一种电车充电方法及其系统技术领域
本发明涉及轨道交通充电技术领域，特别涉及一种电车充电方法。本发明还涉及
一种电车充电系统。
背景技术
现代储能式电车的储能装置往往采用多组并联工作模式，作为电车的动力电源；
电车通过主动接入充电系统进行充电。
为保证电车线路的正常运营，电车每站进站进行充电，并且限制充电时间。在正常
情况下，多组储能装置同时工作，并且通常来说，充电系统按照预设置充电以恒流，恒功和
恒压等充电方式；这样一来，倘若其中一组或多组储能装置发生故障，无法正常充放电时，
充电系统仍然按照预设置充电以恒流、恒功或恒压等充电方式进行充电，极有可能引发安
全事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种电车充电方法，该电车充电方法可以自动判断电车储能
装置工作组数，根据储能装置的最大充电电流自动进行调节。本发明的另一目的是提供一
种电车充电系统。
为实现上述目的，本发明提供一种电车充电方法，包括如下步骤：
获取电车的运行位置；
当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流I1充电T时间，其中，T
＝T1+T2，T1＝k1×t1，其中，k1为预设系数，且k1≥1，t1为所述电车接触充电轨至所述电车停
车所需时间；T2为预设时间段；
根据所述储能装置在所述预设时间段T2起始时的电压值V1与所述储能装置在所述
预设时间段T2终止时的电压值V2得到所述储能装置的电容容量C；
根据所述电容容量C对所述储能装置输出调整电流In；
当所述电车脱离所述充电轨或所述储能装置充电完成，停止所述调整电流In的输
出。
相对于上述背景技术，本发明提供的电车充电方法，其核心在于，当电车接触充电
轨时，便开始以预设电流I1充电T时间；当电车开始接触充电轨至电车停止的T1时间内，以预
设电流I1充电；在T1时间内，电车经过制动能量回收，因此储能装置所接收的电流为I1加上
能量回收的电流；当电车停止之后的T2时间内，仍然以预设电流I1充电，而此时电车会存在
一定的功率损耗，诸如用电设备的损耗等，因此储能装置所接收的电流为I1减去损耗部分；
除此之外，根据所述储能装置在预设时间段T2起始时的电压值V1与储能装置在预设时间段
T2终止时的电压值V2得到储能装置的电容容量C，并根据电容容量C判断储能装置输出调整
电流In，从而对储能装置输出调整电流In，进而对电车进行充电；采用上述方式，可以判断电
车的储能装置中的电源的工作组数，根据储能装置的最大充电电流自动进行调节，确保了
储能装置不会发生过流充电的情况，并最大限度的保证电车可靠运营。
优选地，所述根据所述储能装置在所述T1时刻的电压值V1与所述储能装置在所述
T2时刻的电压值V2得到所述储能装置的电容容量C的步骤具体包括：
通过公式计算得到所述储能装置的电容容量C，
其中，I2为所述储能装置在所述T2时间内的损耗电流。
优选地，所述根据所述电容容量C对所述储能装置输出调整电流In的步骤具体包
括：
当1/3Cn≤所述电容容量C≤4/3Cn，所述调整电流In为所述储能装置中的一组电源
所对应的额定工作电流；
当5/3Cn≤所述电容容量C≤7/3Cn，所述调整电流In为所述储能装置中的两组电源
所对应的额定工作电流；
当8/3Cn≤所述电容容量C≤10/3Cn，所述调整电流In为所述储能装置中的三组电
源所对应的额定工作电流；
其中，上述Cn为之前若干次计算得出的所述储能装置的电容容量C的平均值。
优选地，所述当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流I1充电T
时间的步骤具体包括：
当所述电车接触充电轨，识别所述电车的ID号；
根据所述ID号所对应的预设电流I1对所述电车的储能装置进行充电。
优选地，所述预设系数k1的取值范围在1.5～2.0之间。
优选地，全部充电时间为≤30s。
本发明还提供一种电车充电系统，包括：
位置获取模块：用于获取电车的运行位置；
试充电模块：用于当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流I1
充电T时间，其中，T＝T1+T2，且T1＝k1×t1，其中，k1为预设系数，t1为所述电车接触充电轨至
所述电车停车所需时间；
容量计算模块：用于根据所述储能装置在所述T1时刻的电压值V1与所述储能装置
在所述T2时刻的电压值V2得到所述储能装置的电容容量C；
快速充电模块：用于根据所述电容容量C对所述储能装置输出调整电流In；
停止充电模块：用于当所述电车脱离所述充电轨或所述储能装置充电完成，停止
所述调整电流In的输出。
优选地，
所述试充电模块与所述快速充电模块均包括用以向所述储能装置输出电流的变
流单元；和/或
所述容量计算模块包括用以检测所述储能装置电压的电压检测单元。
优选地，还包括：
电车识别单元，用以当所述电车接触充电轨，识别所述电车的ID号。
优选地，所述电车识别单元包括安装于所述电车的标签以及用以读取所述标签的
读卡器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术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
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的电车充电方法的流程图；
图2为本发明实施例所提供的电车充电方法的一种具体实施方式的流程图；
图3为本发明实施例所提供的电车充电系统的结构框图；
