[发明专利]基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统

权利要求书

1.一种基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统，其特征在于，包括依次相连的工况模型、列车模型、车轮模型、齿轮箱模型、电动机模型、逆变器、辅助负载和CAN总线，并且CAN总线的一端通过直流母线连接能量存储模型，另一端与能量管理策略模型连接，能量存储模型与能量管理策略模型连接，其中首先使用后向仿真的方式，按照能量流传输相反的方向，从所述工况模型到能量管理策略模型逐级计算出各级的需求量；然后使用前向仿真的方式，按照能量流传输方向，根据计算出的能量管理策略模型的需求量，从能量管理策略模型到工况模型逐级计算出各级的实际量；

将后向仿真中工况模型输出的需求车速与前向仿真中工况模型接收到的实际车速进行比较，若工况模型的实际车速小于需求车速，则表示是由于模型本身物理条件限制列车无法到达期望的需求车速；若工况模型的实际车速大于需求车速，则表示是由于模型环节设计出现问题所致。

2.根据权利要求1所述的基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统，其特征在于，在使用后向仿真的方式，按照能量流传输相反的方向，从所述工况模型到能量管理策略模型逐级计算出各级的需求量时，

工况模型，用于根据线路信息，基于目标距离-速度工况模型计算出需求车速；

列车模型，用根据所述需求车速计算出在牵引工况下的牵引力合力以及在制动工况下的制动力合力；

车轮模型，用于在轮胎滑动子系统的限制下，根据所述牵引力合力和制动力合力计算出齿轮箱的需求转矩和转速；

齿轮箱模型，用于根据所述齿轮箱的需求转矩和转速，计算出电动机的需求转矩和转速；

电动机模型，用于根据电动机的需求转矩和转速，计算出逆变器的需求功率；

逆变器，用于根据所述逆变器的需求功率计算出辅助负载的需求功率；

辅助负载，用于根据其需求功率，计算出能量存储模型的需求功率；

CAN总线，用于将所述能量存储模型的需求功率传输给直流母线，根据所述能量存储模型的需求功率计算出能量管理策略的需求功率并将所述能量管理策略的需求功率传输给能量管理策略模型；

直流母线，用于在接收到能量存储模型的需求功率后，在速率限制器约束下通过电池组测试系统测出其需求电压；

能量存储模型，用于在接收到所述需求电压后，将能量状态信息反馈给能量管理策略模型。

3.根据权利要求1所述的基于混合动力的虚拟轨道列车半实物仿真系统，其特征在于，在使用前向仿真的方式，按照能量流传输方向，根据计算出的能量管理策略模型的需求量，从能量管理策略模型到工况模型逐级计算出各级的实际量时，

能量管理策略模型，用于根据列车牵引运行的需求功率大小、有无接触网、车载ESS最大输入输出功率和车载ESS的工作状态，划分对应模式，通过不同模式下的功率分配计算出能量存储模型的需求功率，并根据所述能量存储模型提供的能量状态信息以及所述CAN总线提供的能量管理策略的需求功率，通过不同模式下的功率分配计算出所述CAN总线的第一实际功率，所述能量管理策略模型中对应模式为5个，分别为：有网牵引模式、低功率牵引模式、高功率牵引模式、低功率制动模式、高功率制动模式；

能量存储模型，用于将其需求功率传输给直流母线；

直流母线，用于在所述能量存储模型的限制下，根据所述能量存储模型的需求功率计算出CAN总线的第二实际功率；

CAN总线，用于根据所述能量管理策略模型提供的第一实际功率以及所述直流母线提供的第二实际功率，计算出辅助负载的实际功率；

辅助负载，用于根据其实际功率计算出逆变器输出给传动系统的实际电功率；

逆变器，用于根据实际电功率，在转换效率的限制下，计算出电动机模型的实际转矩和转速；

电动机模型，用于根据其实际转矩和转速，根据逆变器可用电动机输入功率在旋转探测器模型的限制，计算出齿轮箱模型中传动系统的转子的实际转矩和转速；

齿轮箱模型，用于根据齿轮箱模型中传送系统的转子的实际转矩和转速在传动系统的限制下，计算出车轮模型中轮轨系统的实际转矩和转速；

车轮模型，用于根据轮轨系统的实际转矩和转速在传动系统中对轮胎补片牵引力的影响，在刹车控制器的限制下，计算出列车模型的实际牵引力合力和制动力合力；

列车模型，用于根据其实际牵引力合力和制动力合力，通过列车速度计算器计算出列车的实际车速并传输给工况模型。