一种动力控制方法及装置与流程

1.本发明涉及轨道列车领域，特别是涉及一种动力控制方法及装置。


背景技术：

2.动车组能耗的有效降低，需首先实现动车组能源精细化管理，进而研究动车组能量链管理技术。以cr450动车组为例，降低能耗成本的关键技术体现在：动车组能耗主要包括牵引系统能耗、辅助系统能耗、舒适性系统能耗，其中牵引能耗占巨大比例，传统的节能做法仅是从线路运营和列车节能运行操纵的角度出发，未审视从列车牵引传动系统本身，将列车牵引传动系统效率看成一个常数，损失了其随工况变化的特性，未将其利用优化，因此未能有效提高列车牵引传动系统效率。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种动力控制方法及装置，有效提高列车牵引传动系统效率。
4.本技术实施例提供了一种动力控制方法，包括：
5.获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力；
6.根据所述实时速度和所述运行阻力，确定所述列车保持所述实时速度所需的需求输出功率；
7.基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量；所述动力单元为动轴单元、转向架单元或动车单元；
8.根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行。
9.可选的，所述基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量，包括：
10.基于所述需求输出功率和所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定可去除功率；
11.根据所述动力单元所包含的牵引电机的数量，以及所述牵引电机的额定功率确定所述动力单元的额定功率；
12.根据所述可去除功率和所述动力单元的额定功率，确定所述动力单元的可关闭数量。
13.可选的，所述列车的动力单元的可关闭数量通过以下公式计算得到：
[0014][0015]
其中，所述n
unit_cut
为动力单元的可关闭数量，所述p
total
为所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，所述p
need
为所述需求输出功率，所述n
unit
为所述动力单元所包含的牵引电机的数量，所述p
im
为所述牵引电机的额定功率，[]为向下取整符号。
[0016]
可选的，所述动力单元为动轴单元时，每个所述动力单元包括一个牵引电机；所述
动力单元为转向架单元时，每个所述动力单元包括两个牵引电机；所述动力单元为动车单元时，每个所述动力单元包括四个牵引电机。
[0017]
可选的，所述根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行，包括：
[0018]
向所述列车的中央控制单元发送所述动力单元的可关闭数量，以利用所述中央控制单元控制所述列车的运行。
[0019]
本技术实施例还提供了一种动力控制装置，包括：
[0020]
工况获取单元，用于获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力；
[0021]
需求功率确定单元，用于根据所述实时速度和所述运行阻力，确定所述列车保持所述实时速度所需的需求输出功率；
[0022]
可关闭数量确定单元，用于基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量；所述动力单元为动轴单元、转向架单元或动车单元；
[0023]
运行控制单元，用于根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行。
[0024]
可选的，所述可关闭数量确定单元，包括：
[0025]
去去除功率确定单元，用于基于所述需求输出功率和所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定可去除功率；
[0026]
额定功率计算单元，用于根据所述动力单元所包含的牵引电机的数量，以及所述牵引电机的额定功率确定所述动力单元的额定功率；
[0027]
可关闭数量确定子单元，用于根据所述可去除功率和所述动力单元的额定功率，确定所述动力单元的可关闭数量。
[0028]
可选的，所述列车的动力单元的可关闭数量通过以下公式计算得到：
[0029][0030]
其中，所述n
unit_cut
为动力单元的可关闭数量，所述p
total
为所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，所述p
need
为所述需求输出功率，所述n
unit
为所述动力单元所包含的牵引电机的数量，所述p
im
为所述牵引电机的额定功率，[]为向下取整符号。
[0031]
