WO2020125711A1 - 轨道车辆辅助供电系统及其控制方法 - Google Patents

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WO2020125711A1
WO2020125711A1 PCT/CN2019/126571 CN2019126571W WO2020125711A1 WO 2020125711 A1 WO2020125711 A1 WO 2020125711A1 CN 2019126571 W CN2019126571 W CN 2019126571W WO 2020125711 A1 WO2020125711 A1 WO 2020125711A1
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voltage converter
power
voltage
current
rail vehicle
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PCT/CN2019/126571
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English (en)
French (fr)
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杨丽丽
路琴
王英
Original Assignee
比亚迪股份有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle

Definitions

  • the present disclosure relates to the technical field of vehicle power supply, in particular to a rail vehicle auxiliary power supply system and a control method thereof.
  • Control method for auxiliary power supply system of rail vehicles including:
  • the output voltage of the power battery is controlled to provide power for the traction system of the rail vehicle.
  • the controller is configured to control the power battery to supply power to the traction system when the power grid is abnormal.
  • the first voltage converter converts the grid voltage into a first-level DC voltage to supply power for the traction system of the rail vehicle
  • the second voltage converter converts the first-level DC voltage into a second-level DC voltage for the power battery Charging, and then when the current power supply voltage on the grid side is detected to be abnormal, controls the output voltage of the power battery to provide power for the traction system of the rail vehicle.
  • FIG. 9 is a schematic structural diagram of a rail vehicle auxiliary power supply system according to yet another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic structural diagram of a rail vehicle auxiliary power supply system according to yet another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic structural diagram of a rail vehicle auxiliary power supply system according to yet another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is a schematic structural diagram of a rail vehicle auxiliary power supply system according to a specific embodiment of the present disclosure
  • Rail vehicle auxiliary power supply system 100 first voltage converter 11; second voltage converter 12; power battery 13; multiple third voltage converters 14; controller 15; first conducting component 16; second conducting component 17; resistance 18; air conditioning system 19; power grid 20; traction system 21; pre-charge circuit 22, filtering device 23, memory 152, processor 154.
  • Various embodiments of the present disclosure aim at the problem that when the traction system of the rail vehicle draws power from the grid side, if the grid side is abnormal, the rail vehicle is stopped, thereby increasing the risk of operation and passengers and the difficulty of maintenance.
  • Vehicle auxiliary power supply system control method When the traction system of the rail vehicle draws power from the grid side, if the grid side is abnormal, the rail vehicle is stopped, thereby increasing the risk of operation and passengers and the difficulty of maintenance.
  • the above rail vehicle auxiliary power supply system of this embodiment includes: a first voltage converter, a second voltage converter, and a power battery that are electrically connected in sequence.
  • the rail vehicle can obtain power by connecting to the power grid, and convert the grid voltage into a first-level DC voltage through the first voltage conversion to power the traction system of the rail vehicle, so that the traction system works normally. In order to ensure the normal running of rail vehicles.
  • Step 102 If the current power supply voltage on the grid side is abnormal, control the output voltage of the power battery to provide power for the traction system of the rail vehicle.
  • the power battery outputs the voltage to provide power for the traction system of the rail vehicle.
  • the method for controlling a rail vehicle auxiliary power supply system may include the following steps:
  • step 201 when an air conditioning system start instruction is obtained, the current operating state of each power system in the rail vehicle is detected.
  • Step 202 Determine a target voltage converter according to the current operating state of each power consumption system.
  • the target voltage converter is at least one of a second voltage converter and a plurality of third voltage converters.
  • Step 301 Determine a target power system whose current power is adjustable according to the current operating state of each power system.
  • step 302 the voltage converter to be powered by the target power system is determined as the target voltage converter.
  • the controller may adjust the output current of the target voltage converter according to the power required by the air conditioner system at startup, so that the target voltage converter operates at a limited power, thereby making the distribution
  • the power to the air-conditioning system meets the start-up requirements, and can start up smoothly.
  • the controller first obtains the second Voltage converters and multiple third voltage converters respectively correspond to the current working state of the power system, and analyze the current working state of each obtained power system.
  • the output currents of the second voltage converter and the second third voltage converter are adjusted so that the second voltage converter and the second third Voltage conversion power limit operation, so that the total power required to provide the above power systems is less than 10KW, to ensure a smooth start of the air conditioning system.
  • the control method for the auxiliary power supply system of the rail vehicle detects the current operating state of each power system in the rail vehicle when the air conditioning system startup command is obtained, determines the target voltage converter, and then adjusts the target voltage converter Output current to make the target voltage converter run at limited power, so that the power distributed by the air-conditioning system meets the start-up requirements, so that the start-up is smooth and normal.
  • FIG. 4 is a schematic flowchart of a method for controlling a rail vehicle auxiliary power supply system according to yet another embodiment of the present disclosure.
  • Step 401 When an air conditioning system start instruction is obtained, detect the current operating state of each power system in the rail vehicle.
  • Step 402 Determine a target voltage converter according to the current operating state of each power consumption system.
  • the target voltage converter is at least one of a second voltage converter and a plurality of third voltage converters.
  • Step 403 Determine the current total power limit of the second voltage converter and the plurality of third voltage converters according to the starting power of the air conditioning system.
  • the current total power limit of the second voltage converter and the plurality of third voltage converters should be less than 10kw.
  • Step 405 Adjust the output current of the target voltage converter according to the current limit values corresponding to the target voltage converters.
  • the controller in the rail vehicle can use the preset calculation rules according to the current operating status of each power system, The current total power limits of the second voltage converter and the plurality of third voltage converters determine the current limits corresponding to each target voltage converter. Furthermore, the output current of the target voltage converter is adjusted according to each current limit.
  • the second voltage converter and the plurality of third voltage converters respectively include conduction components, so as an optional implementation manner of the present disclosure, as shown in FIG. 5, this embodiment
  • the following steps may also be included:
  • Step 501 Detect whether the current output current of the target voltage converter is greater than the corresponding current limit. If it is greater, perform step 502; otherwise, perform step 504.
  • the current limit can be set with a margin to meet the requirements in special cases. For example, if the output current value of the target voltage converter is calculated to be 90 amperes (A), the current limit can be set to 100A.
  • each conducting device in the target voltage converter may be: a metal oxide semiconductor field effect transistor (metal oxide semiconductor, abbreviated as: MOS tube).
  • MOS tube metal oxide semiconductor field effect transistor
  • each conduction is determined according to the current output current and current limit of the target voltage converter The duty cycle of the device.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the PWM control mode is an analog control mode, according to the corresponding load changes to modulate the bias of the transistor base or MOS tube gate to achieve the change of the transistor or MOS tube conduction time, so as to achieve the output of the switching power supply Change. In this way, the output voltage of the power supply can be kept constant when the working conditions change.
  • the controller can control the working state of the target voltage converter according to the phase shift angle or duty cycle of each conducting device, In order to make the target voltage converter output a corresponding amount of current.
  • the controller may further obtain the current control flag corresponding to the output current of the target voltage converter at the previous time in the storage unit Whether it is valid, when it is determined that the current control flag is valid, it means that the current operating state of the target voltage converter is current control, otherwise it is voltage control.
  • step 505 it is detected whether the current output voltage of the target voltage converter is greater than the rated voltage threshold of the target voltage converter, if it is greater, step 506 is executed, otherwise, step 502 is executed.
