專利名稱：油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力機(jī)車通過(guò)選擇較小功率的柴油發(fā)電機(jī)組和一定容量動(dòng)力蓄電池結(jié)合，共同提供機(jī)車的電能。柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出三相交流電，經(jīng)整流成直流后，同蓄電池混合后，通過(guò)牽弓I變流器給牽弓I電機(jī)供電。普通調(diào)車機(jī)車的作業(yè)主要由調(diào)車和小運(yùn)轉(zhuǎn)組成。調(diào)車工況下頻繁啟停、制動(dòng)，主要對(duì)機(jī)車的啟動(dòng)牽引力要求較高，對(duì)持續(xù)牽引力的要求相對(duì)較低。而小運(yùn)轉(zhuǎn)工況下，機(jī)車處 于長(zhǎng)時(shí)間牽引狀態(tài)下運(yùn)行相對(duì)較長(zhǎng)的一段距離。調(diào)車機(jī)車一旦進(jìn)行作業(yè)，常常會(huì)遇到這兩種工況相互交替進(jìn)行，交替時(shí)間可以是幾分鐘到幾十分鐘，甚至數(shù)小時(shí)不等。根據(jù)以上混合動(dòng)力控制的方式和調(diào)車機(jī)車作業(yè)的特點(diǎn)，調(diào)車作業(yè)工況下采用蓄電池優(yōu)先提供動(dòng)力的方式(高混合度下的控制方式)，配合再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，將使油電混合動(dòng)力機(jī)車的節(jié)油性能發(fā)揮到最理想的狀態(tài)，既能使柴油機(jī)使用時(shí)間壓縮至最低，又能提供機(jī)車作業(yè)所需的動(dòng)力。小運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)則適合采用以柴油機(jī)優(yōu)先提供動(dòng)力(中、低混合度下的控制方式)的方式，既能優(yōu)先滿足機(jī)車牽引所需的能量，又能滿足機(jī)車在長(zhǎng)時(shí)間牽引過(guò)程中由于路況的改變而造成的所需能量的突變。而現(xiàn)在機(jī)車上的控制方式是單一性的，只能滿足其一，而根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試，相應(yīng)的調(diào)車工況采用更合適的控制方式將使整車油耗在原有基礎(chǔ)上降低3%_5%，因此必須開(kāi)發(fā)一套油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)時(shí)的機(jī)車控制方式的改變，使得混合動(dòng)力技術(shù)的效果在調(diào)車作業(yè)時(shí)能夠更好的發(fā)揮。另外，由于混合動(dòng)力調(diào)車機(jī)車存在由柴油機(jī)對(duì)蓄電池充電的環(huán)節(jié)，而此環(huán)節(jié)中能量轉(zhuǎn)換的效率比較低，能量折損較大，也就是說(shuō)，能量通過(guò)“柴油機(jī)——蓄電池——牽引電機(jī)”的運(yùn)行方式，其效率和油耗都大于“柴油機(jī)一牽引電機(jī)”的方式。因此通過(guò)工況自適應(yīng)系統(tǒng)，將柴油機(jī)向蓄電池充電的時(shí)間控制在最低，以提高整車效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法，通過(guò)控制工況的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)控制蓄電池和柴油機(jī)的投入與切除，使柴油機(jī)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)特性曲線并最大限度使用蓄電池能量，達(dá)到節(jié)能的效果，使機(jī)車的動(dòng)力混合性能得到充分發(fā)揮，并能提高混合動(dòng)力機(jī)車的動(dòng)力系統(tǒng)效率、降低能耗和減少?gòu)U氣排放。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟第一步、實(shí)時(shí)采集SOC值、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、手柄級(jí)位及運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)，所述SOC值是指蓄電池剩余容量值；
第二步、對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和判斷
1)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“0”，且手柄級(jí)位信號(hào)彡I時(shí)，機(jī)車運(yùn)行工況為蓄電池牽引；根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機(jī)；
2)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“1”，且I彡手柄級(jí)位信號(hào)<7時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)并切除蓄電池，并讓柴油機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速，機(jī)車運(yùn)行工況為柴油機(jī)牽引；
3)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“1”，且手柄級(jí)位信號(hào)>7時(shí)，讓柴油機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速并投入蓄電池，蓄電池補(bǔ)充牽弓I所需能量，機(jī)車運(yùn)行工況為柴油機(jī)牽弓I。在根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機(jī)時(shí)，首先對(duì)蓄電池SOC值進(jìn)行判斷當(dāng)蓄電池SOC值大于等于40%時(shí)，投入蓄電池同時(shí)停止柴油機(jī)工作；當(dāng)蓄電池SOC值小于40%時(shí)，投入蓄電池同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)工作，并讓柴油機(jī)運(yùn)行在最低轉(zhuǎn)速，給蓄電池充電。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是能充分發(fā)揮油電混合動(dòng)力機(jī)車在調(diào)車作業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能特點(diǎn)，使機(jī)車的動(dòng)力混合性能得到充分發(fā)揮，提高混合動(dòng)力機(jī)車的效率，通過(guò)機(jī)車控制方式與機(jī)車作業(yè)方式的自動(dòng)匹配，實(shí)現(xiàn)調(diào)車機(jī)車工礦自適應(yīng)的智能化控制，進(jìn)一步降低整車油耗和有害物質(zhì)排放，具體表現(xiàn)如下
在蓄電池牽引時(shí)， 判斷蓄電池剩余容量(S0C)，根據(jù)SOC值，自動(dòng)啟停柴油機(jī)，保證調(diào)車工況時(shí)牽引能量需求的同時(shí)保護(hù)蓄電池安全；
在柴油機(jī)牽引時(shí)，根據(jù)手柄級(jí)位投入或切除蓄電池，高手柄位(7位及以上)時(shí)，投入蓄電池，保證運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)車；低手柄位(7位以下)柴油機(jī)效能；
