[發明專利]一種混合動力機車及其能量平衡控制方法與系統

有效

• 申請號: 202110940968.2
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113581223B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 廖洪濤;康明明;謝嘉欣;秦慶民;韓雷;郭婉露
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車有限公司
• 主分類號: B61C17/00
• 分類號: B61C17/00;B61C7/04;H02J7/00;H02M3/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;曾利平

1.一種混合動力機車能量平衡控制方法，其特征在于，所述混合動力機車的混動系統包括氫燃料電池、雙向DCDC變換器、動力電池以及充電機；所述氫燃料電池的輸出端與所述雙向DCDC變換器的第一端電連接，所述雙向DCDC變換器的第二端分別與負載、動力電池的輸出端電連接，所述動力電池的輸入端與所述充電機電連接，所述充電機還與所述負載電連接；所述控制方法包括對雙向DCDC變換器前端電壓的控制以及對負載前端電壓的控制；

對雙向DCDC變換器前端電壓進行控制的具體實現過程為：

獲取雙向DCDC變換器前端電壓；

當所述雙向DCDC變換器前端電壓小于預設目標范圍的最小值時，所述動力電池通過所述雙向DCDC變換器向所述氫燃料電池輸送電能，使所述雙向DCDC變換器前端電壓上升，直到所述雙向DCDC變換器前端電壓處于預設目標范圍內；

當所述雙向DCDC變換器前端電壓大于預設目標范圍的最大值時，所述氫燃料電池通過所述雙向DCDC變換器和充電機向所述負載及動力電池輸送電能，使所述雙向DCDC變換器前端電壓下降，直到所述雙向DCDC變換器前端電壓處于預設目標范圍內；

對負載前端電壓進行控制的具體實現過程為：

獲取動力電池靜態電壓和負載前端電壓；

當所述負載前端電壓大于動力電池靜態電壓與預設電壓之和時，控制氫燃料電池的輸出功率緩慢降低，同時氫燃料電池通過所述雙向DCDC變換器和充電機向所述負載及動力電池輸送電能，直到負載需求功率與氫燃料電池的輸出功率平衡；

當所述負載前端電壓小于等于動力電池靜態電壓與預設電壓之和時，控制氫燃料電池的輸出功率緩慢升高，同時控制動力電池向負載輸出功率，直到負載需求功率與氫燃料電池和動力電池的輸出功率平衡。

2.如權利要求1所述的混合動力機車能量平衡控制方法，其特征在于，在獲取雙向DCDC變換器前端電壓之前還包括啟動氫燃料電池的步驟，該步驟的具體實現過程為：

控制所述氫燃料電池開啟；

雙向DCDC變換器啟動，所述動力電池通過所述雙向DCDC變換器向所述氫燃料電池輸送電能，同時氫燃料電池自檢無故障；

氫燃料電池正常啟動，控制氫燃料電池的輸出功率緩慢升高，使雙向DCDC變換器前端電壓上升。

3.如權利要求1或2所述的混合動力機車能量平衡控制方法，其特征在于，所述預設目標范圍是根據氫燃料電池輸出電壓范圍來確定的。

4.如權利要求1或2所述的混合動力機車能量平衡控制方法，其特征在于，所述預設目標范圍為580V～620V。

5.如權利要求1或2所述的混合動力機車能量平衡控制方法，其特征在于，所述預設電壓是根據充電機的電壓控制精度和負載前端額定電壓來確定的。

6.如權利要求1所述的混合動力機車能量平衡控制方法，其特征在于，所述預設電壓為50V。