  • Step 506 Determine a phase shift angle corresponding to each conducting device in the target voltage converter according to the current output voltage of the target voltage converter and the rated voltage threshold.
  • Step 508 Determine the phase shift angle corresponding to each conducting device in the target voltage converter according to the current output voltage of the target voltage converter and the rated voltage threshold.
  • the control method for the auxiliary power supply system of the rail vehicle determines the target voltage by different calculation methods by detecting the output current and comparing it with the corresponding current limit value when adjusting the output current of the target voltage converter The phase shift angle corresponding to the converter, and then control the working state of the target voltage converter to adjust the output current of the target voltage converter, so that the target voltage converter operates with limited power, so that the power distributed by the air conditioning system meets the starting demand , And can start normally.
  • the rail vehicle auxiliary power supply system 100 of the present disclosure includes: a first voltage converter 11, a second voltage converter 12, a power battery 13, and a controller 15 according to the second aspect embodiment that are electrically connected in sequence.
  • the second voltage converter 12 is used to convert the first-level DC voltage to the second-level DC voltage and charge the power battery 13;
  • the controller 15 is used to control the power battery 13 to supply power to the traction system 21 when the power grid 20 is abnormal.
  • the rail vehicle may be, but not limited to, a monorail vehicle, light rail, maglev train, subway, etc.
  • the rail vehicle can obtain power supply by connecting to the grid 20, and convert the acquired grid voltage to a first-level DC voltage through the first voltage converter 11 to power the traction system 21 in the rail vehicle, so that the traction system 21 normal work.
  • the second-level voltage converter 12 may also be used to convert the first-level DC voltage output by the first voltage converter 11 into DC voltage of the second level, and to charge the power battery 13, so that when the power grid 20 is abnormal, the power battery 13 can continue to supply power to the traction system 21 of the rail vehicle to ensure that the rail vehicle can safely travel to the nearest platform and reduce the vehicle Operational and passenger risks also reduce the difficulty of vehicle maintenance.
  • usually rail vehicles may include multiple power consumption systems. Therefore, in order to satisfy the normal operation of each power supply system in this embodiment, multiple third voltage converters with different output voltage levels may be provided to provide different power consumption systems. For different levels of power supply voltage, see Figure 8 for details.
  • a plurality of third voltage converters 14 are provided to convert the first-level DC voltage to the corresponding power supply voltage of the corresponding connected power system, so that each power system can be based on The corresponding power supply voltage works normally.
  • each power switching device in the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 is a metal oxide semiconductor field effect transistor (metal oxide oxide semiconductor, MOS tube for short).
  • the voltage converters other than the first voltage converter 11 can be set accordingly according to the power consumption systems of different voltage levels included in the rail vehicle. For example, if the rail vehicle includes three power systems n1, n2, and n3 with different voltage levels, three voltage converters can be set accordingly, namely: M1, M2, M3, and so on.
  • the three voltage converters can output three Different levels of voltage, such as D1 output voltage level of 110 volts (V), D2 output voltage level of 24V, D3 output voltage level of 220V.
  • the rail vehicle obtains the power supply voltage from the grid side, it is first converted into a first-level DC voltage through a first voltage converter 11, such as 750V, and then through the output terminal of the first voltage converter 11, the first-level DC
  • the voltage is sent to the above three voltage converters D1, D2, D3, so that the above three voltage converters convert the first level DC voltage to obtain the corresponding level voltages, such as 110V, 24V, 220V, and then
  • Each corresponding level voltage is provided to the power system corresponding to the required level voltage.
  • the power consumption system may include: a lighting system E1, a vehicle control system E2, a battery charging system E3, a ventilation system E4, and a power battery charging system E5.
  • the required power supply level of the lighting system E1 is 110V
  • the required power supply level of the vehicle control system E2 is 24V
  • the battery charging system E3 is 110V
  • the ventilation system E4 is 220V
  • the power battery charging system E5 is 220V
  • the level voltage output by D1 It can be provided to the lighting system E1 and the battery charging system E3
  • the level voltage output by D2 can be provided to the vehicle control system E2
  • the level voltage output by D3 can be provided to the ventilation system E4 and the power battery system E5, so that each power system can normal work.
  • the first voltage converter 11 is also used to supply power to the air-conditioning system 19 in the rail vehicle, so that the air-conditioning system 19 operates normally and improve the interior environment of the vehicle.
  • the controller 15 is also used to control the working state of each voltage converter according to the current operating state of each power consumption system in the rail vehicle.
  • the controller 15 in the embodiment of the present disclosure obtains the current operating state of each power system by analyzing the current operating state of each power system, so as to send to each voltage converter according to the current operating state of each power system
  • the control signal enables each voltage converter to adjust its working state according to the control signal sent by the controller 15, so as to ensure that the power supply provided by each voltage converter meets the requirements of each power consumption system.
  • the air-conditioning system 19 is usually used to adjust the interior environment of the vehicle to provide passengers with a more comfortable riding environment.
  • the power required by the air-conditioning system 19 in a rail vehicle at startup is greater than the power required for normal operation.
  • the embodiment of the present disclosure may provide the first conduction component 16 in the rail vehicle auxiliary power supply system 100.
  • the first conducting component 16 is connected between the output terminal of the first voltage converter 11 and the input terminal of the second voltage converter 12.
  • the first conducting component 16 may be, but not limited to: a single-pole single-throw switch, a relay, a circuit breaker, a contactor, and so on.
  • the controller 15 when the controller 15 receives the start instruction of the rail vehicle, it can control the first voltage converter 11 to close, and when receiving the start instruction of the air conditioning system 19, it detects whether the current operating state of the rail vehicle meets the requirements of the air conditioning system 19
  • the normal starting requirement is to determine whether the power supplied to the air-conditioning system 19 at the time of starting meets the starting power.
  • the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 can be cut off from the output end of the first voltage converter 11 directly through the first conducting component 16; if not satisfied, the second voltage converter is obtained 12 and a plurality of third voltage converters 14 respectively corresponding to the operating state of the power system, and according to the operating state of each power system to send control to at least one of the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 Instruction to reduce the power provided by at least one of the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 to the applied electrical system to ensure that the air conditioning system can start normally.
  • the controller 15 When the air conditioning system 19 starts, the controller 15 The current working state of the power consumption system corresponding to the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 will be obtained, and the obtained current working state of each power consumption system will be analyzed to analyze the second voltage converter 12 and at least one of the plurality of third voltage converters 14 is controlled to adjust the power supplied to each power system so that the total power required to provide the above power systems is less than 10KW to ensure the smooth start of the air conditioning system .
  • the controller 15 monitors the operating state of the air-conditioning system 19 in real time. If it is determined that the air-conditioning system 19 has been started up and enters the normal operating state, the controller 15 reports to the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 One or more instructions for returning to normal operation are sent, so that the second voltage converter 12 and the plurality of third voltage converters 14 can provide corresponding power supply according to the needs of their respective power systems, so that each power system Restore its normal output.
  • At least one-stage filtering device 23 is connected between the output terminal of the first voltage converter 11 and the input terminal of the second voltage converter 12.
  • the filtering device 23 may be an electromagnetic compatibility device (Electro-Magnetic Compatibility, EMC for short).
