CN112622646A - 适用于弓网受流系统的整车控制方法、弓网受流系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于弓网受流系统的整车控制方法、弓网受流系统，所述弓网受流系统中采用受电弓与电池系统的双源供电系统，整车控制方法包括：实时监测整车运行过程中的车速变化、车辆驱动需求功率的大小及电池系统剩余电量；根据车速变化、车辆驱动需求功率及电池系统剩余电量，确定车辆处于不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态。本发明提供的整车控制方法，解决了采用弓网受流系统的车辆在无接触网段和有接触网段的多源能量智能切换问题，同时在车辆制动时，亦可实现制动能量回收，提高能量利用率；同时实现车辆信息与远端终端系统交互，提高整车的智能化管理，提高车辆运行的安全性和运输效率。

Description

适用于弓网受流系统的整车控制方法、弓网受流系统
技术领域
本发明属于多源动力控制技术领域，尤其涉及一种适用于弓网受流系统的整车控制方法、弓网受流系统。
背景技术
对于现有采用弓网受流系统的双源供电的车辆，其配备车载电池，使其既可以通过受电弓接接触网供电行驶，或者通过电池系统供电，能够实现离线行驶，解决了传统无轨电车机动性差的问题。但目前还没有针对弓网受流系统多源供电设计的整车控制方法，而车辆在长途行驶过程中，往往行驶时间长、行驶工况复杂，因此弓网受流系统的整车控制成为需要解决的技术关键。
发明内容
本发明针对弓网受流系统，提供了一种适用于弓网受流系统的整车控制方法、弓网受流系统，解决了采用弓网受流系统的车辆在无接触网段和有接触网段的多源能量智能切换问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种适用于弓网受流系统的整车控制方法，所述弓网受流系统中采用受电弓与电池系统的双源供电系统，包括：
实时监测整车运行过程中的车速变化、车辆驱动需求功率的大小及电池系统剩余电量；
根据车速变化、车辆驱动需求功率及电池系统剩余电量，确定车辆处于不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态。
优选的，若当前车辆处于加速运行工况，则进一步判断车辆驱动需求功率P需和受电弓接触网系统最大供电功率P供max的大小；
设定电池系统剩余电量SOC第一上限值为SOCmax1，剩余电量SOC第一下限值为SOCmin1，SOCmax1＞SOCmin1；
若P需≤P供max，则控制受电弓升弓连接接触网进行供电，同时实时监测电池系统剩余电量SOC值，若电池系统剩余电量SOC≤SOCmax1，则同时控制受电弓连通电池系统反向对电池系统充电；
若P需＞P供max，则进一步判断电池系统剩余电量SOC；若电池系统剩余电量SOC≤SOCmin1，警告提示电量不足；若SOC＞SOCmin1，则控制受电弓升弓连接接触网进行供电，同时控制电池系统处于导通状态正向放电至P需≤P供max或SOC≤SOCmin1状态。
优选的，若当前车辆处于匀速运行工况，车辆进入自动巡航模式，控制受电弓升弓连接接触网持续供电，实时监测电池系统剩余电量SOC值，若SOC≤SOCmax1，则同时控制受电弓连通电池系统反向对电池系统充电。
优选的，若当前车辆处于制动工况，则控制受电弓处于断开不供电状态，同时判断电池系统剩余电量SOC值，若SOC≤SOCmax2，则控制电池系统导通，车辆进行制动能回收，设定电池系统剩余电量SOC第二上限值为SOCmax2，且SOCmax2＞SOCmax1。
优选的，车辆处于制动工况时，若SOC＞SOCmax2，则采用机械制动；若车速最终制动至0，则此时车辆临时停车，控制受电弓与电池系统均处于断开不供电状态，并保持受电弓升弓与接触网连接，并将车辆临时停车状态上传至终端系统。
优选的，若当前车辆处于起步状态，即初始速度为0，则进一步判断电池系统剩余电量SOC；若SOC≤SOCmin2，提示需进行外接充电；若SOC＞SOCmin2，控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态，设定电池系统剩余电量SOC第二下限值为SOCmin2，且SOCmax1＞SOCmin2＞SOCmin1。
