机车的广泛应用。

蓄电池电力机车牵引电池实际所能释放出的剩余电量无法直接测量，只能通过牵引电池两端的电压、放电电流及内阻等关键参照来进行估算，但这些关键参数极易受电池老化、环境温度及车辆行驶状态等不确定因素的影响，依据现有手段，司乘人员难以准确地估算出牵引电池实际所能释放出剩余电量，进而无法准确地估算出牵引电池剩余电量的续航里程。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法及系统，能够修正当前电池余量，并直接获取当前工况所对应的单位里程放电量，使二者的数值接近准确值，故获得准确的当前续航里程。

其具体方案如下：

本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，步骤包括：

获取当前电池余量；

当所述当前电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流对所述当前电池余量进行修正，获得初步修正电池余量；当所述初步修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度对所述初步修正电池余量进行修正，获得重复修正电池余量；

获取当前单位里程放电量；

当所述重复修正电池余量大于等于所述预设电池余量时，根据所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。

优选的，所述根据采集的当前放电电流对所述当前电池余量进行修正包括：

采集所述当前放电电流；

根据预设所述当前放电电流与所述当前电池余量之间的初步修正对应关系，确定与所述当前放电电流对应的初步修正电池余量。

优选的，所述根据采集的当前环境温度对所述当前电池余量再次进行修正包括：

采集当前环境温度；

根据预设所述当前环境温度与所述当前电池余量之间的重复修正对应关系，确定与所述当前环境温度对应的重复修正电池余量。

优选的，所述获取当前单位里程放电量包括采集当前运行工况下的当前平均速度、当前牵引力及当前放电电压，依据如下公式得到：

其中，所述C_t为所述当前单位里程放电量，单位为Ah；F为牵引力，单位为N；所述v为所述当前平均速度，单位为m/s；所述t为机车运行单位里程所需时间，单位为s；所述η为总效率；所述U_d为当前放电压力，单位为V。

优选的，依据公式C₁＝ξ₁·C、C＝ξ·C₀及ξ₁＝ψ(I)，所述当前放电电流与所述当前电池余量之间的初步修正对应关系为公式C₁＝ψ(I)·ξ·C₀，其中，

所述C₁为初步修正电池余量，单位为Ah；所述ξ为当前电池荷电百分数；所述ξ₁为修正系数；所述I为所述当前放电电流，单位为A；所述C为当前电池余量，单位为Ah；所述C₀为电池标称容量，单位为Ah。

6、根据权利要求5所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，依据公式C₂＝ξ₂·C₁、C₁＝ξ₁·C、C＝ξ·C₀、ξ₁＝ψ(I)及ξ₂＝ψ(T)，所述当前环境温度与所述当前电池余量之间的重复修正对应关系为公式C₂＝ψ(I)·ψ(T)·ξ·C₀，其中，

所述C₂为重复修正电池余量，单位为Ah；所述ξ为当前电池荷电百分数；所述ξ₁及所述ξ₂均为修正系数；所述I为所述当前放电电流，单位为A；所述T为所述当前环境温度，单位为℃；所述C为当前电池余量，单位为Ah；所述C₀为电池标称容量，单位为Ah。

优选的，所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系为公式

其中，所述L为当前续航里程，单位为m；所述C₂为重复修正电池余量，单位为Ah；所述C_min为预设电池余量可用余量范围的最小值，单位为Ah；所述C_t为所述单位里程放电量，单位为Ah；所述L_t为单位里程，单位为m。

优选的，当所述当前电池余量、所述初步修正电池余量及所述重复修正电池余量均小于预设电池余量时，控制报警装置报警，并同时控制提示装置提示充电。

本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统，包括：

判断修正模块，当所述当前电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流对所述当前电池余量进行修正，获得初步修正电池余量；当所述初步修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度对所述初步修正电池余量进行修正，获得重复修正电池余量；

单位里程放电量采集模块，用于获取当前单位里程放电量；

判断计算模块，当所述重复修正电池余量大于等于所述预设电池余量时，根据所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。

优选的，还包括：

放电电流采集模块，用于采集所述当前放电电流；

放电电流修正模块，用于根据预设所述当前放电电流与所述当前电池余量之间的初步修正对应关系，确定与所述当前放电电流对应的初步修正电池余量；

环境温度采集模块，用于采集当前环境温度；

环境温度修正模块，用于根据预设所述当前环境温度与所述当前电池余量之间的重复修正对应关系，确定与所述当前环境温度对应的重复修正电池余量。

相对于背景技术，本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，步骤为首先获取当前电池余量，当当前电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流对当前电池余量进行修正，获得初步修正电池余量；当所述初步修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度对所述初步修正电池余量进行修正，获得重复修正电池余量；接着获取当前单位里程放电量，当初步修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。由此可知，初步修正电池余量是依据当前放电电流对当前电池余量进行修正所获得，重复修正电池余量是依据当前环境温度对当前电池余量再次进行修正所获得，且能够直接获取当前单位里程放电量，依据当前放电电流和当前环境温度先后对当前电池余量进行两次修正，使获取的重复修正电池余量和当前单位里程放电量趋于准确值，减小偏差，从而获得准确的当前续航里程。