  • At least one-stage filtering device 23 in this embodiment may be a device having functions of suppressing both common mode interference and differential mode interference.
  • the filtering device 23 when used to filter out the common mode interference, the Y capacitor and the common mode coil can be selected to suppress and filter;
  • the filtering device 23 When the filtering device 23 is used to filter the differential mode interference, the X capacitor and the differential mode coil can be selected to suppress and filter.
  • the rail vehicle auxiliary power supply system 100 includes: a first voltage converter 11, a contactor 1 (that is, a first conducting component 16), a resistor R2 (that is, a resistor 18), and a contactor 2 (that is, a second Conductor assembly 17), air conditioning system 19, power battery 13, traction system 21, filter circuit 23, module 110V and module 24V (i.e. multiple third voltage converters 14), module 690V (i.e. second voltage converter 12) .
  • the filter circuit 23 is used to filter the interference signal to reduce interference. It should be noted that in this structural diagram, the power grid 20 and the controller 15 are not shown.
  • the specific implementation process is: when the controller 15 detects the start instruction of the rail vehicle, the first voltage converter 11 is controlled to close to convert the power supply voltage obtained from the grid side from ⁇ 1500V to the first-level DC voltage of ⁇ 750V. After that, the first-level DC voltage of ⁇ 750 V is transmitted to the air conditioning system 19 and the traction system 21 through the wire. At the same time, through the module 690V, the first-level DC voltage ⁇ 750V is converted to obtain the second-level DC voltage ⁇ 690V, and the ⁇ 690V is provided to the power battery 13 through a wire for charging operation.
  • the controller 15 controls the power battery 13 to provide power to the traction system 21 to ensure that the rail vehicle can safely travel to the nearest platform, reducing the risk of vehicle operation and passengers, and the difficulty of vehicle maintenance.
  • the controller 15 detects the start command of the air-conditioning system 19 after the rail vehicle is started (in this case, it can be either the grid side or the power battery to provide power supply), it is determined whether the current output power of the power supply system meets the air-conditioning system 19 Power required at startup. If it is not satisfied, the controller 15 obtains the working state of the power system corresponding to the module 690V, the module 24V and the module 110V respectively.
  • the power-limiting operation instruction is sent to the module 110V and the module 24V, so that the module 110V and the module 24V provide lower power to the corresponding power system, so that the air conditioning system 19 can be started smoothly.
  • the controller 15 adjusts the working state of the module 110V and the module 24V, so that when it operates at a reduced power, it can first make contact through the control 2 line
  • the device 2 sends a closing command to connect the resistor R2 to the circuit.
  • the contactor 2 feeds back its actual on-state to the controller 15 through the feedback 2 line.
  • the controller 15 determines that the power supply is stable, it sends a close command to the contactor 1 through the control 1 line and an open command to the contactor 2, thereby supplying power to each module through the contactor 1 to reduce the voltage in the conduction circuit loss.
  • the present disclosure also proposes a rail vehicle.
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram of a rail vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
  • the rail vehicle 1000 includes: a rail vehicle auxiliary power supply system 100.
  • the power battery when the power grid is abnormal, the power battery is used to continue to provide energy to the traction system, so that the rail vehicle can safely travel to the nearest station, thereby reducing the risk of operations and passengers , To ensure the personal safety of passengers, while reducing the difficulty of vehicle maintenance.