优选的，车辆全程运行过程中实时与终端系统进行无线交互，车辆在进入无接触网段时，通过无线基站信号主动触发车辆，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态。
优选的，同一运行线路车辆需超车时，司机端主动触发降弓操作，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态。
优选的，接触网故障，发生断电时，终端系统自动进行应急处理，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式。
一种弓网受流系统，采用所述的整车控制方法，包括：整车控制器、接触网、受电弓、受电弓控制器、DC/DC变换器、高压配电箱、双向DC/DC变换器、电池系统、DC/AC控制器及驱动电机；
所述整车控制器通过CAN网络与所述受电弓控制器、DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、高压配电箱、以及DC/AC控制器连接通信；
所述受电弓控制器连接受电弓，控制受电弓与接触网的连接状态，受电弓通过所述DC/DC变换器接高压配电箱；所述电池系统通过所述双向DC/DC变换器接高压配电箱，与受电弓供电系统组成双源供电系统；所述高压配电箱通过DC/AC控制器接驱动电机；所述高压配电箱内设置有用于控制受电弓与电池系统两供电系统供电接入状态的供电控制电路，所述整车控制器通过控制高压配电箱的供电控制电路实现对车辆行驶中供电状态的控制。
优选的，所述供电控制电路包括接触器K1、K2和K3，接触器K1与受电弓供电系统连接，接触器K2与电池供电系统连接，接触器K1、K2并联后串联接触器K3后接至所述DC/AC控制器；所述整车控制器通过控制各接触器闭合状态实现对车辆行驶中供电状态的控制。
优选的，所述的弓网受流系统进一步包括无线模块、用于检测受电弓状态的视频监控系统、用于检测驱动需求功率的功率检测模块、用于检测整车行驶车速的车速监控模块、用于检测电池系统电池系统剩余电量SOC的BMS系统，所述BMS系统连接电池系统；所述无线模块、视频监控系统、功率检测模块、车速监控模块、BMS系统均与所述整车控制器连接通信，所述整车控制器通过无线模块与终端系统通信。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明提供了一种适用于弓网受流系统的整车控制方法与相应的弓网受流系统，通过实时监测车速变化、车辆驱动需求功率、电池系统剩余电量等信息，可以确定车辆处于不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态，解决了采用弓网受流系统的车辆在无接触网段和有接触网段的多源能量智能切换问题。车辆在进入有接触网路段，受电弓可检测充电网络，自动伸出受电弓，与接触网构成电路回路，进行充电以及提供驱动能量；同时实时监测电池系统剩余电量，在电池系统剩余电量剩余电量不足时，受电弓连接接触网同时能为电池系统充电，在受电弓供电系统供电不足以满足车辆驱动需求功率需要时，可同时通过电池系统供电；并在车辆制动时，亦可实现制动能量回收，提高能量利用率；在无线网路段，可自动降弓，由电池系统供电；同时可基于大数据平台分析，实现车辆信息与远端终端系统交互，提高整车的智能化管理，提高车辆运行的安全性和运输效率。
附图说明
图1为弓网受流系统整体架构图；
图2为本实施例提供的整车控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
本发明提供了一种弓网受流系统，系统架构图如图1所示，其采用受电弓与电池系统的双源供电系统，具体包括整车控制器、接触网、受电弓、受电弓控制器、DC/DC变换器、高压配电箱、双向DC/DC变换器、电池系统、DC/AC控制器及驱动电机。
其中，受电弓控制器连接受电弓，控制受电弓与接触网的连接状态，受电弓通过DC/DC变换器接高压配电箱；电池系统通过双向DC/DC变换器接高压配电箱，与受电弓供电系统组成双源供电系统；高压配电箱通过DC/AC控制器接驱动电机；高压配电箱内设置有用于控制受电弓与电池系统两供电系统供电接入状态的供电控制电路。