可选的，所述动力单元为动轴单元时，每个所述动力单元包括一个牵引电机；所述动力单元为转向架单元时，每个所述动力单元包括两个牵引电机；所述动力单元为动车单元时，每个所述动力单元包括四个牵引电机。
[0032]
可选的，所述运行控制单元具体用于：
[0033]
向所述列车的中央控制单元发送所述动力单元的可关闭数量，以利用所述中央控制单元控制所述列车的运行。
[0034]
本技术实施例提供了一种动力控制方法及装置，获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力，根据实时速度和运行阻力，确定列车保持该实时速度所需的需求输出功率，基于需求输出功率以及列车在第一时刻的最大可输出功率，确定列车的动力单元的可关闭数量，动力单元可以为动轴、转向架或动车，这样可以根据动力单元的可关闭数量，控制列车的运行，由于动力单元的可关闭数量是根据列车的实时工况确定出的，因此该可关闭数量是针对实时工况的，在根据动力单元的可关闭数量关闭相应的动力单元后，剩余的动力单元可以发挥出更高的效率，这样通过智能分配牵引传动系统的动力，使得列车动力系统效
率最大化，从而达到降低能耗的效果。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]
图1为本技术实施例提供的一种动力控制方法的流程图；
[0037]
图2为本技术实施例提供的一种动力控制系统的结构示意图；
[0038]
图3为本技术实施例提供的一种动力控制装置的结构框图。
具体实施方式
[0039]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0040]
正如背景技术中的描述，在动车能耗中牵引能耗占巨大比例，传统的节能做法中将列车改牵引传动系统效率看成一个常数，损失了其随工况变化的特性，未将其利用优化，因此未能有效提高列车牵引传动系统效率。
[0041]
发明人经过研究发现，列车牵引动力系统的平均效率约为85％，除了受自身电气属性和机械结构影响，还受到工况影响，例如受到瞬时负载和瞬时速度的影响，不是一个常值，而是一系列曲线簇，在“负载-速度”空间中呈现为立体分布。如果根据实时工况进行动力控制提高列车牵引动力系统的效率，是一项重要的问题。
[0042]
基于此，本技术实施例提供了一种动力控制方法及装置，获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力，根据实时速度和运行阻力，确定列车保持该实时速度所需的需求输出功率，基于需求输出功率以及列车在第一时刻的最大可输出功率，确定列车的动力单元的可关闭数量，动力单元可以为动轴、转向架或动车，这样可以根据动力单元的可关闭数量，控制列车的运行，由于动力单元的可关闭数量是根据列车的实时工况确定出的，因此该可关闭数量是针对实时工况的，在根据动力单元的可关闭数量关闭相应的动力单元后，剩余的动力单元可以发挥出更高的效率，这样通过智能分配牵引传动系统的动力，使得列车动力系统效率最大化，从而达到降低能耗的效果。
[0043]
下面结合附图，通过实施例来详细说明本技术实施例提供的一种动力方法及装置的具体实现方式。
[0044]
参考图1所示，为本技术实施例提供的一种动力控制方法的流程图，该方法可以应用于整车控制器，可以包括以下步骤。
[0045]
s101，获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力。
[0046]
本技术实施例中，可以获取列车的实时工况，并根据实时工况控制列车的动力分配，以使得列车动力系统效率最大化，从而达到降低能耗的效果，实时工况可以包括实时速度和运行阻力，运行阻力和路况有关，例如在上坡时运行阻力较大，在下坡时运行阻力较小。当然，实时工况还可以包括实时负载。具体的，可以获取列车在第一时刻的实时速度和
运行阻力。此外，还可以获取列车在第一时刻的实时负载。
[0047]
s102，根据所述实时速度和所述运行阻力，确定所述列车保持所述实时速度所需的需求输出功率。
[0048]
本技术实施例中，根据实时速度和运行阻力，可以确定列车保持该实时速度所需的需求输出功率，需求输出功率是列车动力系统所输出功率的最小值，列车动力系统所输出功率大于该需求输出功率，才能使列车正常运行。列车的需求输出功率与实时速度和运行阻力均呈正相关，即实时速度越大，运行阻力越大，需求输出功率越大。列车的需求输出功率和列车的工况可以具有对应关系，则可以根据该对应关系和列车在第一时刻的工况确定列车的需求输出功率。
[0049]
s103，基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量。
[0050]
本技术实施例中，可以确定列车在第一时刻的最大可输出功率，列车在第一时刻的最大可输出功率通常大于或等于列车的需求输出功率，使动力单元并不是满负荷运行，具有更多的可变性。具体的，列车在第一时刻的最大可输出功率为列车的整车额定功率，可以根据列车在第一时刻的工况确定，其中列车的最大可输出功率和工况之间可以具有对应关系，则可以根据该对应关系以及第一时刻的工况，确定列车在第一时刻的最大可输出功率。