  • first and second are used for description purposes only, and cannot be understood as indicating or implying relative importance or implicitly indicating the number of indicated technical features.
  • the features defined as “first” and “second” may include at least one of the features explicitly or implicitly.
  • the meaning of “plurality” is at least two, for example, two, three, etc., unless specifically defined otherwise.
  • Any process or method description in a flowchart or otherwise described herein may be understood as representing a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for implementing custom logic functions or steps of a process , And the scope of the preferred embodiments of the present disclosure includes additional implementations, in which the functions may not be performed in the order shown or discussed, including performing functions in a substantially simultaneous manner or in reverse order according to the functions involved, which shall It is understood by those skilled in the art to which the embodiments of the present disclosure belong.
  • a "computer-readable medium” may be any device that can contain, store, communicate, propagate, or transmit a program for use by or in connection with an instruction execution system, apparatus, or device.
  • computer-readable media include the following: electrical connections (electronic devices) with one or more wires, portable computer cartridges (magnetic devices), random access memory (RAM), Read only memory (ROM), erasable and editable read only memory (EPROM or flash memory), fiber optic devices, and portable compact disk read only memory (CDROM).
  • the computer-readable medium may even be paper or other suitable medium on which the program can be printed, because, for example, by optically scanning the paper or other medium, followed by editing, interpretation, or other appropriate if necessary Process to obtain the program electronically and then store it in computer memory.

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Abstract

一种轨道车辆辅助供电系统及其控制方法，其中，轨道车辆辅助供电系统包括：依次电连接的第一电压变换器（11）、第二电压变换器（12）及动力电池（13）；第一电压变换器用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆的牵引系统供电；第二电压变换器用于将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为动力电池充电；该方法包括：检测电网侧当前的供电电压是否异常；若是，则控制动力电池输出电压，以为轨道车辆牵引系统提供供电。通过增加动力电池，当电网异常时，利用动力电池继续向牵引系统提供能量，使得轨道车辆能够安全的行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。

Description

轨道车辆辅助供电系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本公开要求比亚迪股份有限公司于2018年12月20日提交的、发明名称为“轨道车辆辅助供电系统及其控制方法”的、中国专利申请号为“201811563525.0”的优先权。
技术领域
本公开涉及车辆供电技术领域，尤其涉及一种轨道车辆辅助供电系统及其控制方法。
背景技术
目前，轨道车辆的牵引系统通常是直接从电网侧取电，当电网侧异常时，就会导致行驶在轨道上未进站台的轨道车辆停车，增加了运营和乘客风险，也增大了维修难度。
发明内容
本公开提供一种轨道车辆辅助供电系统及其控制方法，用于解决相关技术中，轨道车辆的牵引系统从电网侧取电时，若电网侧异常时，导致轨道车辆停车，从而增加了运营和乘客风险及维修难度的问题。
本公开第一方面实施例提供一种轨道车辆辅助供电系统控制方法，所述轨道车辆辅助供电系统，包括：依次电连接的第一电压变换器、第二电压变换器及动力电池；所述第一电压变换器，用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆的牵引系供电；所述第二电压变换器，用于将所述第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为所述动力电池充电；
轨道车辆辅助供电系统控制方法，包括：
检测电网侧当前的供电电压是否异常；
若是，则控制所述动力电池输出电压，以为轨道车辆牵引系统提供供电。
本公开第二方面实施例提供一种控制器，该控制器包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，以实现第一方面实施例所述的轨道车辆辅助供电系统控制方法。
本公开第三方面实施例提供一种轨道车辆辅助供电系统，该系统包括：依次电连接的第一电压变换器、第二电压变换器、动力电池及如第二方面实施例所述的控制器；
所述第一电压变换器，用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆的牵引系供电；
所述第二电压变换器，用于将所述第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为动力电池充电；
所述控制器，用于在所述电网异常时，控制所述动力电池为所述牵引系统供电。
本公开第四方面实施例提供一种轨道车辆，该轨道车辆包括：如第三方面实施例所述的轨道车辆辅助供电系统。
本公开的技术方案，具有如下有益效果：
通过第一电压变换器将电网电压转化为第一等级直流电压，以为轨道车辆的牵引系统供电，并通过第二电压变换器，将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压，以为动力电池充电，进而当检测电网侧当前的供电电压出现异常时，控制动力电池输出电压，以为轨道车辆牵引系统提供供电。由此，实现了通过在轨道车辆辅助供电系统中增加动力电池，以当电网异常时，利用动力电池继续向牵引系统提供能量，使得轨道车辆能够安全的行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统控制方法的流程示意图；
图2是根据本公开另一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统控制方法的流程示意图；
图3是根据本公开一个实施例示出的确定目标电压变换器的流程示意图；
