CN118753062A - 充电处理系统、方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供充电处理系统、方法以及装置，其中充电处理系统包括充电站及电力机车，电力机车包括储电车和牵引车，储电车包括储电模块及受电弓，牵引车包括多个电池包，牵引车连接于储电车；储电车用于确定储电车及牵引车的剩余电量，根据剩余电量及电力机车的待消耗电量，确定储电车及牵引车的充电信息，并基于充电信息向充电站发送充电指令；充电站用于响应于充电指令，通过受电弓对储电车和/或牵引车进行充电处理。本说明书实施例的电力机车通过设置储电车和牵引车，并根据储电车的储电模块及牵引车中各电池包的剩余电量确定电力机车需进行充电的情况下，通过充电站对其进行充电，以存储大量电能，从而满足电力机车的续航要求。

Description

充电处理系统、方法以及装置

技术领域

本说明书实施例涉及新能源技术领域，特别涉及一种充电处理系统。

背景技术

目前，许多煤炭、钢铁原材料、有色金属原材料、矿石等铁路运输仍保有数量可观的传统内燃机车用于小运转和调车作业，特别是在部分地区，铁路内燃机车仍是主力车型。

但由于内燃机车以不可再生化石燃料为燃料，且废气排放量大，噪声大，使用及维护费用高。随着国内外环保标准日益提高，能耗高、污染大的内燃机车也将难以满足实际的需求。具有零排放、高效率、低噪声、高智能化等优点的电力机车应运而生，电力机车通常由接触网提供电能，为了支持电力机车运行，需要沿铁路上空架设接触网，而电力机车上设置有受电弓，在机车行进过程中，受电弓需要保持连接接触网以获取列车行进需要的电能。然而，接触网的施工涉及到大量的基建工程和电缆耗材，同时接触网还需要定期维护，有较高的使用成本。若直接在机车上布设动力电池，则如何布置足够多的电池包是一个难题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供了一种充电处理系统。本说明书一个或者多个实施例同时涉及一种充电处理方法，一种充电处理装置，一种计算设备，一种计算机可读存储介质以及一种计算机程序，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

根据本说明书实施例的第一方面，提供了一种充电处理系统，包括：充电站及电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车；所述储电车，被配置为确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量，根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息，并基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；所述充电站，被配置为响应于所述充电指令，通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理。

可选地，所述储电车还被配置为：根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的放电信息，基于所述放电信息对所述储电车和/或所述牵引车进行放电处理。

可选地，所述放电信息包括放电优先级；

相应地，所述储电车还被配置为：在确定所述储电车的剩余电量小于等于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车的放电优先级低于所述牵引车的放电优先级；或者，在确定所述储电车的剩余电量大于预设电量阈值，所述牵引车的剩余电量小于等于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车的放电优先级高于所述牵引车的放电优先级。

根据本说明书实施例的第二方面，提供了一种充电处理方法，应用于电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车，所述方法包括：

确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量；根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息；基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；其中，所述受电弓用于与充电站接触，所述充电指令用于指示所述充电站通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理。

根据本说明书实施例的第三方面，提供了一种充电处理装置，应用于电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车，所述装置包括：

确定模块，被配置为确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量；

处理模块，被配置为根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息；

发送模块，被配置为基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；

其中，所述受电弓用于与充电站接触，所述充电指令用于指示所述充电站通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理。

根据本说明书实施例的第四方面，提供了一种计算设备，包括：

存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令实现任意一项所述充电处理方法的步骤。

根据本说明书实施例的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该指令被处理器执行时实现任意一项所述充电处理方法的步骤。

根据本说明书实施例的第六方面，提供了一种计算机程序，其中，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行上述充电处理方法的步骤。

本说明书一个实施例提供了充电处理系统，包括充电站及电力机车，电力机车包括储电车和牵引车，储电车包括储电模块及受电弓，牵引车包括多个电池包，牵引车连接于储电车；储电车用于确定储电车及牵引车的剩余电量，根据剩余电量及电力机车的待消耗电量，确定储电车及牵引车的充电信息，并基于充电信息向充电站发送充电指令；充电站用于响应于充电指令，通过受电弓对储电车和/或牵引车进行充电处理。本说明书实施例的电力机车通过设置储电车和牵引车，并根据储电车的储电模块及牵引车中各电池包的剩余电量确定电力机车需进行充电的情况下，通过充电站对其进行充电，以存储大量电能，从而满足电力机车的续航要求。

附图说明

图1是本说明书一个实施例提供的一种充电处理系统的架构图；

图2是本说明书一个实施例提供的电力机车中储能设备的局部结构的仰视示意图；

图3是本说明书一个实施例提供的电力机车中储能设备的底部框架上设置吊装配合机构的结构示意图；

图4是本说明书一个实施例提供的一种高压下电过程的流程图；

图5是本说明书一个实施例提供的一种充电处理方法的流程图；

图6是本说明书一个实施例提供的一种充电处理装置的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本说明书。但是本说明书能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本说明书内涵的情况下做类似推广，因此本说明书不受下面公开的具体实施的限制。

首先，对本说明书一个或多个实施例涉及的名词术语进行解释。

电池管理系统（Battery Management System，BMS）：俗之为电池保姆或电池管家，可用于智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

能量管理系统（Energy Management System，EMS）：一种集软硬件于一体的智能化系统，用于监控、控制和优化能源系统中的能量流动和能源消耗。它基于数据采集、分析和决策支持技术，能够实现实时监测能源设备的运行状态、能源消耗情况以及环境条件，从而实现对能源的高效管理和优化。

储能变流器（Power Conversion System，PCS）：又称双向储能逆变器，是储能系统与电网中间实现电能双向流动的核心部件，用作控制电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。

整车控制器（Vehicle control unit ，VCU)是新能源车的中央控制单元，也是整个控制系统的核心。它的重要作用是采集各种信号，实现对新能源电动车的电动机和电子设备的控制。

热管理系统（Thermal Management System，TMS）：负责控制和调节各个部件的温度，使其工作在最佳温区间，保障电动汽车的安全性和性能。

Map：是一个接口，其定义的集合又称查找表，即MAP表，用于存储“key-value”映射对，key可以看成是value的索引。

荷电状态（State of Charge，SOC）：用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示；其取值范围为0~1，当“SOC=0”时表示电池放电完全，当“SOC=1”时表示电池完全充满。

直流-直流转换器（DC-to-DC converter）也称为DC-DC转换器，是电能转换的电路或是机电设备，可以将直流（DC）电源转换为不同电压的直流（或近似直流）电源。

在本说明书中，提供了一种充电处理系统，本说明书同时涉及一种充电处理方法，一种充电处理装置，一种计算设备，一种计算机可读存储介质，以及一种计算机程序，在下面的实施例中逐一进行详细说明。

图1示出了根据本说明书一个实施例提供的一种充电处理系统的架构图，具体包括充电站110及电力机车120，所述电力机车120包括储电车1201和牵引车1202，所述储电车1201包括储电模块及受电弓，所述牵引车1202包括多个电池包，所述牵引车1202连接于所述储电车1201；

所述储电车1201，被配置为确定所述储电车1201及所述牵引车1202的剩余电量，根据所述剩余电量及所述电力机车120的待消耗电量，确定所述储电车1201及所述牵引车1202的充电信息，并基于所述充电信息向所述充电站110发送充电指令；

所述充电站110，被配置为响应于所述充电指令，通过所述受电弓对所述储电车1201和/或所述牵引车1202进行充电处理。

具体的，本说明书实施例提供的电力机车120的示意图如图1所示，车头即为储电车1201，储电车1201连接有牵引车1202，牵引车1202由板车及板车上装载的集装箱构成，集装箱内装有多个电池包。储电车1201和板车可进行物理连接，例如通过挂钩连接，而储电车1201与电池包可进行电连接，例如通过电缆连接，以实现储电车1201与牵引车1202之间的电通信。实际应用中，储电车1201的储电模块和牵引车1202中的电池包均可作为电力机车120的动力源，为电力机车120提供动力。其中，储电模块可以是蓄电池，电池包可以是由锂电池组成。

另外，充电站110可设于电力机车120途径路线的两侧，以供电力机车120在行驶途中，途经充电站110时进行停车充电，充电站110的设置位置以及数量可根据实际需求确定，在此不做限制。此外，牵引车1202的另一端还可连接载货车1203，载货车1203同样由板车和集装箱构成，与牵引车1202的区别在于，载货车1203的集装箱用于装载货物。