图4为本发明实施例所提供的电车充电系统与电车的连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施
方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的电车充电方法的流程图；图2为本
发明实施例所提供的电车充电方法的一种具体实施方式的流程图；图3为本发明实施例所
提供的电车充电系统的结构框图；图4为本发明实施例所提供的电车充电系统与电车的连
接图。
本发明提供的一种电车充电方法，主要包括如下步骤：
S1、获取电车的运行位置；
S2、当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流I1充电T时间，其
中，T＝T1+T2，T1＝k1×t1，其中，k1为预设系数，且k1≥1，t1为所述电车接触充电轨至所述电
车停车所需时间；T2为预设时间段；
S3、根据所述储能装置在所述预设时间段T2起始时的电压值V1与所述储能装置在
所述预设时间段T2终止时的电压值V2得到所述储能装置的电容容量C；
S4、根据所述电容容量C对所述储能装置输出调整电流In；
S5、当所述电车脱离所述充电轨或所述储能装置充电完成，停止所述调整电流In
的输出。
本发明的核心在于，步骤S2中，一旦电车开始接触充电轨，便开始进行充电，且以
预设电流I1充电T时间；而T＝T1+T2，且T1＝k1×t1，其中，k1为预设系数，t1为所述电车接触充
电轨至所述电车停车所需时间；也就是说，从电车开始接触充电轨直至电车停止这一段t1
时间内，电车一直处于充电状态；并且当电车停下后的一段时间(T1-t1)内，电车仍然以预设
电流I1充电。
k1为预设系数，并且k1≥1，本发明优选将k1的取值范围设置在1.5～2.0之间，从而
得到较为合理的T1时间段；在T1时间段内，由于电车减速行驶并最终停止，电车经过制动能
量回收，因此储能装置所接收的电流为I1加上能量回收的电流。
与T1时间段连续的T2时间段内，由于电车已经停止，此时没有能量可供回收，因此
在T2时间段内储能装置所接收的电流为I1减去相应部件(诸如电车空调等用电部件)所消耗
的电能，即，储能装置所接收的电流为I1减去损耗部分。
在步骤S3中，分别检测储能装置在预设时间段T2起始时的电压值V1与储能装置在
所述预设时间段T2终止时的电压值V2；预设时间段T2起始时的电压值V1也就是T1时间段的最
末端点时刻所对应的电压值；储能装置在所述预设时间段T2终止时的电压值V2即T2时间段
的最末端点时刻所对应的电压值V2，并根据电压值V1以及电压值V2得到储能装置的总体电
容容量C。
当知晓储能装置的总体电容容量C之后，可以根据电容容量C对储能装置输出调整
电流In，如步骤S4。
在步骤S5中，当电车脱离所述充电轨或储能装置充电完成，停止所述调整电流In
的输出。也就是说，只要电车脱离充电轨，便结束充电过程；若电车未脱离充电轨，然而储能
装置的电量已符合预设要求时，同样会结束充电过程。这里的预设要求可以是储能装置充
满电时的电量，也可以是储能装置充满电时电量的百分比，或者是其他，本文不再赘述。
通过上述可知看出，一旦电车开始接触充电轨，以预设电流I1充电T时间，而预设
电流I1的电流值往往较小，可以设置为储能装置中的一组电源所对应的额定工作电流，也
可以根据实际需要而定。
除此之外，在T2时间段的最末端点时刻(也就是T时间的最后一时刻)之后，根据T1
时间段的最末端点时刻所对应的电压值V1，以及T2时间段的最末端点时刻所对应的电压值
V2得出储能装置的电容容量C，从而调节充电电流，以调整电流In进行输出，从而对电车进行
充电。
这样一来，充分利用了电车的进站时间，并且能够根据当前电车储能装置的电容
容量C调节充电电流，确保储能装置不会发生过流充电的情况，并最大限度的保证电车可靠
运营。
针对步骤S3，为了获取电车的储能装置当前的电容容量C，可以通过公式
计算得到所述储能装置的电容容量C，其中，I2为所述储
能装置在所述T2时间内的损耗电流。
在T2时间段内，损耗电流可以记为I2，并且通过上述公式得到储能装置当前的电容
容量C；当然，还可以通过将电容容量C换算为电压上升率进行分区判断，也可通过增加电车
与充电系统间的通讯，收集电车储能装置的正常工作组数代替充电系统的计算判断，本文
将不再赘述。
在上述步骤S4中，根据所述电容容量C对所述储能装置输出调整电流In的步骤具
体包括：
当1/3Cn≤所述电容容量C≤4/3Cn，所述调整电流In为所述储能装置中的一组电源
所对应的额定工作电流；
当5/3Cn≤所述电容容量C≤7/3Cn，所述调整电流In为所述储能装置中的两组电源
所对应的额定工作电流；
当8/3Cn≤所述电容容量C≤10/3Cn，所述调整电流In为所述储能装置中的三组电
源所对应的额定工作电流；
其中，上述Cn为之前若干次计算得出的所述储能装置的电容容量C的平均值。
具体来说，电车运营一定时间后，储能装置的容量会衰减，当容量衰减20％，储能
装置需要进行更换，因此计算的实际容量与额定容量存在最大20％的误差，为保证储能装
置工作组数的判断不受影响，可以通过读卡器和电车的标签，连续记录每列电车的储能装
置计算的容量，并以此作为单组储能装置实际容量的参考依据；
假设检测到第n次标签ID为1#电车，计算并判断该电车的储能装置工作组数为3
组，将计算的储能装置容量为C并保存至1#电车C0，同时将前1次计算并判断1#电车的储能
装置工作组数为3组时的计算储能装置容量C保存至1#电车C1，以此类推，记录并保存1#电