图4是根据本公开又一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统控制方法的流程示意图；
图5是根据本公开一个实施例示出的调整目标电压变换器的输出电流的流程示意图；
图6是根据本公开一个实施例示出的控制器的结构示意图；
图7是根据本公开一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统的结构示意图；
图8是根据本公开另一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统的结构示意图；
图9是根据本公开又一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统的结构示意图；
图10是根据本公开再一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统的结构示意图；
图11是根据本公开再一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统的结构示意图；
图12是根据本公开一个具体实施例示出的轨道车辆辅助供电系统的结构示意图；
图13是根据本公开一个实施例示出的轨道车辆的结构示意图。
附图标记说明：
轨道车辆辅助供电系统100；第一电压变换器11；第二电压变换器12；动力电池13；多个第三电压变换器14；控制器15；第一导通组件16；第二导通组件17；电阻18；空调系统19；电网20；牵引系统21；预充电电路22、滤波设备23、存储器152、处理器154。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
本公开各实施例针对相关技术中，轨道车辆的牵引系统从电网侧取电时，若电网侧异常时，导致轨道车辆停车，从而增加了运营和乘客风险及维修难度的问题，提出一种轨道车辆辅助供电系统控制方法。
本公开实施例，通过第一电压变换器将电网电压转化为第一等级直流电压，以为轨道车辆的牵引系统供电，并通过第二电压变换器，将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压，以为动力电池充电，进而当检测电网侧当前的供电电压出现异常时，控制动力电池输出电压，为轨道车辆牵引系统提供供电。由此，实现了通过在轨道车辆辅助供电系统中增加动力电池，以当电网异常时，利用动力电池继续向牵引系统提供能量，使得轨道车辆能够安全的行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
下面结合附图对本公开实施例提供的轨道车辆辅助供电系统及其控制方法进行详细描述。
图1是根据本公开一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统控制方法的流程示意图。
需要说明的是，在本实施例中，该轨道车辆辅助供电系统控制方法应用于轨道车辆辅助供电系统，以实现对轨道车辆运行进行控制。其中，轨道车辆可以为单轨车辆、轻轨、磁悬浮列车、地铁等等。
具体的，本实施例上述轨道车辆辅助供电系统包括：依次电连接的第一电压变换器、第二电压变换器及动力电池。
其中，第一电压变换器，用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆的牵 引系统供电；
第二电压变换器，用于将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为动力电池充电。
也就是说，实际使用时，轨道车辆可通过与电网连接来获取供电，并通过第一电压变换将电网电压转换为第一等级直流电压，以为轨道车辆的牵引系统供电，使得牵引系统正常工作，进而保证轨道车辆正常行驶。
此外，电网可能会出现异常，从而会导致轨道车辆停靠在非站台区域，不仅增加运营和乘客安全风险，还会增加维修难度。为此，本实施例在通过第一电压变换器，将电网电压转换为第一等级直流电压之后，还可通过第二电压变换器，将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压，以为动力电池充电，从而当电网出现异常时，可通过动力电池向轨道车辆的牵引系统继续供电，使得轨道车辆可以安全的行驶至最近的站台，降低车辆运营及乘客的风险，也降低车辆的维修难度。
通过上述对轨道车辆辅助供电系统的基本架构进行说明，下面对轨道车辆辅助供电系统控制方法进行详细说明。
如图1所示，轨道车辆辅助供电系统控制方法可包括以下步骤：
步骤101，检测电网侧当前的供电电压是否异常，若异常执行步骤102，否则执行步骤103。
步骤102，若电网侧当前的供电电压异常，则控制动力电池输出电压，以为轨道车辆牵引系统提供供电。
步骤103，结束。
其中，本实施例提供的轨道车辆辅助供电系统控制方法，可以由本公开提供的轨道车辆执行。其中，轨道车辆中设置有控制器，以实现对轨道车辆辅助供电系统进行控制。
可选的，本实施例可通过轨道车辆中的控制器实时检测电网侧，以确定电网当前的供电电压是否异常。当电网当前的供电电压异常时，通过控制器向辅助供电系统中的动力电池发送控制信号，以控制辅助供电系统中的动力电池输出电压，为轨道车辆牵引系统提供供电，使得轨道车辆可以安全的行驶至最近的站台，以降低车辆运营及乘客风险，保证乘客人身安全，降低维修难度。
可以理解的是，本公开通过在轨道车辆的辅助供电系统中增加动力电池，当轨道车辆无法正常从电网侧获取到供电电压时，可利用备用的动力电池继续向轨道车辆的牵引系统供电，从而使得轨道车辆不会因为取电失败而停靠在非站台的地方，增强了轨道车辆的运营可靠性。
通过上述分析可知，本公开实施例在电网侧的供电电压出现异常时，通过动力电池输 出电压，以为轨道车辆牵引系统提供供电。
实际使用时，轨道车辆中的空调系统，可向乘客提供舒适的乘客环境，而当空调系统在启动时和正常运行时，所需要的功率并不相同，因此为了保证空调系统能够平稳启动，本实施例可通过调整电压变换器的输出电流，使得电压变换器限功率运行，从而使得提供给空调系统的功率满足需求，能够平稳的启动。下面结合图2，对本公开实施例的轨道车辆辅助供电系统控制方法进行具体说明。
图2是根据本公开另一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统控制方法的流程示意图。
需要说明的是，由于轨道车辆中可包括多种不同的用电系统，例如照明系统、整车控制系统、蓄电池充电系统、通风系统等等，且不同的用电系统所需的供电电压不同，因此为了满足各供电系统的正常工作，本公开实施例中轨道车辆辅助供电系统还可包括：多个第三电压变换器，以通过多个第三电压变换器将第一等级直流电压，转换为多个不同等级的供电电压，以分别为轨道车辆中的多个用电系统供电。
其中，轨道车辆辅助供电系统包括的第一电压变换器，还可用于为轨道车辆中的空调系统供电。
如图2所示，本公开实施例轨道车辆辅助供电系统控制方法可以包括以下步骤：
步骤201，在获取到空调系统启动指令时，检测轨道车辆中各用电系统当前的运行状态。
步骤202，根据各用电系统当前的运行状态，确定目标电压变换器，目标电压变换器为第二电压变换器及多个第三电压变换器中的至少一个。
其中，可通过轨道车辆中的控制器实时的获取各用电系统当前的运行状态，并对获取的各用电系统当前的运行状态进行分析处理，确定满足要求的用电系统，并将上述用电系统对应的电压变换器确定为目标电压变换器。
作为一种可选的实现方式，本公开实施例可通过如下方式，确定目标电压变换器。
如图3所示，确定目标电压变换器可包括以下步骤：
步骤301，根据各用电系统当前的运行状态，确定当前功率可调的目标用电系统。
可选的，轨道车辆中可包括多个用电系统，且每个用电系统在不同的工作状态下，对应所需功率存在差别。因此，本实施例可通过轨道车辆中的控制器获取各用电系统当前的运行状态，并根据预设处理规则对各用电系统当前的运行状态进行分析，以确定出可调功率的用电系统，并将可调功率的用电系统确定为目标用电系统。
其中，在本实施例中，目标用电系统可以为一个或者多个，此处对其不作具体限定。
例如，轨道车辆中包括n个用电系统，假设n为3，分别为照明系统、整车控制系统、蓄电池充电系统，则控制器可分别获取上述3个用电系统当前的运行状态并对其进行分析，当确定出照明系统和整车控制系统当前功率可调，则可将照明系统和整车控制系统确定为目标用电系统。
步骤302，将为目标用电系统供电的电压变换器，确定为目标电压变换器。
其中，根据各用电系统当前的运行状态，确定出目标用电系统之后，控制器即可将目标用电系统供电的电压变换器，确定为目标电压变换器。
继续参见上述示例，当确定照明系统和整车控制系统为目标用电系统之后，则控制器则可相应的确定出与照明系统相对应的电压变换器a1，及与整车控制系统相对应的a2为目标电压变换器。
步骤203，调整目标电压变换器的输出电流，以使目标电压变换器限功率运行。
可选的，在确定出目标电压变换器之后，控制器可根据空调器系统在启动时的所需功率，调整目标电压变换器的输出电流，以使目标电压变换器限功率运行，从而使得分配给空调系统的功率满足启动需求，进而能够平稳的启动。
举例来说，若轨道车辆中总输出功率为40千瓦(kw)，空调系统启动时需要的功率为30kw，正常工作时需要的功率为20kw，那么当空调系统启动之前，控制器首先获取第二电压变换器及多个第三电压变换器分别对应的用电系统当前的工作状态，并对获取的各用电系统当前的工作状态进行分析，当确定第二电压变换器及第2个第三电压变换器对应的用电系统的功率可调时，则对上述第二电压变换器及第2个第三电压变换器输出电流进行调整，以使上述第二电压变换器及第2个第三电压变换限功率运行，使得提供上述各用电系统总共需要的功率小于10KW，以保证空调系统平稳启动。