[0051]
其中，动力单元可以细分为动轴单元、转向架单元和动车单元，则动力单元为动轴单元、转向架单元或动车单元。动力控制的模式分为三个模式，分别是轴控模式、架控模式和车控模式，在轴控模式下，每次可控制的最小动力单元为一个动轴单元，包括一个牵引电机，在架控模式下，每次可控制的最小动力单元为一个转向架单元，包括两个动轴单元，也就是两个牵引电机，在车控模式下，每次可控制的最小动力单元为一个动车单元，包括两个转向架，也就是四个动轴单元，也就是四个牵引电机。
[0052]
列车动力系统中，由于牵引变压器、整流器、逆变器的效率相对较高，模型构建也相对复杂，因此重点关注牵引电机的效率在不同公开下的效率情况可知，列车运行速度较低或者列车的牵引功率较低时，牵引电机的效率较低，而当列车运行速度较高以及列车的牵引功率较大时，牵引电机的效率较高，这表明负荷较大的牵引电机的工作效率大于负荷较小的牵引电机的工作效率。因此可以通过将列车运行动力合理分配的方式，使部分电机处于大负荷工作状态，同时切除部分不需要工作的电机，使得全车牵引电机的整体效率变高，从而达到节能的目的。
[0053]
因此，可以基于需求输出功率以及列车在第一时刻的最大可输出功率，确定列车的动力单元的可关闭数量，由于动力单元的可关闭数量是根据列车的实时工况确定出的，因此该可关闭数量是针对实时工况的，在根据动力单元的可关闭数量关闭相应的动力单元后，剩余的动力单元可以发挥出更高的效率，这样通过智能分配牵引传动系统的动力，使得列车动力系统效率最大化，从而达到降低能耗的效果。
[0054]
具体的，可以基于需求输出功率和列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定可去除功率；根据动力单元所包含的牵引电机的数量，以及牵引电机的额定功率确定动力单元的额定功率；根据可去除功率和动力单元的额定功率，确定动力单元的可关闭数量。
[0055]
具体实施时，动力单元的可关闭数量可以为可去除功率和动力单元的额定功率的
商值向下取整得到，则列车的动力单元的可关闭数量可以通过以下公式计算得到：
[0056][0057]
其中，所述n
unit_cut
为动力单元的可关闭数量，所述p
total
为所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，所述p
need
为所述需求输出功率，p
total
‑ꢀ
p
need
为可去除功率，所述n
unit
为所述动力单元所包含的牵引电机的数量，所述p
im
为所述牵引电机的额定功率，n
unit
·
p
im
为动力单元的额定功率，[]为向下取整符号。动力单元为动轴单元时，每个动力单元包括一个牵引电机，n
unit
为1；动力单元为转向架单元时，每个动力单元包括两个牵引电机，n
unit
为2；动力单元为动车单元时，每个动力单元包括四个牵引电机，n
unit
为4。
[0058]
s104，根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行。
[0059]
本技术实施例中，根据动力单元的可关闭数量，可以控制列车的运行，具体的，可以向列车的中央控制单元(ccu)发送动车单元的可关闭数量，以利用中央控制单元控制列车的运行。中央控制单元可以根据动车单元的可关闭数量，进行动力单元的投切，以关闭多余的动力单元。
[0060]
具体实施时，可以向列车的中央控制单元发送控车指令，控车指令可以包括动车单元的可关闭数量。控车指令中还可以包括所需牵引力，以使中央控制单元根据所需牵引力控制动力单元。在中央控制单元的工作过程中，其还可以向整车控制器发送实际牵引力。
[0061]
参考图2所示，为本技术实施例提供的一种动力控制系统的结构示意图，其中动力分配模块用于执行前述的动力控制方法，可以为整车控制器中的功能模块，ccu向动力分配模块发送实际牵引力fk和实时速度v，动力分配模块可以向ccu发送可关闭数量n
unit_cut
，ccu可以根据可关闭数量确定实际运行数量n
motor_num
或可关闭数量n
unit_cut
，并利用实际运行数量n
motor_num
或可关闭数量n
unit_cut
，结合所需牵引力控制动车单元。动车单元可以包括四个动轴单元，每个动轴单元包括一个牵引电机。
[0062]
本技术实施例提供了一种动力控制方法，获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力，根据实时速度和运行阻力，确定列车保持该实时速度所需的需求输出功率，基于需求输出功率以及列车在第一时刻的最大可输出功率，确定列车的动力单元的可关闭数量，动力单元可以为动轴、转向架或动车，这样可以根据动力单元的可关闭数量，控制列车的运行，由于动力单元的可关闭数量是根据列车的实时工况确定出的，因此该可关闭数量是针对实时工况的，在根据动力单元的可关闭数量关闭相应的动力单元后，剩余的动力单元可以发挥出更高的效率，这样通过智能分配牵引传动系统的动力，使得列车动力系统效率最大化，从而达到降低能耗的效果。
