[發(fā)明專利]一種混合儲(chǔ)能式有軌電車系統(tǒng)的配置優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911232610.3
• 申請(qǐng)日: 2019-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN110896246B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳維榮;安祺;王軼歐;齊洪峰;戴朝華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué);中車工業(yè)研究院有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/34
• 分類號(hào): H02J7/34;B60M1/30;B60M3/06
• 代理公司: 成都帝鵬知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51265
• 代理人: 黎照西

1.一種混合儲(chǔ)能式有軌電車系統(tǒng)的配置優(yōu)化方法，其特征在于，包括步驟：

S10,建立有軌電車的混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)的全壽命周期經(jīng)濟(jì)性模型，用以量化混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)在全壽命周期下的成本；建立有軌電車混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)的體積模型，用以量化混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)的體積大小；

S20,以儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)的成本和體積為目標(biāo)，以鋰電池?cái)?shù)量和超級(jí)電容數(shù)量為優(yōu)化變量，根據(jù)全壽命周期經(jīng)濟(jì)性模型的量化結(jié)果和體積模型的量化結(jié)果構(gòu)建多目標(biāo)函數(shù)；

以所述混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)中鋰電池?cái)?shù)量n_b與超級(jí)電容數(shù)量n_s為優(yōu)化變量，建立多目標(biāo)函數(shù)：

目標(biāo)函數(shù)F＝{F1，F(xiàn)2}：

其中，C_{b_cost}為鋰電池的全壽命周期成本，C_{sc_cost}為超級(jí)電容的全壽命周期成本；a_b為單體鋰電池和系統(tǒng)間的比例系數(shù)，a_s為單體超級(jí)電容和系統(tǒng)間的比例系數(shù)；v_b為單個(gè)鋰電池體積，v_s為單個(gè)超級(jí)電容體積；

S30,根據(jù)混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)有軌電車動(dòng)力性和安全性的要求，確定優(yōu)化搜索空間；

根據(jù)混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)有軌電車動(dòng)力性和安全性的要求設(shè)置的約束條件包括最大功率約束、能量約束、動(dòng)力源功率約束、SOC約束和最大空間約束，從而確定優(yōu)化搜索空間；

所述最大功率約束：混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)的輸出功率應(yīng)滿足有軌電車運(yùn)行過程中的最大功率需求；

所述能量約束：混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)滿足有軌電車行駛?cè)€的能量需求；

所述動(dòng)力源功率約束：混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)中鋰電池和超級(jí)電容輸出功率應(yīng)處于設(shè)定的輸出功率范圍內(nèi)；

所述SOC約束：混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)中鋰電池和超級(jí)電容的SOC應(yīng)處于設(shè)置的SOC范圍內(nèi)，否則影響儲(chǔ)能系統(tǒng)壽命；

所述最大空間約束：混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)中鋰電池和超級(jí)電容的總體積不超過系統(tǒng)的最大值；

約束條件表達(dá)式為：

式中，P_max表示行駛過程的最大功率值；η_d1表示鋰電池側(cè)DC/DC變換器傳輸效率；η_b表示鋰電池能量效率；P_b表示單體鋰電池的額定輸出功率；η_d2表示鋰電池側(cè)DC/DC變換器傳輸效率；η_s表示超級(jí)電容能量效率；P_s表示單體超級(jí)電容的額定輸出功率；E_max表示有軌電車行駛?cè)€的能量需求；E_b表示單體鋰電池的能量；E_s表示單體鋰電池的能量；w₁表示為出于性能和安全考慮，所設(shè)置的工程裕量；P_{b_min}、P_{b_max}、P_{s_min}、P_{s_max}分別表示鋰電池和超級(jí)電容輸出功率的上限和下限；SOC_{b_min}、SOC_{b_max}、SOC_{s_min}、SOC_{s_max}分別表示鋰電池和超級(jí)電容SOC的上限和下限；V_max表示系統(tǒng)最大的空間尺寸；

S40,在所述優(yōu)化搜索空間內(nèi)，采用枚舉法對(duì)所述多目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，獲取配置方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合儲(chǔ)能式有軌電車系統(tǒng)的配置優(yōu)化方法，其特征在于，在所述步驟S10中，所述混合儲(chǔ)能式動(dòng)力系統(tǒng)的全壽命周期成本模型包括購(gòu)置成本模型、替換成本模型和維修成本模型。