本公开实施例提供的轨道车辆辅助供电系统控制方法，在获取到空调系统启动指令时，检测轨道车辆中各用电系统当前的运行状态，确定目标电压变换器，然后通过调整目标电压变换器的输出电流，以使目标电压变换器限功率运行，从而使得空调系统分配的功率满足启动需求，从而平稳正常的启动。
通过上述分析可知，本公开实施例通过检测各用电系统当前的运行状态，确定目标电压变换器，并调整目标电压变换器的输出电流，以使目标电压变换器限功率运行，从而保证空调系统能够平稳的启动。
具体实现时，当确定的目标电压变换器为多个时，为了对多个目标电压变换器的输出电流进行更准确的调整，本实施例还可根据空调系统的启动功率，确定各电压变换器当前的总功率限值，然后根据各用电系统当前的运行状态及各电压变换器当前的总功率限值， 确定目标电压变换器对应的电流限值。下面结合图4，对本公开实施例的轨道车辆辅助供电系统控制方法进行具体说明。
图4是根据本公开又一个实施例示出的轨道车辆辅助供电系统控制方法的流程示意图。
如图4所示，本公开实施例轨道车辆辅助供电系统控制方法可以包括以下步骤：
步骤401，在获取到空调系统启动指令时，检测轨道车辆中各用电系统当前的运行状态。
步骤402，根据所述各用电系统当前的运行状态，确定目标电压变换器，目标电压变换器为第二电压变换器及多个第三电压变换器中的至少一个。
步骤403，根据所述空调系统的启动功率，确定第二电压变换器及多个第三电压变换器当前的总功率限值。
例如，若轨道车辆中总输出功率为40kw，空调系统的启动功率为30kw，则可确定第二电压变换器及多个第三电压变换器当前的总功率限值应为小于10kw。
步骤404，根据各用电系统当前的运行状态、第二电压变换器及多个第三电压变换器当前的总功率限值，确定各目标电压变换器当前对应的各电流限值。
步骤405，根据所述各目标电压变换器当前对应的各电流限值，调整所述目标电压变换器的输出电流。
其中，在确定第二电压变换器及多个第三电压变换器当前的总功率限值之后，轨道车辆中的控制器即可利用预设的计算规则，根据各用电系统当前的运行状态、第二电压变换器及多个第三电压变换器当前的总功率限值，确定各目标电压变换器当前对应的各电流限值。进而，根据各电流限值调整目标电压变换器的输出电流。
进一步的，本公开实施例中第二电压变换器及多个第三电压变换器中分别包括导通组件，因此作为本公开的一种可选的实现方式，如图5所示，本实施例调整目标电压变换器的输出电流时，还可包括以下步骤：
步骤501，检测所述目标电压变换器当前输出电流是否大于对应的电流限值，若大于则执行步骤502，否则执行步骤504。
其中，电流限值可根据电压变换器的供电电压和功率进行确定，此处对其不同具体限定。
在实施例中，可对电流限制进行余量设置，以满足特殊情况下的需求。例如，若计算目标电压变换器的输出电流值为90安倍(A)，则可将电流限制设置为100A。
可选的，通过检测目标电压变换器当前的输出电流，并将其与电流限值进行比较，以 根据比较结果采用对应的控制策略。
步骤502，根据所述当前的输出电流及所述电流限值，确定所述目标电压变换器中各导通器件对应的相移角。
步骤503，根据各导通器件的相移角，对所述目标电压变换器的工作状态进行控制。
其中，目标电压变换器中各导通器件可以是：金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor，简称：MOS管)。
可选的，本实施例可通过控制器中的移相控制电路，来驱动波形的相位向前或者向后移动目标电压变换器中各导通器件的角度。例如，全桥移相电源控制技术，该技术就是利用移相来控制输出电压的高低。
在本公开的另一实现情形中，当控制器中的电路是脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称：PWM)时，则根据目标电压变换器当前的输出电流及电流限值，确定各导通器件的占空比。
其中，PWM控制方式是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
进一步的，在确定出各导通器件对应的相移角或占空比之后，控制器即可根据各导通器件的相移角或者占空比，对目标电压变换器的工作状态进行控制，以使目标电压变换器输出相应大小的电流。
步骤504，检测所述目标电压变换器当前的运行状态是否为电流控制，若是则执行步骤505，否则执行步骤508。
由于控制器会实时检测目标电压变换器的输出电流值，并且当检测到目标电压变换器的输出电流值大于电流限值时，会把电流控制标志位设置为有效。
因此，当控制器检测到目标电压变换器当前输出的电流值小于对应的电流限值之后，还可进一步的在存储单元中，获取上一时刻目标电压变换器的输出电流对应的电流控制标志位是否有效，当确定电流控制标志位有效，则说明目标电压变换器当前的运行状态是电流控制，否则为电压控制。
步骤505，检测所述目标电压变换器当前输出的电压是否大于所述目标电压变换器的额定电压阈值，若大于则执行步骤506，否则执行返回步骤502。
步骤506，根据所述目标电压变换器当前输出的电压及所述额定电压阈值，确定所述目标电压变换器中各导通器件对应的相移角。
步骤507，根据各导通器件的相移角，对所述目标电压变换器的工作状态进行控制。
步骤508，根据所述目标电压变换器当前输出的电压及所述额定电压阈值，确定所述目标电压变换器中各导通器件对应的相移角。
步骤509，根据各导通器件的相移角，对所述目标电压变换器的工作状态进行控制。
本公开实施例提供的轨道车辆辅助供电系统控制方法，在调整目标电压变换器的输出电流时，通过检测输出电流并将其与对应的电流限值进行比较，确定采取不同的计算方式确定目标电压变换器对应的相移角，然后对目标电压变换器的工作状态进行控制，以调整目标电压变换器的输出电流，从而使目标电压变换器限功率运行，从而使得空调系统分配的功率满足启动需求，进而能够正常启动。
为了实现上述目的，本公开还提出了一种控制器。
图6是根据本公开一个实施例示出的控制的结构示意图。
如图6示，本公开实施例控制器15包括存储器152、处理器154及存储在存储器152上并可在处理器154上运行的计算机程序，所述处理器154执行所述程序时，以实现第一方面实施例所述的轨道车辆辅助供电系统控制方法。
需要说明的是，前述对轨道车辆辅助供电系统控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的控制器，其实现原理类似，此处不再赘述。
本公开实施例提供的控制器，通过增加动力电池，以当电网异常时，利用动力电池继续向牵引系统提供能量，使得轨道车辆能够安全的行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
通过上述实例，对轨道车辆辅助供电系统控制方法进行具体说明，下面结合附图7，对本公开实施例提供的轨道车辆辅助供电系统进行具体说明。
如图7所示，本公开轨道车辆辅助供电系统100包括：依次电连接的第一电压变换器11、第二电压变换器12、动力电池13及第二方面实施例所述的控制器15。
其中，所述第一电压变换器11用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆中的牵引系统21供电；
所述第二电压变换器12用于将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为动力电池13充电；
所述控制器15用于在所述电网20异常时，控制所述动力电池13为所述牵引系统21供电。
本实施例中，轨道车辆可以是但不限于：单轨车辆、轻轨、磁悬浮列车、地铁等等。
实际使用时，轨道车辆可通过与电网20连接来获取供电，并将获取的电网电压通过第一电压变换器11转换为第一等级直流电压，以为轨道车辆中牵引系统21供电，使得牵引系统21正常工作。
此外，本公开实施例在电网电压通过第一电压变换器11转换为第一等级直流电压之后，还可利用第二电压变换器12将第一电压变换器11输出的第一等级直流电压转换为第二等级直流电压，并为动力电池13进行充电，使得电网20出现异常时，可通过动力电池13向轨道车辆的牵引系统21继续供电，保证轨道车辆可以安全的行驶至最近的站台，降低车辆运营及乘客的风险，也降低车辆的维修难度。
其中，在利用第二等级直流电压为动力电池13充电时，若动力电池13充满，且电网20未出现异常时，则可断开第二电压变换器12，结束将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压，以为动力电池13充电的操作，以避免动力电池13出现过充的现象。
进一步的，通常轨道车辆中可包括多种用电系统，因此本实施例为了满足各供电系统正常工作，可通过设置不同输出电压等级的多个第三电压变换器，以对不同用电系统提供不同等级的供电电压，具体参见图8所示。
如图8所示，在图7的基础上，该轨道车辆辅助供电系统100还包括：多个第三电压变换器14。
其中，多个第三电压变换器14，用于将第一等级直流电压转换为多个不同等级的供电电压，分别为所述轨道车辆中的多个用电系统供电。
本实施例中，轨道车辆中的多个用电系统，包括以下系统中的至少一个：照明系统、整车控制系统、蓄电池充电系统及通风系统。