[0063]
基于以上一种动力控制方法，本技术实施例还提供了一种动力控制装置，参考图3所示，为本技术实施例提供的一种动力控制装置的结构框图，所述装置包括：
[0064]
工况获取单元110，用于获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力；
[0065]
需求功率确定单元120，用于根据所述实时速度和所述运行阻力，确定所述列车保持所述实时速度所需的需求输出功率；
[0066]
可关闭数量确定单元130，用于基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量；所述动力单元为动轴单元、转向架单元或动车单元；
[0067]
运行控制单元140，用于根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行。
[0068]
可选的，所述可关闭数量确定单元，包括：
[0069]
去去除功率确定单元，用于基于所述需求输出功率和所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定可去除功率；
[0070]
额定功率计算单元，用于根据所述动力单元所包含的牵引电机的数量，以及所述牵引电机的额定功率确定所述动力单元的额定功率；
[0071]
可关闭数量确定子单元，用于根据所述可去除功率和所述动力单元的额定功率，确定所述动力单元的可关闭数量。
[0072]
可选的，所述列车的动力单元的可关闭数量通过以下公式计算得到：
[0073][0074]
其中，所述n
unit_cut
为动力单元的可关闭数量，所述p
total
为所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，所述p
need
为所述需求输出功率，所述n
unit
为所述动力单元所包含的牵引电机的数量，所述p
im
为所述牵引电机的额定功率，[]为向下取整符号。
[0075]
可选的，所述动力单元为动轴单元时，每个所述动力单元包括一个牵引电机；所述动力单元为转向架单元时，每个所述动力单元包括两个牵引电机；所述动力单元为动车单元时，每个所述动力单元包括四个牵引电机。
[0076]
可选的，所述运行控制单元具体用于：
[0077]
向所述列车的中央控制单元发送所述动力单元的可关闭数量，以利用所述中央控制单元控制所述列车的运行。
[0078]
本技术实施例提供了一种动力控制装置，获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力，根据实时速度和运行阻力，确定列车保持该实时速度所需的需求输出功率，基于需求输出功率以及列车在第一时刻的最大可输出功率，确定列车的动力单元的可关闭数量，动力单元可以为动轴、转向架或动车，这样可以根据动力单元的可关闭数量，控制列车的运行，由于动力单元的可关闭数量是根据列车的实时工况确定出的，因此该可关闭数量是针对实时工况的，在根据动力单元的可关闭数量关闭相应的动力单元后，剩余的动力单元可以发挥出更高的效率，这样通过智能分配牵引传动系统的动力，使得列车动力系统效率最大化，从而达到降低能耗的效果。
[0079]
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本技术的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-onlymemory，rom)/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本技术各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0080]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的设备及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不
是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0081]