根據(jù)調(diào)車機(jī)車作業(yè)特點(diǎn)，在柴油機(jī)手把位在I位及以上超過(guò)3-5分鐘，自動(dòng)啟動(dòng)柴油機(jī)切為柴油機(jī)優(yōu)先輸出動(dòng)力，不足動(dòng)力由蓄電池補(bǔ)充。
具體實(shí)施例方式一種油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法，包括如下步驟 第一步、實(shí)時(shí)采集蓄電池剩余容量值(S0C值)、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、手柄級(jí)位及運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)； 第二步、對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和判斷
1)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“0”，且手柄級(jí)位信號(hào)為I位及以上(即手柄級(jí)位信號(hào)>I)時(shí)，機(jī)車運(yùn)行工況為蓄電池牽引；判斷蓄電池SOC值，并根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機(jī)
當(dāng)蓄電池SOC值大于等于40%時(shí)，投入蓄電池同時(shí)停止柴油機(jī)工作；
當(dāng)蓄電池SOC值小于40%時(shí)，投入蓄電池同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)工作，并讓柴油機(jī)運(yùn)行在最低轉(zhuǎn)速，給蓄電池充電；
2)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“1”，且手柄級(jí)位信號(hào)為I位及以上且7位以下(S卩I彡手柄級(jí)位信號(hào)< 7)時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)并切除蓄電池，并讓柴油機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速，機(jī)車運(yùn)行工況為柴油機(jī)牽引；
3)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“1”，且手柄級(jí)位信號(hào)為7位及以上(即手柄級(jí)位信號(hào)> 7)時(shí)，讓柴油機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速并投入蓄電池，蓄電池補(bǔ)充牽引所需能量，機(jī)車運(yùn)行工況為柴油機(jī)牽引。工況自適應(yīng)系統(tǒng)工作原理如下I)機(jī)車工況控制在調(diào)車與運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。2)牽引工況下，根據(jù)手柄位及蓄電池SOC自動(dòng)控制柴油機(jī)的啟停及運(yùn)轉(zhuǎn)速度。3)牽引工況下，根據(jù)手柄位及蓄電池SOC自動(dòng)控制蓄電池的投入與切除。 4)蓄電池牽引工況下，自動(dòng)啟停柴油機(jī)保證蓄電池不過(guò)放。5)柴油機(jī)牽引工況下，自動(dòng)投入/切除蓄電池，保證柴油機(jī)始終運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)特性曲線。
權(quán)利要求
1.一種油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法，其特征在于包括以下步驟 第一步、實(shí)時(shí)采集SOC值、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、手柄級(jí)位及運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)，所述SOC值是指蓄電池剩余容量值； 第二步、對(duì)采集到的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和判斷 1)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“0”，且手柄級(jí)位信號(hào)>I時(shí)，機(jī)車運(yùn)行工況為蓄電池牽引；根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機(jī)； 2)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“1”，且I彡手柄級(jí)位信號(hào)<7時(shí)，啟動(dòng)柴油機(jī)并切除蓄電池，并讓柴油機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速，機(jī)車運(yùn)行工況為柴油機(jī)牽引； 3)當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)位信號(hào)為“1”，且手柄級(jí)位信號(hào)>7時(shí)，讓柴油機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速并投入蓄電池，蓄電池補(bǔ)充牽弓I所需能量，機(jī)車運(yùn)行工況為柴油機(jī)牽弓I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法，其特征在于在根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機(jī)時(shí)，首先對(duì)蓄電池SOC值進(jìn)行判斷當(dāng)蓄電池SOC值大于等于40%時(shí)，投入蓄電池同時(shí)停止柴油機(jī)工作；當(dāng)蓄電池SOC值小于40%時(shí)，投入蓄電池同時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī)工作，并讓柴油機(jī)運(yùn)行在最低轉(zhuǎn)速，給蓄電池充電。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種油電混合動(dòng)力交流傳動(dòng)調(diào)車機(jī)車工況自適應(yīng)控制方法，通過(guò)控制工況的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)控制蓄電池和柴油機(jī)的投入與切除，使柴油機(jī)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)特性曲線并最大限度使用蓄電池能量，達(dá)到節(jié)能的效果，使機(jī)車的動(dòng)力混合性能得到充分發(fā)揮，并能提高混合動(dòng)力機(jī)車的動(dòng)力系統(tǒng)效率、降低能耗和減少?gòu)U氣排放。本發(fā)明的積極效果是能充分發(fā)揮油電混合動(dòng)力機(jī)車在調(diào)車作業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能特點(diǎn)，使機(jī)車的動(dòng)力混合性能得到充分發(fā)揮，提高混合動(dòng)力機(jī)車的效率，通過(guò)機(jī)車控制方式與機(jī)車作業(yè)方式的自動(dòng)匹配，實(shí)現(xiàn)調(diào)車機(jī)車工礦自適應(yīng)的智能化控制，進(jìn)一步降低整車油耗和有害物質(zhì)排放。
文檔編號(hào)B61C7/04GK102673558SQ201210172198
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者任聰, 劉順國(guó), 孟玉發(fā), 彭長(zhǎng)福, 李小文 申請(qǐng)人:南車資陽(yáng)機(jī)車有限公司