也就是说，本公开实施例通过设置多个第三电压变换器14，以将第一等级直流电压转换为各自对应连接的用电系统所对应的供电电压，以使各用电系统均可以根据自身对应的供电电压正常进行工作。
需要说明的是，本实施例中，第二电压变换器12、多个第三电压变换器14中各功率开关器件为金属氧化物半导体场效应管(metal oxide semiconductor，简称：MOS管)。
由于MOS管的工作频率比绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称：IGBT)高，从而为进一步减少第二电压变换器及多个第三电压变换器的体积提供了条件。需要说明的是，本实施例中除第一电压变换器11之外的各电压变换器，可根据轨道车辆中包括的不同电压等级的用电系统进行相应设置。例如，若轨道车辆中包括3个不同的电压等级的用电系统n1、n2、n3，则可以相应设置为三个电压变换器，分别为：M1、M2、M3等等。
举例来说，假设第二电压变换器12为1个、多个第三电压变换器14为两个，且对应编号为：D1、D2、D3，则该3个电压变换器可对应输出3个不同等级电压，比如D1输出电压等级为110伏特(V)，D2输出电压等级为24V，D3输出电压等级为220V。那么当轨道车辆从电网侧获取到供电电压之后，首先通过第一电压变换11将其转换为第一等级直流 电压，比如750V，之后通过第一电压变换器11的输出端，将第一等级直流电压输送至上述3个电压变换器D1、D2、D3，从而上述3个电压变换器分别将第一等级直流电压进行转换操作，以得到各自对应的等级电压，如110V、24V、220V，然后将各自对应的等级电压提供给对应所需等级电压的用电系统。其中，用电系统可包括：照明系统E1、整车控制系统E2、蓄电池充电系统E3、通风系统E4、动力电池充电系统E5。
假设照明系统E1所需供电等级为110V、整车控制系统E2所需供电等级为24V、蓄电池充电系统E3为110V、通风系统E4为220V、动力电池充电系统E5为220V，则D1输出的等级电压可提供给照明系统E1和蓄电池充电系统E3，D2输出的等级电压可提供给整车控制系统E2，D3输出的等级电压可提供给通风系统E4和动力电池系统E5，从而使得各用电系统可以正常工作。
继续参见图8所示，本公开轨道车辆辅助供电系统100中，第一电压变换器11还用于为轨道车辆中的空调系统19供电，以使空调系统19正常运行，改善车内环境。
控制器15，还用于根据轨道车辆中各用电系统当前的运行状态，对各电压变换器的工作状态进行控制。
本公开实施例中的控制器15通过获取各用电系统当前的运行状态，并对各用电系统当前的运行状态进行分析，以根据各用电系统当前的运行状态，向各电压变换器发送控制信号，使得各电压变换器根据控制器15发送的控制信号调整各自的工作状态，从而保证各电压变换器提供的供电符合各用电系统的需求。
此外，本公开实施例中，当控制器15向各电压变换器发送工作状态控制指令之后，还可检测轨道车辆中各电压变换器的工作状态是否与发送的控制指令相匹配，以在任意电压变换器的工作状态与控制指令不匹配时，能够及时进行调整，以提高对各电压变换器工作状态的控制可靠性和准确性。
如图9所示，在实际使用时，轨道车辆运行时，通常是通过空调系统19来对车内环境进行调节，以向乘客提供更舒适的乘车环境。然而，由于轨道车辆中的空调系统19在启动时的所需功率要大于正常工作时所需的功率。对此为了能够保证轨道车辆中的空调系统19的平稳启动，且没有功率浪费，本公开实施例可在轨道车辆辅助供电系统100中，设置第一导通组件16。
其中，第一导通组件16连接在所述第一电压变换器11的输出端及所述第二电压变换器12的输入端之间。
本实施例中，第一导通组件16可以是，但不限于：单刀单掷开关、继电器、断路器、接触器等等。
具体实现时，当控制器15接收到轨道车辆的启动指令时，可控制第一电压变换器11 闭合，并当接收到空调系统19启动指令时，检测轨道车辆当前运行状态是否满足空调系统19的正常启动需求，即判断提供给空调系统19启动时的功率是否满足启动功率。若满足则可直接通过第一导通组件16将第二电压变换器12及多个第三电压变换器14从第一电压变换器11输出端切除；若不满足，则获取第二电压变换器12及多个第三电压变换器14各自对应的用电系统的工作状态，并根据各用电系统的工作状态向第二电压变换器12、多个第三电压变换器14中至少一个发送控制指令，以降低第二电压变换器12、多个第三电压变换器14中至少一个向对应用电系统提供的功率，以保证空调系统能够正常启动。
举例来说，若轨道车辆中总输出功率为40千瓦(kw)，空调系统19启动时需要的功率为30kw，正常工作时需要的功率为20kw，那么当空调系统19启动时，控制器15首先会获取第二电压变换器12及多个第三电压变换器14分别对应的用电系统当前的工作状态，并对获取的各用电系统当前的工作状态进行分析，以对第二电压变换器12及多个第三电压变换器14中的至少一个进行控制，以对提供给各用电系统的功率进行调整，使得提供上述各用电系统总共需要的功率小于10KW，以保证空调系统平稳启动。
进一步参见图9，当轨道车辆中的空调系统在启动时，为了避免直接闭合第一导通组件16，使得瞬时电流过大，而损坏各用电系统中的相关部件，对此本公开轨道车辆辅助供电系统100，还包括预充电电路22。其中，预充电电路22包括串联连接的第二导通组件17及电阻18。
其中，预充电电路22与第一导通组件16并联连接，即第二导通组件17及电阻18与第一导通组件16并联连接。
本实施例中，第二导通组件17可以是，但不限于：单刀单掷开关、继电器、断路器等等。
具体的，在空调系统19启动时，首先闭合第二导通组件17，从而在电路中接入电阻18，使得供电电压通过电阻18向各用电系统供电，之后当检测到供电稳定之后，再闭合第一导通组件16，并断开第二导通组件17，从而使得供电电压通过第一导通组件16向各用电系统提供电能，以减少导通回路中的电压损耗。
此外，控制器15会对空调系统19运行状态进行实时监控，若确定空调系统19已经启动完成，进入正常运行状态时，则向第二电压变换器12、多个第三电压变换器14中的一个或多个发送恢复正常工作的指令，以使第二电压变换器12、多个第三电压变换器14可以按照各自对应的用电系统的需求，提供对应的供电，以使各用电系统恢复自身正常输出。
也就是说，本实施例中，控制器15还用于控制第一导通组件16及第二导通组件17的导通状态。
进一步的，如图10所示，由于轨道车辆中包括的各种电子部件及外界环境会轨道车辆 造成电磁干扰，对此本公开轨道车辆辅助供电系统100，还包括：至少一级滤波设备23。
其中，至少一级滤波设备23连接在所述第一电压变换器11的输出端及所述第二电压变换器12的输入端之间。
在本实施例中，滤波设备23可为电磁兼容性设备((Electro-Magnetic Compatibility，简称：EMC)。
也就是说，本公开实施例可通过至少一级滤波设备23对轨道车辆运行的不利干扰进行滤除。
例如，如图11所示，本实施例中可设置两级滤波设备，以通过两级滤波设备将干扰信号尽可能的滤除，从而提高轨道车辆的整车性能。
在实际使用时，两根电源线或通信线上所存在的干扰，均可用共模干扰和差模干扰来表示。其中，共模干扰在导线与地(机壳)之间传输，属于非对称性干扰，它定义为任何载流导体与参考地之间的不希望有的电位差；差模干扰在两导线之间传输，属于对称性干扰,它定义为任何两个载流导体之间的不希望有的电位差。在一般情况下，共模干扰幅度大、频率高，还可以通过导线产生辐射，所造成的干扰较大。差模干扰幅度小、频率低、所造成的干扰较小。
因此，为了对上述共模干扰或差模干扰进行滤除，本实施例至少一级滤波设备23可以是同时具有抑制共模干扰和差模干扰功能的设备。
其中，利用滤波设备23滤除共模干扰时，可通过选择Y电容和共模线圈来进行抑制和滤除；
利用滤波设备23滤除差模干扰时，可通过选择X电容和差模线圈来进行抑制和滤除。
下面通过一个具体示例，对本公开实施例的轨道车辆辅助供电系统的具体实现过程进行说明。
如图12所示，轨道车辆辅助供电系统100中包括：第一电压变换器11、接触器1(即第一导通组件16)、电阻R2(即电阻18)、接触器2(即第二导通组件17)、空调系统19、动力电池13、牵引系统21、滤波电路23、模块110V和模块24V(即多个第三电压变换器14)、模块690V(即第二电压变换器12)。其中，滤波电路23用于将干扰信号进行滤除，以减少干扰。需要说明的是，在该结构图中，未示出电网20和控制器15。
具体实现过程为：当控制器15检测到轨道车辆的启动指令时，控制第一电压变换器11闭合以将从电网侧获取的供电电压±1500V转换为±750V的第一等级直流电压。之后，将±750V的第一等级直流电压通过导线传送至空调系统19和牵引系统21。同时，通过模块690V，对第一等级直流电压±750V进行转换得到第二等级直流电压±690V，并通过导线将±690V提供给动力电池13进行充电操作。当电网20侧出现异常时，控制器15控制动力 电池13向牵引系统21提供供电，以保证轨道车辆可以安全的行驶至最近的站台，降低车辆运营及乘客的风险，也降低车辆的维修难度。
进一步的，当轨道车辆启动后控制器15检测到空调系统19启动指令时(此时可以是电网侧或动力电池中的任意一种提供供电)，则判断供电系统当前输出功率是否满足空调系统19启动时所需功率。若不满足，则控制器15分别获取模块690V、模块24V及模块110V各自对应的用电系统的工作状态，当确定模块110V和模块24V对应的用电系统所需功率可调节(比如可降低)，则向模块110V和模块24V发送限功率运行指令，使得模块110V和模块24V向对应的用电系统提供较低的功率，以使空调系统19可以平稳的启动。