以上所述仅是本技术的优选实施方式，并非用于限定本技术的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种动力控制方法，其特征在于，包括：获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力；根据所述实时速度和所述运行阻力，确定所述列车保持所述实时速度所需的需求输出功率；基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量；所述动力单元为动轴单元、转向架单元或动车单元；根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量，包括：基于所述需求输出功率和所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定可去除功率；根据所述动力单元所包含的牵引电机的数量，以及所述牵引电机的额定功率确定所述动力单元的额定功率；根据所述可去除功率和所述动力单元的额定功率，确定所述动力单元的可关闭数量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述列车的动力单元的可关闭数量通过以下公式计算得到：其中，所述n
unit_cut
为动力单元的可关闭数量，所述p
total
为所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，所述p
need
为所述需求输出功率，所述n
unit
为所述动力单元所包含的牵引电机的数量，所述p
im
为所述牵引电机的额定功率，[]为向下取整符号。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述动力单元为动轴单元时，每个所述动力单元包括一个牵引电机；所述动力单元为转向架单元时，每个所述动力单元包括两个牵引电机；所述动力单元为动车单元时，每个所述动力单元包括四个牵引电机。5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行，包括：向所述列车的中央控制单元发送所述动力单元的可关闭数量，以利用所述中央控制单元控制所述列车的运行。6.一种动力控制装置，其特征在于，包括：工况获取单元，用于获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力；需求功率确定单元，用于根据所述实时速度和所述运行阻力，确定所述列车保持所述实时速度所需的需求输出功率；可关闭数量确定单元，用于基于所述需求输出功率以及所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，确定所述列车的动力单元的可关闭数量；所述动力单元为动轴单元、转向架单元或动车单元；运行控制单元，用于根据所述动力单元的可关闭数量，控制所述列车的运行。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述可关闭数量确定单元，包括：去去除功率确定单元，用于基于所述需求输出功率和所述列车在所述第一时刻的最大
可输出功率，确定可去除功率；额定功率计算单元，用于根据所述动力单元所包含的牵引电机的数量，以及所述牵引电机的额定功率确定所述动力单元的额定功率；可关闭数量确定子单元，用于根据所述可去除功率和所述动力单元的额定功率，确定所述动力单元的可关闭数量。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述列车的动力单元的可关闭数量通过以下公式计算得到：其中，所述n
unit_cut
为动力单元的可关闭数量，所述p
total
为所述列车在所述第一时刻的最大可输出功率，所述p
need
为所述需求输出功率，所述n
unit
为所述动力单元所包含的牵引电机的数量，所述p
im
为所述牵引电机的额定功率，[]为向下取整符号。9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述动力单元为动轴单元时，每个所述动力单元包括一个牵引电机；所述动力单元为转向架单元时，每个所述动力单元包括两个牵引电机；所述动力单元为动车单元时，每个所述动力单元包括四个牵引电机。10.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述运行控制单元具体用于：向所述列车的中央控制单元发送所述动力单元的可关闭数量，以利用所述中央控制单元控制所述列车的运行。

技术总结
本申请实施例公开了一种动力控制方法及装置，获取列车在第一时刻的实时速度和运行阻力，根据实时速度和运行阻力，确定列车保持该实时速度所需的需求输出功率，基于需求输出功率以及列车在第一时刻的最大可输出功率，确定列车的动力单元的可关闭数量，动力单元可以为动轴、转向架或动车，这样可以根据动力单元的可关闭数量，控制列车的运行，由于动力单元的可关闭数量是根据列车的实时工况确定出的，因此该可关闭数量是针对实时工况的，在根据动力单元的可关闭数量关闭相应的动力单元后，剩余的动力单元可以发挥出更高的效率，这样通过智能分配牵引传动系统的动力，使得列车动力系统效率最大化，从而达到降低能耗的效果。从而达到降低能耗的效果。从而达到降低能耗的效果。


技术研发人员：延娓娓 哈大雷 吴楠
受保护的技术使用者：中车长春轨道客车股份有限公司
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/1/17