储电车1201上方设有受电弓，在电力机车120需通过充电站110进行充电时，可控制受电弓升弓，从而与充电站110接触，充电站110通过受电弓对电力机车120充电；充电完成后，控制受电弓降弓即可。

此外，储电车1201中包含储能系统，该储能系统包括储电模块、BMS、PCS、 EMS及其他电气设备等；在储能系统中，储电模块将状态信息反馈给BMS，BMS将其共享给EMS和PCS；EMS根据优化及调度决策将控制信息下发至PCS与BMS，控制储电模块完成充放电等。BMS担任感知角色，主要负责储电模块的监测、评估、保护以及均衡等； EMS担任决策角色，主要负责数据采集、网络监控和能量调度等； PCS担任执行角色，主要功能为控制储能模块的充电和放电过程，进行交直流的变换。

基于此，电力机车120在行驶过程中，储电车1201可通过储能系统确定储电车1201及牵引车1202的剩余电量，即确定储电模块及多个电池包的剩余电量，然后可根据剩余电量及电力机车120的待消耗电量，确定储电车1201及牵引车1202的充电信息，该充电信息包括但不限于待充电电量、充电优先级、充电电流和/或充电电压等，具体即确定储电车1201和牵引车1202的待充电电量、充电优先级以及充电电流电压等信息；确定完成后，待电力机车120行驶至充电站110，即可基于充电信息向充电站110发送充电指令，并控制受电弓升弓，使得受电弓与充电站110接触，从而使得充电站110通过受电弓对储电车1201和/或牵引车1202进行充电。

在一种可选的实施方式中，储电车1201还被配置为：在根据所述剩余电量及所述待消耗电量确定所述储电车1201和/或所述牵引车1202处于待充电状态，并在检测到所述储电车1201行驶至目标区域的情况下，控制所述受电弓升弓，使得所述受电弓与所述充电站110接触。

具体的，在确定储电车1201及牵引车1202的剩余电量后，还可通过剩余电量及待消耗电量确定电力机车120是否需要充电，若是，则在电力机车120到达充电站110，并在检测到储电车1201行驶至充电站110的目标区域的情况下，控制受电弓升弓，使得受电弓与充电站110接触，从而进行充电。其中，目标区域即能够满足受电弓与充电站110接触的行驶区域。

实际应用中，可将剩余电量与待消耗电量进行比对，若储电车1201的剩余电量与牵引车1202的剩余电量总和大于待消耗电量，则可确定电力机车120无需充电；反之，若储电车1201的剩余电量与牵引车1202的剩余电量总和小于等于待消耗电量，则可确定电力机车120需要进行充电，这种情况下，电力机车120行驶至目标区域后，即可停车充电。

在一种可选的实施方式中，储电车1201还被配置为：确定所述储电车1201的当前位置，根据所述当前位置确定所述储电车1201及所述储电车1201的目标行驶位置之间的目标路线，并根据所述目标路线对应的待行驶距离、环境参数、储能模块的属性信息、所述多个电池包的属性信息和/或所述动力机车的负载设备信息，确定所述电力机车120的待消耗电量。

具体的，待行驶距离即可以是目标路线对应的里程；环境参数可以是环境温度；储能模块的属性信息可以是储能电池的能量密度；电池包的属性信息同样可以是电池包中各电池的能量密度；动力机车的负载设备信息可以是动力机车的车辆重量等；目标行驶位置即目的地。

电力机车120的待消耗电量可根据电力机车120当前位置至目的地之间的里程、电力机车120所行驶环境的环境温度、储能模块的电池能量密度、电池包中电池的能量密度和/或动力机车的车辆重量等来综合确定。

因此，可先确定储电车1201的当前位置（即电力机车120的当前位置），并在当前位置至目标行驶位置之间存在至少两条可行使路线的情况下，可根据当前位置确定储电车1201由当前位置行驶至目标行驶位置的目标路线，其中，目标路线是至少两条可行使路线之一；然后根据目标路线对应的里程、环境温度、储能模块的电池能量密度、电池包中电池的能量密度和/或动力机车的车辆重量等综合确定电力机车120的待消耗电量。另外，若当前位置至目标行驶位置之间仅存在一条可行使路线的情况下，则将该路线确定为目标路线。

在另一种可选的实施方式中，储电车1201还被配置为：确定所述储电车1201的当前位置，根据所述当前位置确定所述储电车1201及下一充电站110之间的目标行驶路线，并根据所述目标行驶路线对应的待行驶距离、环境参数、储能模块的属性信息、所述多个电池包的属性信息和/或所述动力机车的负载设备信息，确定所述电力机车120的待消耗电量。

具体的，如前所述，待行驶距离即可以是目标行驶路线对应的里程；环境参数可以是环境温度；储能模块的属性信息可以是储能电池的能量密度；电池包的属性信息同样可以是电池包中各电池的能量密度；动力机车的负载设备信息可以是动力机车的车辆重量等。

本实施方式中，电力机车120即将到达的充电站110作为当前充电站，电力机车120通过当前充电站后，途径的下一个充电站即作为下一充电站。

电力机车120的待消耗电量可根据电力机车120当前位置至下一充电站之间的里程、电力机车120所行驶环境的环境温度、储能模块的电池能量密度、电池包中电池的能量密度和/或动力机车的车辆重量等来综合确定。

因此，可先确定储电车1201的当前位置（即电力机车120的当前位置），并在当前位置至下一充电站之间存在至少两条可行使路线的情况下，可根据当前位置确定储电车1201由当前位置行驶至下一充电站的目标行驶路线，其中，目标行驶路线是至少两条可行使路线之一；然后根据目标行驶路线对应的里程、环境温度、储能模块的电池能量密度、电池包中电池的能量密度和/或动力机车的车辆重量等综合确定电力机车120的待消耗电量。若根据待消耗电量及剩余电量确定需要进行充电，则可在当前充电站进行充电。

另外，若当前位置至下一充电站之间仅存在一条可行使路线的情况下，则将该路线确定为目标行驶路线。

前述两种实施方式中，一种实施方式是通过目标行驶位置确定待消耗电量，另一种是通过下一充电站的位置确定待消耗电量。实际应用中，可根据实际需求确定使用两种中的任意一种，例如，若电力机车120途经当前充电站后，行驶较短的距离即可到达目标行驶位置，且当前充电站与目标行驶位置之间未设有充电站，那这种情况下即可选择通过目标行驶位置确定待消耗电量，具体可根据实际需求进行选择，在此不做限制。

在一种可选的实施方式中，储电车1201还被配置为：在确定所述储电车1201的剩余电量小于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车1201的充电优先级高于所述牵引车1202的充电优先级，并根据所述待消耗电量及所述储电车1201和所述牵引车1202的剩余电量，确定所述储电车1201及所述牵引车1202的待充电电量；或者，

在确定所述储电车1201的剩余电量大于等于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车1201的充电优先级低于所述牵引车1202的充电优先级，并根据所述待消耗电量及所述储电车1201和所述牵引车1202的剩余电量，确定所述储电车1201及所述牵引车1202的待充电电量。

具体的，如前所述，充电信息中包括充电优先级，并且由于在实际应用中，通常是由储电车1201中的储电模块作为电力机车120的主动力电源，牵引车1202中的电池包作为辅助动力电源，因此，在确定储电车1201和牵引车1202的充电优先级时，可先确定储电模块及电池包的剩余电量，并在确定储电车1201的剩余电量小于预设电量阈值的情况下，设置储电车1201的充电优先级高于牵引车1202的充电优先级，即在储电车1201的电量不充足的情况下，优先为储电车1201进行充电，然后可根据待消耗电量及储电车1201和牵引车1202的剩余电量，确定储电车1201及牵引车1202的待充电电量。

或者，在确定储电车1201的剩余电量大于等于预设电量阈值的情况下，设置储电车1201的充电优先级低于牵引车1202的充电优先级，即在储电车1201的剩余电量相对充足的情况下，优先为牵引车1202进行充电，并根据待消耗电量及储电车1201和牵引车1202的剩余电量，确定储电车1201及牵引车1202的待充电电量。

实际应用中，储电车1201剩余电量对应的预设电量阈值与牵引车1202剩余电量对应的预设电量阈值可以相同，也可以不同，预设电量阈值的大小具体可根据实际需求进行设置，在此不做限制。

