[发明专利]轨道交通用柴电混合动力系统的能量分配方法及装置

说明书

本发明提供了一种轨道交通用柴电混合动力系统的能量分配方法及装置，所述能量分配方法包括根据用于轨道交通的目标柴电混合动力系统的柴油发电机组的动力包能量消耗子模型和储能电池系统的能量消耗子模型，建立该目标柴电混合动力系统的总能量消耗模型；根据所述总能量消耗模型，建立目标柴电混合动力系统的总能量消耗的动态规划方程；以及基于全局动态规划算法对所述动态规划方程进行求解，得到所述目标柴电混合动力系统的柴油发电机组功率分配值和储能电池系统的能量分配值，完成对所述目标柴电混合动力系统中的柴油发电机组及储能电池系统的能量分配。本发明能够在保障列车的运行性能的基础上，有效且可靠地降低了柴电混合动力系统的能量损耗。

技术领域

本发明涉及轨道交通能源领域，具体涉及一种轨道交通用柴电混合动力系统的能量分配方法及装置。

背景技术

由于运行地形及区域的限制，非电气化轨道交通在现有的交通运行方式中仍占有很大比例，而其中的混合动力列车在电气化铁路由于其通过受电弓提供能量，并在非电气化铁路由柴油发电机组和储能电池系统共同构成混合动力系统提供能量的特性，成为了轨道交通中不可获取的运行动力系统之一。

目前，用于轨道交通的能量分配方法通常采用基于规则的逻辑门限控制方式，及根据预先设定的规则来选定不同工作模式，可以实现发电机组油耗的节省。

但应用上述的方式，柴电混合动力系统在不同工作模式切换过程中，很难使得发电机组始终运行在最佳油耗工作点，虽然当前的分配方式能够满足车辆牵引需求，但无法对混合动力系统功率分配进行能量管理优化，进而造成运行在轨道交通中的列车的能源浪费。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种轨道交通用柴电混合动力系统的能量分配方法及装置，能够在保障列车的运行性能的基础上，有效且可靠地降低了柴电混合动力系统的能量损耗。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种轨道交通用柴电混合动力系统的能量分配方法，所述能量分配方法包括：

根据用于轨道交通的目标柴电混合动力系统的柴油发电机组的动力包能量消耗子模型和储能电池系统的能量消耗子模型，建立该目标柴电混合动力系统的总能量消耗模型；

根据所述总能量消耗模型，建立目标柴电混合动力系统的总能量消耗的动态规划方程；

以及，基于全局动态规划算法对所述动态规划方程进行求解，得到所述目标柴电混合动力系统的柴油发电机组功率分配值和储能电池系统的能量分配值，完成对所述目标柴电混合动力系统中的柴油发电机组及储能电池系统的能量分配。

进一步地，所述根据用于轨道交通的目标柴电混合动力系统的柴油发电机组的动力包能量消耗子模型和储能电池系统的能量消耗子模型，建立该目标柴电混合动力系统的总能量消耗模型，包括：

根据所述柴油发电机组的万有特性，确定所述柴油发电机组的油耗与效率之间的关系，并建立所述柴油发电机组的动力包能量消耗子模型；

建立所述储能电池系统的能量消耗子模型；

对动力包能量消耗子模型和储能电池系统的能量消耗子模型进行加和处理，得到所述目标柴电混合动力系统的总能量消耗模型。

进一步地，所述建立所述储能电池系统的能量消耗子模型包括：

分别建立所述储能电池系统中的动力电池功率损耗子模型和直流变换器DC-DC功率损耗子模型；

以及，将所述动力电池功率损耗子模型和所述直流变换器DC-DC功率损耗子模型进行组合，得到所述储能电池系统的能量消耗子模型。

进一步地，所述对动力包能量消耗子模型和储能电池系统的能量消耗子模型进行加和处理，得到所述目标柴电混合动力系统的总能量消耗模型，包括：