本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统，具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法的流程图；

图2为本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法的具体流程图；

图3为某品牌容量为400Ah的蓄电池的当前放电电流与修正系数的关系曲线图；

图4为某同一品牌容量为400Ah的蓄电池的当前环境温度与修正系数的关系曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考1，图1为本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法的流程图。

本发明实施例公开了一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，步骤包括：

首先，获取当前电池余量；

具体地，依据公式C₀＝∑(I·t')＝∑{[P/(U_d·η)]·(L/v)}，求取当前电池余量C₀；其中，I为当前放电电流，单位为A；t'为放电时间，单位为h；P为牵引力，单位为kw；η为总效率；U_d为当前放电压力，单位为V；L为当前行驶里程，单位km；v为当前平均速度，单位为m/h。

例如：以蓄电池电力机车配置某品牌容量为400Ah的蓄电池为例，当获取当前电池荷电百分数ξ＝90％时，即当前电池余量为C＝ξ·C₀＝0.9×400＝360Ah；

接着，当当前电池余量C大于等于预设电池余量时，采集当前放电电流I，根据当前放电电流I对当前电池余量C进行修正，获得初步修正电池余量C₁；

当初步修正电池余量C₁大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度T对初步修正电池余量C₁进行修正，获得重复修正电池余量C₂；

上述预设电池余量是指电池可用余量范围的最小值，即为C_min。

例如：当采集电池放电电流I＝100A时，依据如图3所示的某品牌容量为400Ah的牵引蓄电池放电电流与所述电池余量之间的初步修正对应关系，即公式C₁＝ψ(I)·ξ·C₀，获得初步修正电池余量C₁＝ψ(I)·ξ·C₀＝0.94×0.9×400＝338.4Ah；

当前电池余量C小大于等于预设电池余量意味着电池余量可供机车正常运行。当前电池余量的修正方式，具体参照下述内容。

再接着，获取当前单位里程放电量；

在获取当前单位里程放电量之前，需采集当前运行工况下的当前平均速度、当前牵引力及当前放电电压，再依据下述公式求取当前单位里程放电量：

其中，C_t为当前单位里程放电量，单位为Ah；F为牵引力，单位为N；v为当前平均速度，单位为m/s；t为机车运行单位里程所需时间，单位为s；η为总效率；U_d为当前放电压力，单位为V。

例如，当电力机车牵引一列B型地铁车辆在AW0工况下沿直道以平均速度v为10km/h的速度行驶时，运行单位里程L_t为1000m，机车运行单位里程所需时间t为0.1h，牵引力F为21.45N，总效率η为0.71，当前放电压力U_d为700V，由此可求得当前单位里程放电量C_t为4.32Ah。

最后，当初步修正电池余量C₁大于等于预设电池余量时，根据当前单位里程放电量C_t和初步修正电池余量C₁之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程L。

其中，初步修正电池余量C₁大于等于预设电池余量，意味着电池余量可供机车正常运行。

综上所述可知，初步修正电池余量C₁是依据当前放电电流I对当前电池余量C进行修正所获得，且能够直接获取当前单位里程放电量，使初步修正电池余量和当前单位里程放电量趋于准确值，减小偏差，从而获得准确的当前续航里程。

根据采集的当前放电电流I对当前电池余量C进行修正，具体步骤包括：先采集当前放电电流I，再根据预设当前放电电流I与当前电池余量C之间的初步修正对应关系，确定与当前放电电流I对应的初步修正电池余量C₁。

具体地，依据公式C₁＝ξ₁·C、C＝ξ·C₀及ξ₁＝ψ(I)，当前放电电流与当前电池余量之间的初步修正对应关系为公式C₁＝ψ(I)·ξ·C₀，其中，C₁为初步修正电池余量，单位为Ah；ξ为当前电池荷电百分数；ξ₁为修正系数；I为当前放电电流，单位为A；C为当前电池余量，单位为Ah；C₀为电池标称容量，单位为Ah。