在一种可选的实施方式中，储电车1201还被配置为：在确定电池管理系统接收到允许所述储电车1201充电的充电报文的情况下，通过所述电池管理系统控制所述储电车1201中的各断路器处于第一目标状态；

在检测到所述储能模块包含的电池簇中目标单体电池的电压达到预设电压阈值的情况下，向所述充电站110发送停止充电指令，并在检测到所述储电车1201的充电电流小于预设电流阈值的情况下，将目标断路器调整至第二目标状态，并生成所述储电车1201充电结束的报文。

具体的，在储电车1201的正常充电流程中，首先确认储能系统处于放电模式，并且经过检测未发现目标类型故障的情况下，当车头三级BMS监测到整车发送的允许车头充电报文时，系统将检查断路器2、3的断开状态是否已使能；若未使能，则需先执行断开操作并确保其处于使能状态；随后，车头三级BMS将控制断路器1、5保持闭合状态并使其处于使能模式，在保持5秒的稳定状态后，车头三级BMS将控制断路器4闭合并使其进入使能模式；此时，车头三级BMS将按照预设的MAP表向PCS发送电池充电需求。

在充电过程中，一旦达到TMS的工作条件，系统将正常发送指令以启动TMS。同时，系统将持续监测电池的最高单体电压，若其达到3.65V并持续3秒，则判定为有效状态。若此条件不满足，系统将返回上一步并重新判断。一旦判定有效，车头三级BMS将向PCS发送允许电流为0的指令，随后检查充电电流是否小于或等于5A。若不满足此条件，系统将延时15秒后再进行判断。一旦充电电流满足要求，车头三级BMS将断开断路器4，标志着充电过程的结束。最后，系统将修正总SOC至100%，并向整车发送充电结束报文以确认整个充电流程的完成。

本说明书实施例提供的BMS控制端口定义表如表1所示。

另一种可选的实施方式中，储电车1201还被配置为：在未接收到所述充电站110返回的通信报文，并检测到所述储电模块的温度低于预设温度阈值的情况下，启动热管理系统，并调整所述热管理系统至制热模式；在检测到所述储电模块的温度满足预设条件的情况下，关闭所述热管理系统。

具体的，在储电车1201的极限充电流程中，面对极限低温环境，若车头无法上高压，系统会首先验证电池温度是否低于或等于0℃，同时确认VCU已接收到受电弓处于已升弓状态，且车头三级BMS未能与PCS建立通讯。一旦这些条件满足，车头三级BMS会立即向VCU发送充电极限低温状态，并同时确保纯加热指令对VCU有效。随后，车头三级BMS将控制车头断路器进行相应操作，确保断路器1、4闭合而断路器2、3断开。接下来， 二级BMS将基于各电池簇的温度信息，向各TMS发送上高压请求和制热模式请求。系统会核查这些请求是否得到TMS的正确反馈，若未通过则回溯至上一流程。若请求通过验证，车头三级BMS将通知VCU纯加热模式已有效启动。随后，系统会持续监测电池温度，直至电池最低温度超过0℃且最高温度高于5℃，此时车头三级BMS将确认纯加热已完成，并通知VCU。最后，二级 BMS将发送指令至各TMS，使其进入关机模式，标志着整个极限充电流程的安全结束。接着即可进入上述实施方式所述的正常充电流程。

在一种可选的实施方式中，所述储电车1201还被配置为：在确定电池管理系统接收到允许所述牵引车1202充电的充电报文的情况下，通过所述电池管理系统控制所述储电车1201中的各断路器处于第三目标状态；

在检测到所述多个电池包中各电池簇包含的目标单体电池的电压达到预设电压阈值的情况下，生成所述储电车1201充电结束的报文，并将所述报文发送至机车控制器，在接收到所述机车控制器发送的停止充电指令，并在检测到所述牵引车1202的充电电流小于预设电流阈值的情况下，将目标断路器调整至第四目标状态。

具体的，在牵引车1202的正常充电流程中，系统处于放电模式时，若确认无目标类型故障，并且各车头三级BMS检测到整车已发送允许牵引车1202充电的报文，车头三级BMS将检查断路器1是否已断开且处于使能状态。若不满足条件，将先执行断路器1的断开使能操作。5秒后，车头三级BMS将控制断路器2、3、5闭合使能，随后再过5秒，车头三级BMS将控制断路器4闭合使能。之后，根据预设的MAP表，系统将向EMS发送各簇电池的充电需求、PCS启动指令，并设置放电允许电流为0。当二级BMS确认EMS已写入变频器启动状态且支路DC已投入后，车头三级BMS将发送牵引车1202充电MAP至PCS。EMS将根据获取的各簇电池充电信息自适应地控制DCDC充电功率。在充电阶段，若某簇电池单体电压超过3.67V并持续10秒，且二级BMS已发送该簇允许充电电流为0的指令至EMS，5秒后系统将允许二级BMS强制切断该簇继电器，并上报该簇单体电压过高的三级故障。在强制切断簇级继电器后，系统不允许在低压电未断开的情况下重新吸合继电器，仅允许在系统重新上电后操作。当某簇电池最高单体电压达到3.65V并持续3秒时，该簇的SOC将被标定为100%，并向车头三级BMS反馈满充状态。车头三级BMS将实时更新该簇的充电允许电流和充电允许功率为0，并通知EMS。待所有牵引车1202簇级充满电后，系统将修正总SOC为100%，并向整车发送列车充电结束报文。在收到VCU发送的列车停止充电指令后，系统将每隔15秒判定一次充电电流，直到其降至5A以下。此时，车头三级BMS将断开断路器4，标志着整个充电流程结束。

另外，在牵引车1202的极限充电流程中，当系统处于极限低温环境，集装箱因电池温度低于或等于0℃而无法上高压时，若检测到VCU发送的受电弓处于已升弓状态的信息，且车头三级BMS未收到PCS通讯报文，二级BMS将发送充电极限低温信息至VCU，并请求纯加热模式。在此模式下，车头三级BMS将使能断路器2、3、4闭合，并断开断路器1的使能。二级BMS将基于各簇电池温度向各TMS发送上高压请求和制热模式请求。待各TMS反馈制热模式有效后，车头三级BMS将确认纯加热模式启动，并向VCU发送纯加热模式有效的信号。当集装箱电池 大于0℃且 大于5℃时，车头三级BMS将发送纯加热已完成信号至VCU，随后二级BMS将指令各簇TMS进入关机模式。接着进入牵引车1202的正常充电流程。

在一种可选的实施方式中，所述储电车1201还被配置为：根据所述剩余电量及所述电力机车120的待消耗电量，确定所述储电车1201及所述牵引车1202的放电信息，基于所述放电信息对所述储电车1201和/或所述牵引车1202进行放电处理。

其中，所述放电信息包括放电优先级；

相应地，所述储电车1201还被配置为：在确定所述储电车1201的剩余电量小于等于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车1201的放电优先级低于所述牵引车1202的放电优先级；或者，

在确定所述储电车1201的剩余电量大于预设电量阈值，所述牵引车1202的剩余电量小于等于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车1201的放电优先级高于所述牵引车1202的放电优先级。

具体的，在电力机车120行驶过程中，由于储电车1201的储电模块和牵引车1202的电池包均可作为动力源，但由于储电模块还需用于车辆自身的照明、应急等进行使用，需要保留一定电量；因此，在储电模块和电池包的使用过程中，可先根据其剩余电量及电力机车120的待消耗电量，确定储电车1201及牵引车1202的放电信息，并基于放电信息对储电车1201和/或牵引车1202进行放电处理，即基于放电信息对储电车1201的储电模块和/或牵引车1202的电池包进行使用。

在放电信息包括放电优先级的情况下，即可根据储电模块和电池包的剩余电量及电力机车120的待消耗电量，确定储电模块和电池包的放电优先级，即使用优先级；其中，在确定储电车1201中储电模块的剩余电量小于等于预设电量阈值，即储电模块的电量不充足的情况下，设置储电模块的放电优先级低于牵引车1202中电池包的放电优先级，优先使用电池包进行放电。

或者，在确定储电车1201中储电模块的剩余电量大于预设电量阈值，牵引车1202中电池包的剩余电量小于等于预设电量阈值，即储电模块电量相对充足，而电池包的电量不充足的情况下，设置储电车1201的放电优先级高于牵引车1202的放电优先级，优先使用储电模块进行放电。