车C15，然后对这16次计算的容量值取平均值，计算后的值作为1#电车Cn值：Cn＝∑C1+C2+…+
Cn/n；即，Cn为之前若干次计算得出的所述储能装置的电容容量C的平均值。
除此之外，当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流I1充电T时
间的步骤具体包括：
当所述电车接触充电轨，识别所述电车的ID号；
根据所述ID号所对应的预设电流I1对所述电车的储能装置进行充电。
本发明将当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流I1充电T时
间开始至所述当所述电车脱离所述充电轨或所述储能装置充电完成，停止所述调整电流In
的输出为止，全部充电时间为≤30s。即，对全部充电时间(T+输出调整电流In的时间)进行
了限制，这样能够满足电车在动态工作过程中，且不增加太长时间进行储能装置工作组数
判断的情况下，及时调整充电电流，对电车进行充电。
说明书附图2为本发明实施例所提供的电车充电方法的一种具体实施方式的流程
图；
与上述类似，步骤S10中，触发电车充电方法开始运行，步骤S20中，检测电车是否
进站，即，判断电车是否与站内的充电轨开始接触，若是，进行步骤S30，识别车辆ID，并根据
该ID所对应的预设电流I1进行充电，即进行步骤S40。
在步骤S50中，获取T1时间段的最末端点时刻所对应的电压值V1；当充电持续进行
T2时间后，获取T2时间段的最末端点时刻所对应的电压值V2；即进行步骤S60，并根据上述电
容容量C的计算公式进行计算，并进行步骤S70，计算电车储能装置的工作组数；假设储能装
置正常工作时的组数为3个，则当计算并判断得到的可正常工作的组数为3个时(步骤S80)，
进行步骤S81；当计算并判断得到的可正常工作的组数为2个时(步骤S90)，进行步骤S91；当
计算并判断得到的可正常工作的组数为1个时(步骤S100)，进行步骤S110。将本次计算得出
的储能装置的电容容量C进行存储，以便后续对于Cn的计算，如步骤S200。
步骤S300中，判断电车是否脱离所述充电轨，或者储能装置是否充电完成，如上文
所述；若是，则停止所述调整电流In的输出，即停止充电，如步骤S400，并且完成此次的充电
过程，如步骤S500。
下面对本发明实施例提供的电车充电系统进行介绍，下文描述的控制系统与上文
所述的方法可以相互对照。
本发明提供的电车充电系统，主要包括如下模块，如说明书附图3所示。
位置获取模块100：用于获取电车的运行位置；
试充电模块200：用于当所述电车接触充电轨，对所述电车的储能装置以预设电流
I1充电T时间，其中，T＝T1+T2，且T1＝k1×t1，其中，k1为预设系数，t1为所述电车接触充电轨
至所述电车停车所需时间；
容量计算模块300：用于根据所述储能装置在所述T1时刻的电压值V1与所述储能装
置在所述T2时刻的电压值V2得到所述储能装置的电容容量C；
快速充电模块400：用于根据所述电容容量C对所述储能装置输出调整电流In；
停止充电模块500：用于当所述电车脱离所述充电轨或所述储能装置充电完成，停
止所述调整电流In的输出。
优选地，所述试充电模块与所述快速充电模块均包括用以向所述储能装置输出电
流的变流单元；和/或
所述容量计算模块包括用以检测所述储能装置电压的电压检测单元。
优选地，还包括：
电车识别单元，用以当所述电车接触充电轨，识别所述电车的ID号。
优选地，所述电车识别单元包括安装于所述电车的标签以及用以读取所述标签的
读卡器。
说明书附图4示出了电车充电系统与电车的连接图，可以看出，充电装置1中主要
包括控制单元、变流单元、电流检测单元以及电压检测单元；读卡器2属于电车识别单元，电
车的标签3用于供读卡器2识别，电车的储能电源4可以位于电车6的顶部，储能电源4与充电
轨5连接，钢轨7位于电车6的底部。标签3上具有电车的ID号，并且每一列电车具有不同的ID
号，以便读卡器2识别。
需要说明的是，说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明
的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相似部分互相参见即可。对于实施例公
开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述较为简单，相关之处参见方法
部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元
及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和
软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些
功能究竟以硬件还是软件的方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专
业人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认
为超出本发明的范围。
以上对本发明所提供的电车充电方法及其系统进行了详细介绍。本文中应用了具
体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发
明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明
原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利
要求的保护范围内。