其中，为了避免直接闭合接触器1，使得瞬时电流过大，而损坏相关部件，控制器15调整模块110V和模块24V的工作状态，以使其降功率运行时，可首先通过控制2线路向接触器2发送闭合指令，以将电阻R2接入电路，其中接触器2在接收到控制指令并执行控制指令之后，通过反馈2线路，将自身的实际导通状态反馈给控制器15。当控制器15确定供电稳定之后，再通过控制1线路向接触器1发送闭合指令，并向接触器2发送断开指令，从而通过接触器1向各模块供电，以减少导通回路中的电压损耗。
此外，当接触器1接收到控制指令并执行控制指令之后，还可通过反馈1线路将自身的实际导通状态反馈给控制器15，以使控制器15对接触器1的实际导通状态是否与控制指令相同进行检测，从而能够保证接触器1的导通状态与控制指令相匹配。
进一步的，控制器15还对空调系统19运行状态进行实时检测，若检测到空调系统19已经启动完成，进入正常运行状态时，向模块110V和模块24V发送恢复正常工作指令，以使模块110V和模块24V按照对应用电系统的需求功率，提供供电等级，从而恢复自身正常输出。
本公开实施例提供的轨道车辆辅助供电系统，通过第一电压变换器将电网电压转化为第一等级直流电压，以为轨道车辆中的牵引系统供电，并通过第二电压变换器，将第一等级直流电压转换为第二等级直流电压，以为动力电池充电，进而当电网异常时，通过控制器控制动力电池为牵引系统供电。由此，实现了通过在供电系统中增加动力电池，以当电网异常时，利用动力电池继续向牵引系统提供能量，使得轨道车辆能够安全的行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
为了实现上述实施例，本公开还提出了一种轨道车辆。
图13是根据本公开一个实施例示出的轨道车辆的结构示意图。
如图13示，本公开实施例轨道车辆1000包括：轨道车辆辅助供电系统100。
需要说明的是，前述对轨道车辆辅助供电系统实施例的解释说明也适用于该实施例的 轨道车辆，其实现原理类似，此处不再赘述。
本公开实施例提供的轨道车辆，通过增加动力电池，以当电网异常时，利用动力电池继续向牵引系统提供能量，使得轨道车辆能够安全的行驶至距离最近的站台，从而降低运营和乘客的风险，保证了乘客的人身安全，同时降低车辆的维修难度。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只 读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本公开的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

Claims (16)

  1. 一种轨道车辆辅助供电系统控制方法，其特征在于，所述轨道车辆辅助供电系统，包括：依次电连接的第一电压变换器、第二电压变换器及动力电池；
    所述第一电压变换器，用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆的牵引系统供电；
    所述第二电压变换器，用于将所述第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为所述动力电池充电；
    轨道车辆辅助供电系统控制方法，包括：
    检测电网侧当前的供电电压是否异常；
    若所述电网侧当前的供电电压异常，则控制所述动力电池输出电压，以为轨道车辆牵引系统提供供电。
  2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述轨道车辆辅助供电系统，还包括：多个第三电压变换器；
    所述多个第三电压变换器，用于将所述第一等级直流电压转换为多个不同等级的供电电压，以分别为所述轨道车辆中的多个用电系统供电；
    所述第一电压变换器，还用于为所述轨道车辆中的空调系统供电；
    所述方法，还包括：
    在获取到空调系统启动指令时，检测轨道车辆中各用电系统当前的运行状态；
    根据所述各用电系统当前的运行状态，确定目标电压变换器，所述目标电压变换器为所述第二电压变换器及所述多个第三电压变换器中的至少一个；
    调整所述目标电压变换器的输出电流，以使所述目标电压变换器限功率运行。
  3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各用电系统当前的运行状态，确定目标电压变换器，包括：
    根据各用电系统当前的运行状态，确定当前功率可调的目标用电系统；
    将为所述目标用电系统供电的电压变换器，确定为目标电压变换器。
  4. 如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述调整所述目标电压变换器的输出电流之前，还包括：
    根据所述空调系统的启动功率，确定所述第二电压变换器及所述多个第三电压变换器当前的总功率限值；
    根据各用电系统当前的运行状态、所述第二电压变换器及所述多个第三电压变换器当前的总功率限值，确定各目标电压变换器当前对应的各电流限值；
    所述调整所述目标电压变换器的输出电流，包括：
    根据所述各目标电压变换器当前对应的各电流限值，调整所述目标电压变换器的输出电流。
  5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二电压变换器及多个第三电压变换器中分别包括导通器件；
    所述调整所述目标电压变换器的输出电流，包括：
    检测所述目标电压变换器当前输出电流是否大于对应的电流限值；
    若所述目标电压变换器当前输出电流大于对应的电流限值，则根据所述当前的输出电流及所述电流限值，确定所述目标电压变换器中各导通器件对应的相移角；
    根据各导通器件的相移角，对所述目标电压变换器的工作状态进行控制。
  6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述检测所述目标电压变换器当前输出电流是否大于对应的电流限值之后，还包括：
    若所述目标电压变换器当前输出电流小于或等于对应的电流限值，则检测所述目标电压变换器当前的运行状态是否为电流控制；
    若所述目标电压变换器当前的运行状态是电流控制，则检测所述目标电压变换器当前输出的电压是否大于所述目标电压变换器的额定电压阈值；
    若所述目标电压变换器当前输出的电压大于所述额定电压阈值，则根据所述目标电压变换器当前输出的电压及所述额定电压阈值，确定所述目标电压变换器中各导通器件对应的相移角；
    根据各导通器件的相移角，对所述目标电压变换器的工作状态进行控制。
  7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述检测所述目标电压变换器当前的运行状态是否为电流控制之后，还包括：
    若所述目标电压变换器当前的运行状态非电流控制，则根据所述目标电压变换器当前输出的电压及所述额定电压阈值，确定所述目标电压变换器中各导通器件对应的相移角；
    根据各导通器件的相移角，对所述目标电压变换器的工作状态进行控制。
  8. 一种控制器，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，以实现如权利要求1-7任一所述的轨道车辆辅助供电系统控制方法。
  9. 一种轨道车辆辅助供电系统，其特征在于，包括：依次电连接的第一电压变换器、第二电压变换器、动力电池及如权利要求8所述的控制器；
    所述第一电压变换器，用于将电网电压转化为第一等级直流电压并为轨道车辆的牵引系统供电；
    所述第二电压变换器，用于将所述第一等级直流电压转换为第二等级直流电压并为动力电池充电；
    所述控制器，用于在所述电网异常时，控制所述动力电池为所述牵引系统供电。
  10. 如权利要求9所述的供电系统，其特征在于，还包括：多个第三电压变换器；
    所述多个第三电压变换器，用于将所述第一等级直流电压转换为多个不同等级的供电电压，分别为所述轨道车辆中的多个用电系统供电。
  11. 如权利要求10所述的供电系统，其特征在于，所述第一电压变换器，还用于为所述轨道车辆中的空调系统供电；
    所述控制器，还用于：根据所述轨道车辆中各用电系统的运行状态，对各电压变换器的工作状态进行控制。
  12. 如权利要求10或11所述的供电系统，其特征在于，所述多个用电系统，包括以下系统中的至少一个：照明系统、整车控制系统、蓄电池充电系统及通风系统。
  13. 如权利要求9-12任一所述的供电系统，其特征在于，还包括：连接在所述第一电压变换器的输出端及所述第二电压变换器的输入端之间的第一导通组件。
  14. 如权利要求13所述的供电系统，其特征在于，还包括：与所述第一导通组件并联连接预充电电路；
    所述预充电电路包括串联连接的第二导通组件及电阻。
  15. 如权利要求9-14任一所述的供电系统，其特征在于，还包括：连接在所述第一电压变换器的输出端及所述第二电压变换器的输入端之间的至少一级滤波设备。
  16. 一种轨道车辆，其特征在于，包括如权利要求9-15任一所述的轨道车辆辅助供电系统。
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