同样的，本实施方式中，储电车1201剩余电量对应的预设电量阈值与牵引车1202剩余电量对应的预设电量阈值可以相同，也可以不同，预设电量阈值的大小具体可根据实际需求进行设置，在此不做限制。

放电过程中，若发送给整车的是一个允许的电流值，可参照如下策略：

由三级BMS向VCU发送最高限值功率，通过“I持续”和“I峰值”进行切换，由此限制整车的持续输出功率，以防电源系统持续高倍率放电，具体过程如下：

最大放电电流限值发送峰值放电电流值，判断放电电流＞持续放电电流值，持续60S后，由当前电流值0.1C/S速率下降至持续放电电流值；

持续按照持续放电电流值发送放电最大电流允许值；

当实际放电电流低于0.8持续放电电流值且持续60s时，释放至峰值放电电流值（不做平滑处理）；

最大脉冲放电电流发送峰值放电电流值，判断实际放电电流＞持续放电电流值且持续60S后，由当前电流值0.1C/S速率下降至持续放电电流值。

按照上述步骤进行循环。

注：

（1）此限流策略主要是根据SOP表；与BMS保护参数阀值不冲突，两个限流策略都计算，上报给整车的取较小值；

（2）报文中的放电允许功率为SOP表中电流当前电池电压；

充电的允许值转换策略与放电相同。

在另一种可选的实施方式中，参见图2和图3所示，本说明书实施例提供方便吊装的储能设备，其包括：集装箱211和吊装配合机构219。集装箱211具有空腔，空腔内设置有电池包、高压箱、DC-DC转换器和汇流柜，电池包电连接于高压箱，高压箱电连接于DC-DC转换器，汇流柜电连接于DC-DC转换器。吊装配合机构219包括固定部2191和活动部2192，固定部2191固定设置于集装箱211，活动部2192可活动地连接于固定部2191，吊装配合机构219具有收纳状态和使用状态，在使用状态下，活动部2192伸出固定部2191，活动部2192用于连接吊装设备，在收纳状态下，活动部2192缩回至固定部2191内，避免活动部2192和外部结构干涉。

本说明书实施例的方便吊装的储能设备设置了吊装配合机构219，可以和吊装设备连接配合，方便了集装箱211整体拆装，提高了装配效率。吊装设备可以具有套环，套设于伸出的活动部2192上即可。

在一些可能的实施方案中，集装箱211包括顶部框架和底部框架2111，顶部框架和底部框架2111之间形成空腔，吊装配合机构219的固定部2191设置于底部框架2111。

吊装配合机构219设置于底部框架2111上，吊装设备直接连接于底部框架2111上的吊装配合机构219，提高了吊装作业的稳定性和安全性。

在一些可能的实施方案中，活动部2192的活动方向平行于底部框架2111的宽度方向，在使用状态下，活动部2192沿底部框架2111的宽度方向伸出底部框架2111，在收纳状态下，活动部2192缩回至底部框架2111一侧。活动部2192沿底部框架2111的宽度方向伸出，可方便与吊装设备上的相应结构连接。底部框架2111上可以设置多个吊装配合机构219，各吊装配合机构219分别设置于底部框架2111沿宽度方向的两侧，底部框架2111同一侧的各吊装配合机构219沿底部框架2111的长度方向依次设置。通过设置多个吊装配合机构219，可增加底部框架2111和吊装设备的连接部位，提升了吊装设备和底部框架2111连接结构稳定性，且多个吊装配合机构219的设置，利于集装箱211均匀受力，集装箱211姿态保持稳定，不易歪斜。

在一些可能的实施方案中，底部框架2111包括多个结构梁21111，各结构梁21111沿底部框架2111的长度方向依次设置，各结构梁21111均沿框架的宽度方向延伸，固定部2191位于各结构梁21111之间，且固定连接于结构梁21111。

各吊装配合机构219分别设置于相邻的两个结构梁21111之间形成的空间内，不占用底部框架2111额外的空间。本说明书实施例充分利用底部框架2111，根据底部框架2111的结构特点适应性设计了吊装配合机构219的装配结构。结构梁21111结构强度高，固定部2191直接连接于结构梁21111上，结构强度高，吊装配合机构219使用寿命长。

在一些可能的实施方案中，底部框架2111包括若干连接件21112，连接件21112位于相邻的两个结构梁21111之间，且连接件21112分别焊接于两个结构梁21111和位于两个结构梁21111之间的固定部2191。连接件21112可以为金属结构，可以为金属板或金属块，连接件21112分别焊接于两侧的结构梁21111和中间的固定部2191上，将三者连接为一体结构。

其中，当固定部2191为圆柱状时，连接件21112可以设置圆形的避让孔，避让孔可以套设于固定部2191上，且避让孔内端面贴合且焊接于固定部2191的表面。

在一些可能的实施方案中，底部框架2111可以包括两根侧主粱21113，两根侧主梁21113间隔设置，各结构梁21111均位于两根侧主梁21113之间，且结构梁21111两端分别连接于两根侧主梁21113，侧主梁21113具有沿底部框架2111的宽度方向延伸的贯通孔，固定部2191穿设于贯通孔。固定部2191可以为圆筒体，固定部2191具有滑槽，滑槽沿垂直侧主梁21113的方向延伸，滑槽限定了活动部2192的活动方向。

在一些可能的实施方案中，固定部2191具有贯通的滑槽，活动部2192贯穿滑槽设置，活动部2192两端分别设置有法兰部21921，法兰部21921的外径大于滑槽的内径。活动部2192两端设置法兰部21921，从而限制了活动部2192的滑动范围，避免活动部2192整体滑动脱离固定部2191。

在一些可能的实施方案中，活动部2192位于底部框架2111外侧的法兰部21921上设置连接孔，限位件能一端穿过连接孔连接于固定部2191或集装箱211的底部框架2111上，另一端限位于法兰部21921上。限位件可以包括帽体和螺杆，螺杆穿过连接孔螺纹连接于固定部2191或集装箱211上设置的螺纹槽，帽体则限位于法兰部21921上，从而将活动部2192位置固定，防止活动部2192意外滑出和外部结构发生磕碰。

此外，本说明书实施例提供的储电车1201（车头）高压上电的过程如下：

机车系统首先进入自检状态，状态良好后会接受唤醒信号（KEY_ON）开关指令。一旦检测到VCU发送车头与牵引车1202下高压的指令，系统将立即采取安全措施，不允许任何系统上高压，簇继电器保持禁用状态，并启用断路器断开功能。

机车车头三级BMS在检测到KEY_ON后，同时二级BMS也检测到唤醒信号，此时二三级BMS进入唤醒状态。三级BMS首先确保断路器断开引脚处于使能状态，接着根据预设的故障阈值表开始实时自检，状态检测正常后与及车各系统建立通讯。

收到VCU发送的车头辅助设施上电指令后，系统会进行电池簇级健康状态检查。如果任何电池簇存在三级故障，或者簇间压差超过或等于30V（预设安全阈值），系统将立即报告故障并禁止簇级上电。如果所有簇均无故障且簇间压差在安全范围内，系统将允许电池簇级BMS进行高压上电操作。

进入二级主控控制逻辑阶段，三级BMS会发送指令，指定最低电压簇进行高压上电。接收到上高压指令的簇的二级主控会依次执行以下操作：首先吸合主负继电器，接着吸合预充继电器，并在预充1秒后吸合主正继电器。之后，在0.5秒后断开预充继电器，并发送上电完成报文。

三级BMS在接收到上电完成报文后，会进一步验证是否已收到VCU的车头辅助设施上电指令，并确认断路器2和3是否已处于断开使能状态。在确保所有条件满足后，三级主控将吸合主回路直流侧的断路器1，并随后吸合主回路放电端的断路器5。如果断路器5未能正确吸合，系统将报告故障；若成功吸合，则高压上电完成，并向整车发送高压闭合报文，标志着机车车头上电流程结束。