需补充的是，不同规格的蓄电池的当前放电电流I与修正系数ξ₁的关系曲线不同。请参考图3，图3为某品牌容量为400Ah的蓄电池的当前放电电流与修正系数的关系曲线图。其中，通过采集当前放电电流I，再依据附图3为某品牌容量为400Ah的蓄电池所对应的当前放电电流I与修正系数ξ₁的关系曲线，从而获取对应的修正系数ξ₁，从而获得初步修正电池余量C₁。

为进一步提升准确性，在获得初步修正电池余量C₁之后，还包括根据采集的当前环境温度T对初步修正电池余量C₁进行重复修正，具体步骤为先采集当前环境温度T，再根据预设当前环境温度T与当前电池余量C之间的重复修正对应关系，确定与当前环境温度T对应的重复修正电池余量C₂，相当于对当前电池余量C进行两次修正，使当前电池余量C进一步接近准确值。

具体地，依据公式C₂＝ξ₂·C₁、C₁＝ξ₁·C、C＝ξ·C₀、ξ₁＝ψ(I)及ξ₂＝ψ(T)，当前环境温度与当前电池余量之间的重复修正对应关系为公式C₂＝ψ(I)·ψ(T)·ξ·C₀，其中，C₁为初步修正电池余量，单位为Ah；C₂为重复修正电池余量，单位为Ah；ξ为当前电池荷电百分数；ξ₁及ξ₂均为修正系数；I为当前放电电流，单位为A；T为当前环境温度，单位为℃；C为当前电池余量，单位为Ah；C₀为电池标称容量，单位为Ah。

不同规格的蓄电池的当前环境温度T与修正系数ξ₂的关系曲线不同。请参考图4，图4为某同一品牌容量为400Ah的蓄电池的当前环境温度与修正系数的关系曲线。其中，通过采集当前环境温度T，再依据附图4为同一品牌容量为400Ah的蓄电池所对应的当前环境温度T与修正系数ξ₂的关系曲线，从而获取对应的修正系数ξ₂，从而获得重复修正电池余量C₂。

结合上述内容，当前单位里程放电量和初步修正电池余量之间的续航里程对应关系为公式

其中，L为当前续航里程，单位为m；C₂为重复修正电池余量，单位为Ah；C_min为预设电池余量可用余量范围的最小值，单位为Ah；C_t为单位里程放电量，单位为Ah；L_t为单位里程，单位为m。

由上述可知，通过当对当前电池余量进行先后两次修正，获取准确的当前续航里程L。

此外，当当前电池余量C、初步修正电池余量C₁及重复修正电池余量C₂均小于预设电池余量时，意味着电池余量无法驱动机车正常运行，此时控制器控制报警装置报警，并同时控制提示装置提示充电。

请参考图2，图2为本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法的具体流程图。

本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法的工作流程如下：

获取当前电池余量C；

判断当前电池余量C是否大于等于预设电池余量，若否，则控制报警装置报警，同时控制提示装置提示充电；若是，继续下一步；

获取当前单位里程放电量C_t；

采集当前放电电流I，根据当前放电电流I对当前电池余量C之间的初步修正对应关系，获得初步修正电池余量C₁；

采集当前环境温度T，根据当前环境温度T对当前电池余量C之间的重复修正对应关系，获得重复修正电池余量C₂；

判断重复修正电池余量C₂是否大于等于预设电池余量，若否，则控制报警装置报警，同时控制提示装置提示充电；若是，继续下一步；

根据当前单位里程放电量C_t和重复修正电池余量C₂之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程L。

本发明还提供一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统，包括电池余量采集模块、判断修正模块、单位里程放电量采集模块及判断计算模块，其中，电池余量采集模块，用于获取当前电池余量C；判断修正模块，用于当当前电池余量C大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流I对当前电池余量C进行修正，获得初步修正电池余量C₁；当初步修正电池余量C₁大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度T对初步修正电池余量C₁进行修正，获得重复修正电池余量C₂；单位里程放电量采集模块，用于获取当前单位里程放电C_t量；判断计算模块，用于当重复修正电池余量C₂大于等于预设电池余量时，根据当前单位里程放电量C_t和重复修正电池余量C₂之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。

此外，本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统还包括放电电流采集模块、放电电流修正模块、环境温度采集模块和环境温度修正模块，其中，放电电流采集模块，用于采集当前放电电流I；放电电流修正模块，用于根据预设当前放电电流I与当前电池余量C之间的初步修正对应关系，确定与当前放电电流I对应的初步修正电池余量C₁；环境温度采集模块，用于采集当前环境温度；环境温度修正模块，用于根据预设当前环境温度T与当前电池余量C之间的重复修正对应关系，确定与当前环境温度T对应的重复修正电池余量C₂。