整车控制器通过CAN网络与受电弓控制器、DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、高压配电箱、以及DC/AC控制器连接通信，整车控制器通过控制高压配电箱的供电控制电路实现对车辆行驶中供电状态的控制。
进一步参考图1所示，本实施例中将高压配电箱中设置可以控制各供电支路的接触器K1、K2和K3，接触器K1与受电弓供电系统连接，接触器K2与电池供电系统连接，接触器K1、K2并联后串联接触器K3后接至DC/AC控制器，形成供电控制电路。整车控制器通过控制各接触器闭合状态实现对车辆行驶中供电状态的控制，当接触器K1、K3闭合，K2断开，受电弓升弓接接触网，受电弓供电系统接入供电；当接触器K2、K3闭合，K1断开，电池系统接入正向放电，电池系统供电；当接触器K1、K2、K3均闭合时，受电弓供电系统与电池系统均可供电，且在电池系统剩余电量不足的情况下，受电弓供电系统能够为电池系统反向充电。
本实施例的弓网受流系统还进一步设置有无线模块、用于检测受电弓状态的视频监控系统、用于检测驱动需求功率的功率检测模块、用于检测整车行驶车速的车速监控模块、用于检测电池系统电池系统剩余电量SOC的BMS系统，BMS系统连接电池系统；无线模块、视频监控系统、功率检测模块、车速监控模块、BMS系统均与整车控制器连接通信，实时监测整车运行过程中的车速变化、车辆驱动需求功率的大小、电池系统剩余电量、以及受电弓状态等，进而能够实现根据车速变化、车辆驱动需求功率及电池系统剩余电量，控制车辆处于不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态，同时能够通过无线模块与远端终端系统进行无线交互，进行远程监控。
针对上述的弓网受流系统，本发明具体提供了适用于弓网受流系统的整车控制方法，流程图如图2所示，具体为：
实时监测整车运行过程中的车速变化、车辆驱动需求功率的大小及电池系统剩余电量；
根据车速变化、车辆驱动需求功率及电池系统剩余电量，确定车辆处于不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态，具体为：
①设定某一时刻的车速为v0，下一时刻的车速为vt，若v0<vt且初始速度v0＝0，则监测到当前车辆处于起步状态，则进一步判断电池系统剩余电量SOC；若SOC≤SOCmin2，提示需进行外接充电；若SOC＞SOCmin2，控制电池系统处于导通状态正向放电，即K2、K3闭合，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态，即K1闭合，K2断开；设定电池系统剩余电量SOC第二下限值为SOCmin2，且SOCmax1＞SOCmin2＞SOCmin1，本实施例具体设定为SOCmin2＝40％。
②若v0<vt且初始速度v0≠0，则监测到当前车辆处于加速运行工况，则进一步判断车辆驱动需求功率P需和受电弓接触网系统最大供电功率P供max的大小；
设定电池系统剩余电量SOC第一上限值为SOCmax1，剩余电量SOC第一下限值为SOCmin1，SOCmax1＞SOCmin1，本实施例中具体设定为SOCmin1＝20％，SOCmax1＝90％；
若P需≤P供max，则控制受电弓升弓连接接触网进行供电，即K1、K3闭合，K2断开；同时通过BMS系统实时监测电池系统剩余电量SOC值，若电池系统剩余电量SOC≤SOCmax1，则同时控制受电弓连通电池系统反向对电池系统充电，即同时将K2闭合；
若P需＞P供max，则进一步判断电池系统剩余电量SOC；若电池系统剩余电量SOC≤SOCmin1，警告提示电量不足；若SOC＞SOCmin1，则控制受电弓升弓连接接触网进行供电，同时控制电池系统处于导通状态正向放电至P需≤P供max或SOC≤SOCmin1状态，即维持K1、K3闭合的状态下同时闭合K2。
③若v0＝vt，则监测到当前车辆处于匀速运行工况，车辆进入自动巡航模式，控制受电弓升弓连接接触网持续供电，即开关K1、K3闭合，K2断开；并实时监测电池系统剩余电量SOC值，若SOC≤SOCmax1，则同时控制受电弓连通电池系统反向对电池系统充电，即K2闭合通过接触网为电池系统充电。