本说明书实施例提供的储电车1201（车头）高压下电的过程如下：

高压下电的基础是整个流程是簇级已上高压状态，包含两种情况：“车头仅辅助设备上高压”和“车头系统已上高压状态”。

一、车头仅辅助设备上高压

本说明书实施例提供的一种高压下电过程的流程图如图4所示。具体包括以下步骤。

步骤402：车头辅助设备下电信号（连续3次）或者KEY_ON消失。

步骤404：二级主控发送水冷停机指令。

步骤406：BMS判断回路总电流是否小于等于20A。

具体的，若是，则执行步骤408；若否，则执行步骤410。

步骤408：100ms使能二级BMS高压下电。

步骤410：延时15s。

步骤410执行完后，继续执行步骤408。

步骤412：断开簇内总继电器（先总正继电器100ms后总负继电器），所有簇可以同时切断。

步骤414：高压下电结束，发送高压断开报文至整车。

步骤416：簇级产生三级故障。

步骤418：BMS发送请求车头下电指令。

从BMS请求下电开始计时，持续60s后未收到VCU下电指令，三级BMS则继续执行步骤404。

其中，步骤416至步骤418与步骤402并列执行，步骤418执行完成后，继续执行步骤404。

具体的，在簇级发生三级故障时，BMS会立即发送车头下电请求指令。若BMS发出请求后60秒内未收到VCU的下电指令，系统将自动继续执行下电流程。此时，若车头辅助设备连续三次发出下电信号或KEY_ON信号消失，二级主控将接收到这些信号并立即发送水冷停机指令。随后，BMS将检测回路总电流，若电流大于20A，则系统会延时15秒执行下电操作；若电流不超过20A，系统将在100毫秒内使能二级BMS进行高压下电，并依次断开簇内的总正继电器（先断开）和总负继电器。所有簇将同步完成高压下电，并发送高压断开报文至整车，标志着整个下电流程结束。

二、车头系统已上高压状态

同样，在簇级发生三级故障后，BMS会发送车头下电请求指令。若60秒内未收到VCU的响应，系统将发送车头预备下高压信号至二级主控，后者随即发出水冷停机指令。接着，系统将等待满足下电条件，即车头下电和辅助电源下电命令被连续接收三次以上或三级唤醒信号消失。若这些条件未满足，系统将延时10秒。一旦条件满足，BMS将再次检测回路总电流，根据电流大小决定是否延时。随后，车头三级BMS将首先断开汇流柜的负载端断路器5，再过100毫秒后断开直流侧断路器1。紧接着，二级BMS将在100毫秒内使能高压下电，并断开簇内的总正继电器和总负继电器（先断开总正后断开总负）。所有簇将同步完成高压下电，并发送高压断开报文至整车，整个下电流程至此结束。

另外，本说明书实施例还可通过传感器网络获取上下电控制环境数据和高压系统状态数据，综合分析得到电力机车的电池异常干扰度指数，并根据电力机车的电池异常干扰度指数，处理得到电池簇异常程度评估阈值，对电力机车的各电池单元异常状态数据进行监测，综合分析得到电力机车的电池簇异常程度评估值，将电力机车的电池簇异常程度评估值与电池簇异常程度评估阈值进行比对，若电力机车的电池簇异常程度评估值大于电池簇异常程度评估阈值，则对电力机车进行下电控制。

具体地，综合分析得到电力机车的电池异常干扰度指数，具体分析过程为：部署若干环境监测点，采集各环境监测点的环境温度、环境湿度和环境气压，并从电力机车数据库中获取参照适宜环境温度、参照适宜环境湿度和参照适宜环境气压，经处理得到上下电控制环境异常评估值。

在一个具体的实施例中，从电力机车数据库中获取设定的环境温度、环境湿度和环境气压对应的环境异常评估影响因子，并从电力机车数据库中提取允许偏差环境温度、允许偏差环境湿度和允许偏差环境气压，综合分析得到上下电控制环境异常评估值，具体数值表达式为：

式中，表示上下电控制环境异常评估值，表示第j个环境监测点的环境温度，表示第j个环境监测点的环境湿度， 表示第j个环境监测点的环境气压，表示参照适宜环境温度，表示参照适宜环境湿度，表示参照适宜环境气压，表示允许偏差环境温度，表示允许偏差环境湿度，表示允许偏差环境气压，表示设定的环境温度对应的环境异常评估影响因子，表示设定的环境湿度对应的环境异常评估影响因子，表示设定的环境气压对应的环境异常评估影响因子，j表示各环境监测点的编号，j=1,2,3,...,m，m表示环境监测点的总数。

应理解的是，本实施例中环境温度、环境湿度和环境气压对应的环境异常评估影响因子的取值范围为0到1之间，可以通过历史环境数据建立环境温度、环境湿度和环境气压与对应环境异常评估影响因子的映射集，根据实时监测得到的环境温度、环境湿度和环境气压，通过映射集获取环境温度、环境湿度和环境气压对应的环境异常评估影响因子。

在一个具体的实施例中，上下电控制环境异常评估值用于量化评估上下电控制环境的异常程度，为上下电控制提供数据依据。上下电控制环境异常评估值与环境温度、环境湿度和环境气压相关，环境温度、环境湿度和环境气压越偏离对应的参照适宜指标，上下电控制环境异常评估值越大，表明上下电控制环境越异常。

应理解的是，本实施例中通过部署环境监测点对上下电控制环境数据进行监测。上下电控制是指对电力机车高压电气系统进行开启（上电）和关闭（下电）的过程管理，这一过程涉及到车辆多个高压组件的有序通电和断电，确保操作的安全性和效率。

上电过程是指启动整个电气系统，确保各个子系统按预定顺序依次激活，为车辆运行做好准备，包括唤醒BMS以监控电池状态，激活MCU（Microcontroller Unit，即微控制器）控制电机，以及通过预充电电路安全地闭合高压接触器，使高压电池能够向车辆的高压系统供电。

下电过程是指系统关闭的控制流程，包括逐步关闭高压负载、断开高压电源，进行必要的安全检查和能量释放，最终使整个高压系统安全进入非工作状态。

本实施例中上下电控制环境数据会对上下电控制产生直接影响，通过对上下电控制环境数据进行监测，有助于综合提升系统安全与效率，确保所有操作都在适宜的环境条件下进行，预防因环境极端而引发的安全隐患。此外，环境监测数据还能优化电池管理策略，根据实时环境调整充放电过程，避免电池在极端环境下过度充放电，不仅可以提升充放电效率，减少能耗，还有助于维护电池健康，延长电池使用寿命。上下电控制环境数据可以作为预测性维护的一部分，通过分析环境条件与电池性能衰退的关系，提前识别潜在问题，及时进行维护干预，减少故障发生。

应理解的是，本实施例中通过温度传感器对环境温度进行监测。环境温度是影响电池性能的最关键因素之一，过高或过低的温度都会对电池产生不利影响。高温可能导致电池内部化学反应加速，造成电池容量衰减加快、内阻增加，甚至有热失控的风险。低温则会减缓电池内部化学反应速率，降低电池的放电能力和效率，增加内阻，缩短续航里程。

应理解的是，本实施例中通过湿度传感器对环境湿度进行监测。高湿度环境可能引起电池外壳腐蚀，影响电池密封性，增加漏电风险，还可能促进某些电池材料与水分发生不良化学反应，影响电池安全和寿命。低湿度环境中，空气干燥，容易导致静电荷积累。在电气设备和电子元件上，静电放电可能会干扰敏感电路，引起假信号，甚至损坏半导体器件，影响上下电控制系统的正常运作和稳定性。

应理解的是，本实施例中通过气压传感器对环境气压进行监测。在极端的高低气压环境下，电池的密封性面临考验，可能影响电池内部气体平衡，从而影响电池性能和安全性。例如，高压环境下电池内部压力可能增加，而低压环境则可能促使电池内部水分逸出，影响电池化学稳定性。

部署若干时间监测点，采集高压系统在各时间监测点的实际电压和实际电流，并从电力机车数据库中获取高压系统参照标准电流，经处理得到高压系统状态异常评估值。

在一个具体的实施例中，从电力机车数据库中获取设定的电压和电流对应的高压系统状态异常影响因子，并从电力机车数据库中提取高压系统允许偏差电流，综合分析得到高压系统状态异常评估值，具体数值表达式为：

式中，表示高压系统状态异常评估值，表示第i个时间监测点的实际电压，表示第i个时间监测点的实际电流，表示高压系统参照标准电流，表示高压系统允许偏差电流，表示设定的电压对应的高压系统状态异常影响因子，表示设定的电流对应的高压系统状态异常影响因子，i表示各时间监测点的编号，i=1,2,3,...,n，n表示时间监测点的总数。

应理解的是，本实施例中电压是电力系统传输能量的基础，其稳定性对整个系统至关重要。通过累加所有监测点的电压并计算平均值，可以更准确地反映整个系统电压的平均水平，从而评估电压的整体稳定性。