本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统还包括充电判断模块和控制模块，其中，充电判断模块用于判断当前电池余量C、初步修正电池余量C₁及重复修正电池余量C₂是否均小于预设电池余量，若是，则控制模块控制报警装置报警，并同时控制提示装置提示充电。

鉴于本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统的技术方案与本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法的技术方案相同，故本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统具有相同的有益效果。

以上对本发明所提供的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，步骤包括：

获取当前电池余量；

当所述当前电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流对所述当前电池余量进行修正，获得初步修正电池余量；当所述初步修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度对所述初步修正电池余量进行修正，获得重复修正电池余量；

获取当前单位里程放电量；

当所述重复修正电池余量大于等于所述预设电池余量时，根据所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，所述根据采集的当前放电电流对所述当前电池余量进行修正包括：

采集所述当前放电电流；

根据预设所述当前放电电流与所述当前电池余量之间的初步修正对应关系，确定与所述当前放电电流对应的初步修正电池余量。

3.根据权利要求2所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，所述根据采集的当前环境温度对所述当前电池余量再次进行修正包括：

采集当前环境温度；

根据预设所述当前环境温度与所述当前电池余量之间的重复修正对应关系，确定与所述当前环境温度对应的重复修正电池余量。

4.根据权利要求3所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，所述获取当前单位里程放电量包括采集当前运行工况下的当前平均速度、当前牵引力及当前放电电压，依据如下公式得到：

其中，所述C_t为所述当前单位里程放电量，单位为Ah；F为牵引力，单位为N；所述v为所述当前平均速度，单位为m/s；所述t为机车运行单位里程所需时间，单位为s；所述η为总效率；所述U_d为当前放电压力，单位为V。

5.根据权利要求3所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，依据公式C₁＝ξ₁·C、C＝ξ·C₀及ξ₁＝ψ(I)，所述当前放电电流与所述当前电池余量之间的初步修正对应关系为公式C₁＝ψ(I)·ξ·C₀，其中，

所述C₁为初步修正电池余量，单位为Ah；所述ξ为当前电池荷电百分数；所述ξ₁为修正系数；所述I为所述当前放电电流，单位为A；所述C为当前电池余量，单位为Ah；所述C₀为电池标称容量，单位为Ah。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，依据公式C₂＝ξ₂·C₁、C₁＝ξ₁·C、C＝ξ·C₀、ξ₁＝ψ(I)及ξ₂＝ψ(T)，所述当前环境温度与所述当前电池余量之间的重复修正对应关系为公式C₂＝ψ(I)·ψ(T)·ξ·C₀，其中，

所述C₂为重复修正电池余量，单位为Ah；所述ξ为当前电池荷电百分数；所述ξ₁及所述ξ₂均为修正系数；所述I为所述当前放电电流，单位为A；所述T为所述当前环境温度，单位为℃；所述C为当前电池余量，单位为Ah；所述C₀为电池标称容量，单位为Ah。

7.根据权利要求6所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系为公式

其中，所述L为当前续航里程，单位为m；所述C₂为重复修正电池余量，单位为Ah；所述C_min为预设电池余量可用余量范围的最小值，单位为Ah；所述C_t为所述单位里程放电量，单位为Ah；所述L_t为单位里程，单位为m。

8.根据权利要求1至7任一项所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测方法，其特征在于，当所述当前电池余量、所述初步修正电池余量及所述重复修正电池余量均小于预设电池余量时，控制报警装置报警，并同时控制提示装置提示充电。

9.一种轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统，其特征在于，包括：

电池余量采集模块，用于获取当前电池余量；

判断修正模块，用于当所述当前电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前放电电流对所述当前电池余量进行修正，获得初步修正电池余量；当所述初步修正电池余量大于等于预设电池余量时，根据采集的当前环境温度对所述初步修正电池余量进行修正，获得重复修正电池余量；

单位里程放电量采集模块，用于获取当前单位里程放电量；

判断计算模块，当所述重复修正电池余量大于等于所述预设电池余量时，根据所述当前单位里程放电量和所述重复修正电池余量之间的续航里程对应关系，获取当前续航里程。

10.根据权利要求9所述的轨道车辆牵引电池剩余电量可续航里程预测系统，其特征在于，还包括：

放电电流采集模块，用于采集所述当前放电电流；

放电电流修正模块，用于根据预设所述当前放电电流与所述当前电池余量之间的初步修正对应关系，确定与所述当前放电电流对应的初步修正电池余量；

环境温度采集模块，用于采集当前环境温度；

环境温度修正模块，用于根据预设所述当前环境温度与所述当前电池余量之间的重复修正对应关系，确定与所述当前环境温度对应的重复修正电池余量。

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