④若v0>vt，则监测到当前车辆处于制动工况，则控制受电弓处于断开不供电状态，即K1断开；同时判断电池系统剩余电量SOC值，若SOC≤SOCmax2，则控制电池系统导通，车辆进行制动能回收，即K2闭合；若SOC＞SOCmax2，则采用机械制动；当车速最终制动至0(即vt＝0)，则此时车辆临时停车，控制受电弓与电池系统均处于断开不供电状态，即K1、K2、K3均断开，并保持受电弓升弓与接触网连接，并将车辆临时停车状态上传至终端系统。设定电池系统剩余电量SOC第二上限值为SOCmax2，本实施例中设定SOCmax2＝95％。
⑤车辆全程运行过程中实时与终端系统进行无线交互，车辆在进入无接触网段时，通过无线基站信号主动触发车辆，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式，即K2、K3闭合，K1断开；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态，即K1、K3闭合，K2断开。
⑥同一运行线路车辆需超车时，司机端主动触发降弓操作，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式，即K2、K3闭合，K1断开；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态，即K1、K3闭合，K2断开。
⑦接触网故障，发生断电时，终端系统自动进行应急处理，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式，即K2、K3闭合，K1断开。
综上，本发明提供的整车控制方法，通过实时监测车速变化、车辆驱动需求功率、电池系统剩余电量等信息，可以确定车辆处于上述不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态，解决了采用弓网受流系统的车辆在无接触网段和有接触网段的多源能量智能切换问题。车辆在进入有接触网路段，受电弓可检测充电网络，自动伸出受电弓，与接触网构成电路回路，进行充电以及提供驱动能量，同时实时监测电池系统剩余电量，在电池系统剩余电量剩余电量不足时，受电弓连接接触网同时能为电池系统充电，在受电弓供电系统供电不足以满足车辆驱动需求功率需要时，可同时通过电池系统供电；并在车辆制动时，亦可实现制动能量回收，提高能量利用率；在无线网路段，可自动降弓，由电池系统供电，实现多源能量的智能切换；同时可基于大数据平台分析，实现车辆信息与远端终端系统交互，提高整车的智能化管理，提高车辆运行的安全性和运输效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (12)

1.一种适用于弓网受流系统的整车控制方法，所述弓网受流系统中采用受电弓与电池系统的双源供电系统，其特征在于，包括：
实时监测整车运行过程中的车速变化、车辆驱动需求功率的大小及电池系统剩余电量；
根据车速变化、车辆驱动需求功率及电池系统剩余电量，确定车辆处于不同运行工况的受电弓与电池系统供电状态。
2.根据权利要求1所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，若当前车辆处于加速运行工况，则进一步判断车辆驱动需求功率P需和受电弓接触网系统最大供电功率P供max的大小；
设定电池系统剩余电量SOC第一上限值为SOCmax1，剩余电量SOC第一下限值为SOCmin1，SOCmax1＞SOCmin1；
若P需≤P供max，则控制受电弓升弓连接接触网进行供电，同时实时监测电池系统剩余电量SOC值，若电池系统剩余电量SOC≤SOCmax1，则同时控制受电弓连通电池系统反向对电池系统充电；
若P需＞P供max，则进一步判断电池系统剩余电量SOC；若电池系统剩余电量SOC≤SOCmin1，警告提示电量不足；若SOC＞SOCmin1，则控制受电弓升弓连接接触网进行供电，同时控制电池系统处于导通状态正向放电至P需≤P供max或SOC≤SOCmin1状态。
3.根据权利要求2所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，若当前车辆处于匀速运行工况，车辆进入自动巡航模式，控制受电弓升弓连接接触网持续供电，实时监测电池系统剩余电量SOC值，若SOC≤SOCmax1，则同时控制受电弓连通电池系统反向对电池系统充电。