本实施例中电流在不同的监测点可能有不同的特性，例如负载的变化可能导致电流在不同时间点或不同地点有显著差异。每个监测点的电流可能受到特定因素的影响，而这些因素可能与其他监测点无关。因此，对每个监测点的电流单独进行评估，可以更准确地识别特定监测点的异常情况。通过分别对电压和电流进行评估，可以为它们分配不同的权重，以反映它们在系统稳定性中的实际重要性。

应理解的是，本实施例中电压和电流对应的高压系统状态异常影响因子的取值范围为0到1之间，可以通过历史高压系统状态数据建立电压和电流与对应高压系统状态异常影响因子的映射集，根据监测得到的高压系统的电压和电流，通过映射集得到电压和电流对应的高压系统状态异常影响因子。

本说明书实施例提供的高压系统状态异常评估值数据示例表如表2所示。

在一个具体的实施例中，令=200A， =5A， =0.6， =0.4，为简化计算，假设

共采集五组时间监测点的数据，且各组数据的取值相同，同时，

表2

应理解的是，本实施例中高压系统状态异常评估值用于量化评估电力机车高压系统状态的异常程度。高压系统状态异常评估值与高压系统的实际电压和实际电流有关，当实际电压的波动水平越大，实际电流越偏离参照标准值，对应的高压系统状态异常评估值越大，表明电力机车高压系统状态越异常。

本实施例的公式结合了电压和电流两个重要参数，通过计算各时间监测点的实际值与标准值或平均值的差异，以及这些差异在整体评估中的权重，实现了对高压系统状态的全面评估。通过引入权重因子，可以根据实际情况调整电压和电流在评估中的相对重要性，使得评估结果更加符合实际需求。公式中的平方根和求和操作有助于突出异常值的影响，使得当系统中出现较大偏差时，评估值能够迅速反映出来，从而实现异常检测的目的。

应理解的是，本实施例中的电力机车的高压系统是指车辆中涉及高电压（通常指超过60伏特，常见为数百伏至上千伏）的电气组件及其相互连接所组成的整体系统，这些组件协同工作以实现电能的存储、转换和传输，从而驱动电机使车辆运行。在电力机车的上下电控制中，分析高压系统异常状态具有至关重要的作用，通过实时监测和分析高压系统的工作状态，可以提前预测和诊断故障，减少因故障导致的电力机车停运，准确判断高压系统的异常可以帮助实施预防性维护，延长电力机车及高压系统部件的使用寿命。

应理解的是，本实施例中通过电压传感器对实际电压进行监测。高压系统的电压稳定性直接影响电池的工作状态和寿命，电压波动过大可能会导致电池过充或过放，加速电池老化，严重时可引发安全问题。

应理解的是，本实施例中通过电流传感器对实际电流进行监测。高压系统的电流大小会对电池性能产生影响。过大电流可能导致电池温升过快，损害电池结构，而频繁的大电流充放电会缩短电池寿命，电流控制不当还可能引起电池组内不均衡现象加剧。如果电流过小，电机可能无法获得足够的启动扭矩，导致车辆难以启动或加速缓慢，影响车辆的正常运行性能。同时，过小的电流可能低于控制系统设定的最低阈值，导致系统错误地识别为连接故障或电池问题，从而引发不必要的故障报警或保护机制启动，影响正常使用。

根据上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值，综合分析得到电力机车的电池异常干扰度指数。

在一个具体的实施例中，从电力机车数据库中获取设定的上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值对应的电池异常干扰度影响因子，综合分析得到电力机车的电池异常干扰度指数，具体数值表达式为：

式中，表示电力机车的电池异常干扰度指数，e表示自然常数，表示上下电控制环境异常评估值，表示高压系统状态异常评估值，表示设定的上下电控制环境异常评估值对应的电池异常干扰度影响因子，表示设定的高压系统状态异常评估值对应的电池异常干扰度影响因子。

应理解的是，本实施例中上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值对应的电池异常干扰度影响因子的取值范围为0到1之间，可以通过电池异常干扰度历史数据建立上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值与对应的电池异常干扰度影响因子的映射集，并根据数据处理得到的上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值，通过映射集获取上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值对应的电池异常干扰度影响因子。

电力机车的电池异常干扰度指数用于量化上下电控制环境数据和高压系统状态数据对电池簇异常评估的干扰程度。电力机车的电池异常干扰度指数由上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值共同决定，上下电控制环境异常评估值和高压系统状态异常评估值越大，对应的电力机车的电池异常干扰度指数越大，表明上下电控制环境数据和高压系统状态数据对电池簇异常评估的干扰程度越大。

本实施例中公式使用Sigmoid函数表达形式，能够将输入值映射到0到1之间的输出值，可以帮助平滑数据波动，有利于不同类型数据之间的相互比较。

应理解的是，本实施例中对上下电控制环境和高压系统状态进行综合分析，合理的上下电控制环境可以确保高压系统在安全的条件下运行，减少故障和异常的发生，有助于降低高压系统对电池的干扰，提高电池的性能和安全性。通过优化上下电控制环境和高压系统状态，可以实现两者的协同优化。例如，通过调整充放电策略、优化热管理系统等措施，可以同时改善电池的充放电性能和高压系统的运行状态，从而降低电池所受干扰的程度。

具体地，处理得到电池簇异常程度评估阈值，具体过程为：将电力机车的电池异常干扰度指数与电力机车数据库中存储的各电池异常干扰度指数区间对应的电池簇异常程度评估阈值补偿参量进行比对，得到电力机车的电池簇异常程度评估阈值补偿参量。

应理解的是，本实施例中电池簇异常程度评估阈值补偿参量用于对电池簇异常程度评估阈值进行修正，提高后续故障阈值比较的准确性。

从电力机车数据库中获取设定的参照电池簇异常程度评估阈值，将电力机车的电池簇异常程度评估阈值补偿参量与参照电池簇异常程度评估阈值进行求和运算，得到电池簇异常程度评估阈值。

具体地，综合分析得到电力机车的电池簇异常程度评估值，具体分析过程为：对电力机车电池簇中各电池单元的电压进行监测，经处理得到各电池单元的电压随时间变化曲线，标记为各电池单元电压时间序列曲线。

应理解的是，本实施例中将电压数据点连成曲线的过程是电压时间序列数据分析的可视化处理，具体是将电压数据按照时间顺序排序，然后通过图形软件或数据分析工具将相邻的数据点用线段相连，形成电压随时间变化的曲线图，该曲线图以时间为横坐标，以电压为纵坐标，可以描述各电池单元的电压在时间序列上的波动趋势。

获取各电池单元电压时间序列曲线长度，并将各电池单元电压时间序列曲线进行相互重合比对，提取各电池单元电压时间序列曲线之间的重合长度，构建电压随时间变化曲线的重合长度矩阵D，矩阵D的数学表达式为：

式中，表示第r个电池单元电压时间序列曲线与第t个电池单元电压时间序列曲线之间的重合长度，r表示矩阵中的行号，t表示矩阵中的列号，r=1,2,3,...,s，t=1,2,3,...,s，s表示电池单元的总数。

对各电池单元的温度进行采集，综合分析得到电力机车的电池簇异常程度评估值。

应理解的是，本实施例中电池单元电压时间序列曲线之间的重合是无序的，因此矩阵D是一个无序矩阵， ，同时当r=t时，曲线重合长度等于该曲线自身长度。为避免重复计算，可以提取矩阵D的不包含对角线元素的上三角元素参与后续运算。

在一个具体的实施例中，从电力机车数据库中获取设定的电压和温度对应的电池簇异常程度评估影响因子，综合分析得到电力机车的电池簇异常程度评估值，具体数值表达式为：

式中，，为矩阵D上三角元素取值的均值，表示第p个电池单元电压时间序列曲线长度 ，表示第r个电池单元电压时间序列曲线与第r+k个电池单元电压时间序列曲线之间的重合长度，p表示各电池单元的编号，p=1,2,3,...,s，s表示电池单元的总数，r+k表示矩阵D上三角元素的列号，其中k=1,2,3,...,s-r，表示电力机车的电池簇异常程度评估值，表示电池单元温度离散程度量化指标，用于量化评估电力机车电池簇中各电池单元的温度偏差程度。