4.根据权利要求2或3所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，若当前车辆处于制动工况，则控制受电弓处于断开不供电状态，同时判断电池系统剩余电量SOC值，若SOC≤SOCmax2，则控制电池系统导通，车辆进行制动能回收，设定电池系统剩余电量SOC第二上限值为SOCmax2，且SOCmax2＞SOCmax1。
5.根据权利要求4所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，车辆处于制动工况时，若SOC＞SOCmax2，则采用机械制动；若车速最终制动至0，则此时车辆临时停车，控制受电弓与电池系统均处于断开不供电状态，并保持受电弓升弓与接触网连接，并将车辆临时停车状态上传至终端系统。
6.根据权利要求2所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，若当前车辆处于起步状态，即初始速度为0，则进一步判断电池系统剩余电量SOC；若SOC≤SOCmin2，提示需进行外接充电；若SOC＞SOCmin2，控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态，设定电池系统剩余电量SOC第二下限值为SOCmin2，且SOCmax1＞SOCmin2＞SOCmin1。
7.根据权利要求1所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，车辆全程运行过程中实时与终端系统进行无线交互，车辆在进入无接触网段时，通过无线基站信号主动触发车辆，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态。
8.根据权利要求1所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，同一运行线路车辆需超车时，司机端主动触发降弓操作，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式；待监测到车辆进入接触网供电范围内，控制受电弓升弓连接接触网进行供电，并控制电池系统处于断开不供电状态。
9.根据权利要求1所述的适用于弓网受流系统的整车控制方法，其特征在于，接触网故障，发生断电时，终端系统自动进行应急处理，控制受电弓处于降弓断开不供电状态，同时控制电池系统处于导通状态正向放电，进入电池系统供电模式。
10.一种弓网受流系统，采用权利要求1-9任一项所述的整车控制方法，其特征在于，包括：整车控制器、接触网、受电弓、受电弓控制器、DC/DC变换器、高压配电箱、双向DC/DC变换器、电池系统、DC/AC控制器及驱动电机；
所述整车控制器通过CAN网络与所述受电弓控制器、DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、高压配电箱、以及DC/AC控制器连接通信；
所述受电弓控制器连接受电弓，控制受电弓与接触网的连接状态，受电弓通过所述DC/DC变换器接高压配电箱；所述电池系统通过所述双向DC/DC变换器接高压配电箱，与受电弓供电系统组成双源供电系统；所述高压配电箱通过DC/AC控制器接驱动电机；所述高压配电箱内设置有用于控制受电弓与电池系统两供电系统供电接入状态的供电控制电路，所述整车控制器通过控制高压配电箱的供电控制电路实现对车辆行驶中供电状态的控制。
11.根据权利要求10所述的弓网受流系统，其特征在于，所述供电控制电路包括接触器K1、K2和K3，接触器K1与受电弓供电系统连接，接触器K2与电池供电系统连接，接触器K1、K2并联后串联接触器K3后接至所述DC/AC控制器；所述整车控制器通过控制各接触器闭合状态实现对车辆行驶中供电状态的控制。
12.根据权利要求10或11所述的弓网受流系统，其特征在于，进一步包括无线模块、用于检测受电弓状态的视频监控系统、用于检测驱动需求功率的功率检测模块、用于检测整车行驶车速的车速监控模块、用于检测电池系统电池系统剩余电量SOC的BMS系统，所述BMS系统连接电池系统；所述无线模块、视频监控系统、功率检测模块、车速监控模块、BMS系统均与所述整车控制器连接通信，所述整车控制器通过无线模块与终端系统通信。
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