表示第p个电池单元的温度，表示设定的电压对应的电池簇异常程度评估影响因子， 表示设定的温度对应的电池簇异常程度评估影响因子。

应理解的是，本实施例中电压和温度对应的电池簇异常程度评估影响因子的取值范围为0到1之间，可以通过电池簇历史数据构建电压和温度与对应电池簇异常程度评估影响因子的映射集，根据采集得到的电池单元的电压和温度，通过映射集获取电压和温度对应的电池簇异常程度评估影响因子。

应理解的是，本实施例中电力机车的电池簇异常程度评估值用于量化评估电力机车电池簇的异常程度。通过对电池簇各电池单元的电压时间序列曲线与温度进行分析，评估电力机车电池簇的电压均衡状态和温度均衡状态。通过监测电压均衡，可以及时发现并解决单个电池单元的过充或欠充问题，有助于避免电池单元之间的容量差异逐渐增大，减少电池组的整体衰减速度，从而延长电池寿命。不均衡的电压可能导致某些电池单元过热，增加电池失效甚至热失控的风险。通过对温度的监控，可以预防过热情况，及时采取冷却措施，避免安全事故。均衡的电压和温度状态有助于电池管理系统更精确地估计电池状态，从而优化充放电策略，提升能量利用效率。

本说明书实施例提供的牵引车1202（集装箱）高压上电的过程如下：

首先，系统将检测VCU是否同时发送车头与集装箱的高压指令。在这种情况下，系统将禁止任何系统上高压，簇继电器不被使能，同时断路器将处于断开使能状态。当三级BMS检测到唤醒信号（KEY_ON）且二级BMS检测到A+信号时，二三级BMS将进入唤醒状态，并执行一系列操作：首先，车头与各集装箱的三级BMS将确保断路器断开引脚处于使能状态；接着，系统将根据故障阈值表进行实时自检；随后，系统内部以及与整车各系统间的通讯将被启动。

在自检过程中，系统将监测是否收到VCU发送的集装箱上高压指令。一旦收到该指令，系统将验证二三级BMS的自检结果。若自检失败，系统将上报故障；若自检成功，系统将进一步检查车头断路器1、5是否已使能断开。若不满足此条件，集装箱系统将被禁止上高压。

在确认断路器断开后，系统将进入二级BMS控制逻辑，使能无故障簇的二级BMS进行高压上电。三级BMS将判断最低电压簇，并发送指令指定该簇进行高压上电（按照总压低簇到总压高簇的顺序）。当指定簇的二级BMS接收到上高压指令后，将吸合预充继电器，并在1秒后吸合主正继电器。0.5秒后，二级BMS将断开预充继电器，并发送上电完成报文。各集装箱的三级BMS将确认无故障簇是否已上电完成，并对故障簇进行下电操作。若确认成功，将执行后续步骤；否则，将重新执行三级判断最低电压簇后的所有操作。

判断成功后，各集装箱的三级BMS将发送各簇的MAP信息至EMS，并启动1-4号变频器。对于故障簇，将发送支路退出有效指令。同时，各集装箱的三级BMS将发送电压模式至EMS。EMS将记录各变频器已启动状态及无故障支路DC已投入状态。若EMS写入的变频器状态显示为故障，BMS将发送变频器复位指令。若故障变频器在持续15秒后仍未复位，BMS将进入下一处理流程。若所有操作无误，500毫秒后，各集装箱的三级BMS将吸合主回路直流侧断路器，并向VCU_CAN发送断路器已闭合状态。当车头三级BMS收到所有集装箱的断路器闭合状态反馈后，将依次吸合主回路放电端断路器2、3和5，标志着集装箱系统高压上电完成，并向整车发送集装箱高压开启信号。

本说明书实施例提供的牵引车1202（集装箱）高压下电的过程如下：

在集装箱系统高压上电完成并向整车发送高压开启信号后，系统对高压下电流程进行了严格的控制。在以下两种情况下，系统将启动高压下电流程：

情况1：当集装箱预备下高压时，二级BMS会发送水冷停机指令。在3秒内，系统需连续接收到五次以上车厢下电命令或检测到三级唤醒消失，否则系统将上报故障。

情况2：在故障情况下，如任一集装箱检测到温感、烟感或绝缘三级报警，三级BMS将立即发送请求下电指令。系统首先判断是否收到集装箱预备下高压及集装箱高压下电指令。若未收到，则从BMS请求下电开始计时，若在30秒内仍未收到相应指令，BMS将强制启动高压下电流程。

一旦情况1或情况2被判定为真，BMS将监测回路总电流。若总电流不大于20A，则直接进行高压下电操作；若总电流大于20A，系统将延时15秒直至总电流降至20A以下。随后，车头三级BMS将依次断开汇流柜负载端断路器5、汇流柜直流侧断路器2和3。集装箱三级BMS也将断开直流侧断路器，并发送DCDC变流器断开有效指令。系统等待EMS写入变流器已断开状态及各支路DC已退出的确认信息。一旦收到确认，三级BMS将指令二级BMS执行高压下电操作，断开簇内总继电器（先断开总正继电器，100毫秒后断开总负继电器）。所有簇可同时切断，标志着簇高压下电结束。集装箱三级BMS将发送高压关断报文给整车。

在故障簇高压下电流程中，若集装箱簇级产生三级故障，故障簇将立即上报故障至集装箱三级BMS，三级BMS进一步将故障信息上报至VCU。同时，三级BMS会发送故障簇DC断开有效指令。系统将持续监测EMS是否已写入故障簇DC模块已退出的状态。若30秒内未收到EMS的确认，系统将强制进入下高压流程。故障簇下高压后，若低压电仍存在，继电器状态将被锁定，直至重启自检并恢复正常。同时，集装箱三级BMS将发送故障簇级状态报文给整车。

本说明书一个实施例提供了充电处理系统，包括充电站及电力机车，电力机车包括储电车和牵引车，储电车包括储电模块及受电弓，牵引车包括多个电池包，牵引车连接于储电车；储电车用于确定储电车及牵引车的剩余电量，根据剩余电量及电力机车的待消耗电量，确定储电车及牵引车的充电信息，并基于充电信息向充电站发送充电指令；充电站用于响应于充电指令，通过受电弓对储电车和/或牵引车进行充电处理。本说明书实施例的电力机车通过设置储电车和牵引车，并根据储电车的储电模块及牵引车中各电池包的剩余电量确定电力机车需进行充电的情况下，通过充电站对其进行充电，以存储大量电能，从而满足电力机车的续航要求。

图5示出了根据本说明书一个实施例提供的一种充电处理方法的流程图，该方法应用于电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车，具体包括以下步骤。

步骤502：确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量。

步骤504：根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息。

步骤506：基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令。

其中，所述受电弓用于与充电站接触，所述充电指令用于指示所述充电站通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理。

具体的，本说明书实施例提供的电力机车的示意图如图1所示，车头即为储电车，储电车连接有牵引车，牵引车由板车及板车上装载的集装箱构成，集装箱内装有多个电池包。储电车和板车可进行物理连接，例如通过挂钩连接，而储电车与电池包可进行电连接，例如通过电缆连接，以实现储电车与牵引车之间的电通信。实际应用中，储电车的储电模块和牵引车中的电池包均可作为电力机车的动力源，为电力机车提供动力。其中，储电模块可以是蓄电池，电池包可以是由锂电池组成。

另外，充电站可设于电力机车途径路线的两侧，以供电力机车在行驶途中，途经充电站时进行停车充电，充电站的设置位置以及数量可根据实际需求确定，在此不做限制。此外，牵引车的另一端还可连接载货车，载货车同样由板车和集装箱构成，与牵引车的区别在于，载货车的集装箱用于装载货物。储电车上方设有受电弓，在电力机车需通过充电站进行充电时，可控制受电弓升弓，从而与充电站接触，充电站通过受电弓对电力机车充电；充电完成后，控制受电弓降弓即可。

本说明书一个实施例提供的充电处理方法，应用于电力机车，电力机车包括储电车和牵引车，储电车包括储电模块及受电弓，牵引车包括多个电池包，牵引车连接于储电车；方法包括：确定储电车及牵引车的剩余电量；根据剩余电量及电力机车的待消耗电量，确定储电车及牵引车的充电信息；基于充电信息向充电站发送充电指令；其中，受电弓用于与充电站接触，充电指令用于指示充电站通过受电弓对储电车和/或牵引车进行充电处理。本说明书实施例的电力机车通过设置储电车和牵引车，并根据储电车的储电模块及牵引车中各电池包的剩余电量确定电力机车需进行充电的情况下，通过充电站对其进行充电，以存储大量电能，从而满足电力机车的续航要求。

上述为本实施例的一种充电处理方法的示意性方案。需要说明的是，该充电处理方法的技术方案与上述的充电处理相同的技术方案属于同一构思，充电处理方法的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述充电处理相同的技术方案的描述。

与上述方法实施例相对应，本说明书还提供了充电处理装置实施例，图6示出了本说明书一个实施例提供的一种充电处理装置的结构示意图。该装置应用于电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车，如图6所示，该装置包括：

确定模块602，被配置为确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量；

处理模块604，被配置为根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息；

发送模块606，被配置为基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；

其中，所述受电弓用于与充电站接触，所述充电指令用于指示所述充电站通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理。

本说明书一个实施例提供的充电处理装置，应用于电力机车，电力机车通过设置储电车和牵引车，并根据储电车的储电模块及牵引车中各电池包的剩余电量确定电力机车需进行充电的情况下，通过充电站对其进行充电，以存储大量电能，从而满足电力机车的续航要求。

上述为本实施例的一种充电处理装置的示意性方案。需要说明的是，该充电处理装置的技术方案与上述的充电处理方法的技术方案属于同一构思，充电处理装置的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述充电处理方法的技术方案的描述。

本说明书一实施例还提供一种计算设备，包括：存储器和处理器；存储器用于存储计算机可执行指令，处理器用于执行所述计算机可执行指令实现上述充电处理方法的步骤。

上述为本实施例的一种计算设备的示意性方案。需要说明的是，该计算设备的技术方案与上述的充电处理方法的技术方案属于同一构思，计算设备的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述充电处理方法的技术方案的描述。

本说明书一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现上述充电处理方法的步骤。

上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的充电处理方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述充电处理方法的技术方案的描述。

本说明书一实施例还提供一种计算机程序，其中，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行上述充电处理方法的步骤。

上述为本实施例的一种计算机程序的示意性方案。需要说明的是，该计算机程序的技术方案与上述的充电处理方法的技术方案属于同一构思，计算机程序的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述充电处理法的技术方案的描述。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。以上公开的本说明书优选实施例只是用于帮助阐述本说明书。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书实施例的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本说明书实施例的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本说明书。本说明书仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种充电处理系统，包括充电站及电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括集装箱，所述集装箱包括顶部框架和底部框架，所述顶部框架和所述底部框架之间形成空腔，所述空腔内设置有多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车；

所述储电车，被配置为确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量，根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息，并基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；

所述充电站，被配置为响应于所述充电指令，通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理；

其中，所述牵引车还包括吊装配合机构，所述吊装配合机构包括固定部和活动部，所述固定部设置于所述底部框架，所述活动部的活动方向平行于所述底部框架的宽度方向，所述活动部用于连接吊装设备，所述吊装配合机构具有收纳状态和使用状态，在使用状态下，所述活动部沿所述底部框架的宽度方向伸出所述底部框架，在收纳状态下，所述活动部缩回至所述底部框架一侧。

2.根据权利要求1所述的充电处理系统，所述储电车还被配置为：在根据所述剩余电量及所述待消耗电量确定所述储电车和/或所述牵引车处于待充电状态，并在检测到所述储电车行驶至目标区域的情况下，控制所述受电弓升弓，使得所述受电弓与所述充电站接触。

3.根据权利要求1或2所述的充电处理系统，所述储电车还被配置为：确定所述储电车的当前位置，根据所述当前位置确定所述储电车及所述储电车的目标行驶位置之间的目标路线，并根据所述目标路线对应的待行驶距离、环境参数、储能模块的属性信息、所述多个电池包的属性信息和/或所述动力机车的负载设备信息，确定所述电力机车的待消耗电量。

4.根据权利要求1或2所述的充电处理系统，所述储电车还被配置为：确定所述储电车的当前位置，根据所述当前位置确定所述储电车及下一充电站之间的目标行驶路线，并根据所述目标行驶路线对应的待行驶距离、环境参数、储能模块的属性信息、所述多个电池包的属性信息和/或所述动力机车的负载设备信息，确定所述电力机车的待消耗电量。

5.根据权利要求1所述的充电处理系统，所述充电信息包括：待充电电量、充电优先级、充电电流和/或充电电压；

相应地，所述储电车还被配置为：在确定所述储电车的剩余电量小于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车的充电优先级高于所述牵引车的充电优先级，并根据所述待消耗电量及所述储电车和所述牵引车的剩余电量，确定所述储电车及所述牵引车的待充电电量；或者，

在确定所述储电车的剩余电量大于等于预设电量阈值的情况下，设置所述储电车的充电优先级低于所述牵引车的充电优先级，并根据所述待消耗电量及所述储电车和所述牵引车的剩余电量，确定所述储电车及所述牵引车的待充电电量。

6.根据权利要求1所述的充电处理系统，所述储电车还被配置为：在确定电池管理系统接收到允许所述储电车充电的充电报文的情况下，通过所述电池管理系统控制所述储电车中的各断路器处于第一目标状态；

在检测到所述储能模块包含的电池簇中目标单体电池的电压达到预设电压阈值的情况下，向所述充电站发送停止充电指令，并在检测到所述储电车的充电电流小于预设电流阈值的情况下，将目标断路器调整至第二目标状态，并生成所述储电车充电结束的报文。

7.根据权利要求6所述的充电处理系统，所述储电车还被配置为：在未接收到所述充电站返回的通信报文，并检测到所述储电模块的温度低于预设温度阈值的情况下，启动热管理系统，并调整所述热管理系统至制热模式；在检测到所述储电模块的温度满足预设条件的情况下，关闭所述热管理系统。

8.根据权利要求1所述的充电处理系统，所述储电车还被配置为：在确定电池管理系统接收到允许所述牵引车充电的充电报文的情况下，通过所述电池管理系统控制所述储电车中的各断路器处于第三目标状态；

在检测到所述多个电池包中各电池簇包含的目标单体电池的电压达到预设电压阈值的情况下，生成所述储电车充电结束的报文，并将所述报文发送至机车控制器，在接收到所述机车控制器发送的停止充电指令，并在检测到所述牵引车的充电电流小于预设电流阈值的情况下，将目标断路器调整至第四目标状态。

9.一种充电处理方法，应用于电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括集装箱，所述集装箱包括顶部框架和底部框架，所述顶部框架和所述底部框架之间形成空腔，所述空腔内设置有多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车，所述方法包括：

确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量；

根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息；

基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；

其中，所述受电弓用于与充电站接触，所述充电指令用于指示所述充电站通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理；所述牵引车还包括吊装配合机构，所述吊装配合机构包括固定部和活动部，所述固定部设置于所述底部框架，所述活动部的活动方向平行于所述底部框架的宽度方向，所述活动部用于连接吊装设备，所述吊装配合机构具有收纳状态和使用状态，在使用状态下，所述活动部沿所述底部框架的宽度方向伸出所述底部框架，在收纳状态下，所述活动部缩回至所述底部框架一侧。

10.一种充电处理装置，应用于电力机车，所述电力机车包括储电车和牵引车，所述储电车包括储电模块及受电弓，所述牵引车包括集装箱，所述集装箱包括顶部框架和底部框架，所述顶部框架和所述底部框架之间形成空腔，所述空腔内设置有多个电池包，所述牵引车连接于所述储电车，所述装置包括：

确定模块，被配置为确定所述储电车及所述牵引车的剩余电量；

处理模块，被配置为根据所述剩余电量及所述电力机车的待消耗电量，确定所述储电车及所述牵引车的充电信息；

发送模块，被配置为基于所述充电信息向所述充电站发送充电指令；

其中，所述受电弓用于与充电站接触，所述充电指令用于指示所述充电站通过所述受电弓对所述储电车和/或所述牵引车进行充电处理；所述牵引车还包括吊装配合机构，所述吊装配合机构包括固定部和活动部，所述固定部设置于所述底部框架，所述活动部的活动方向平行于所述底部框架的宽度方向，所述活动部用于连接吊装设备，所述吊装配合机构具有收纳状态和使用状态，在使用状态下，所述活动部沿所述底部框架的宽度方向伸出所述底部框架，在收纳状态下，所述活动部缩回至所述底部框架一侧。