專利名稱：油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法。
背景技術(shù)：
混合動力機車通過選擇較小功率的柴油發(fā)電機組和一定容量動力蓄電池結(jié)合，共同提供機車的電能。柴油機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)出三相交流電，經(jīng)整流成直流后，同蓄電池混合后，通過牽弓I變流器給牽弓I電機供電。普通調(diào)車機車的作業(yè)主要由調(diào)車和小運轉(zhuǎn)組成。調(diào)車工況下頻繁啟停、制動，主要對機車的啟動牽引力要求較高，對持續(xù)牽引力的要求相對較低。而小運轉(zhuǎn)工況下，機車處 于長時間牽引狀態(tài)下運行相對較長的一段距離。調(diào)車機車一旦進行作業(yè)，常常會遇到這兩種工況相互交替進行，交替時間可以是幾分鐘到幾十分鐘，甚至數(shù)小時不等。根據(jù)以上混合動力控制的方式和調(diào)車機車作業(yè)的特點，調(diào)車作業(yè)工況下采用蓄電池優(yōu)先提供動力的方式(高混合度下的控制方式)，配合再生制動能量回收系統(tǒng)，將使油電混合動力機車的節(jié)油性能發(fā)揮到最理想的狀態(tài)，既能使柴油機使用時間壓縮至最低，又能提供機車作業(yè)所需的動力。小運轉(zhuǎn)時則適合采用以柴油機優(yōu)先提供動力(中、低混合度下的控制方式)的方式，既能優(yōu)先滿足機車牽引所需的能量，又能滿足機車在長時間牽引過程中由于路況的改變而造成的所需能量的突變。而現(xiàn)在機車上的控制方式是單一性的，只能滿足其一，而根據(jù)試驗測試，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%，因此必須開發(fā)一套油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)系統(tǒng)，實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)時的機車控制方式的改變，使得混合動力技術(shù)的效果在調(diào)車作業(yè)時能夠更好的發(fā)揮。另外，由于混合動力調(diào)車機車存在由柴油機對蓄電池充電的環(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，能量通過“柴油機——蓄電池——牽引電機”的運行方式，其效率和油耗都大于“柴油機一牽引電機”的方式。因此通過工況自適應(yīng)系統(tǒng)，將柴油機向蓄電池充電的時間控制在最低，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，本發(fā)明提供了一種油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法，通過控制工況的自動轉(zhuǎn)換，自動控制蓄電池和柴油機的投入與切除，使柴油機運行在經(jīng)濟特性曲線并最大限度使用蓄電池能量，達到節(jié)能的效果，使機車的動力混合性能得到充分發(fā)揮，并能提高混合動力機車的動力系統(tǒng)效率、降低能耗和減少廢氣排放。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法，包括以下步驟第一步、實時采集SOC值、柴油機轉(zhuǎn)速、手柄級位及運轉(zhuǎn)位信號，所述SOC值是指蓄電池剩余容量值；
第二步、對采集到的信號進行檢測和判斷
1)當運轉(zhuǎn)位信號為“0”，且手柄級位信號彡I時，機車運行工況為蓄電池牽引；根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機；
2)當運轉(zhuǎn)位信號為“1”，且I彡手柄級位信號<7時，啟動柴油機并切除蓄電池，并讓柴油機運行在額定轉(zhuǎn)速，機車運行工況為柴油機牽引；
3)當運轉(zhuǎn)位信號為“1”，且手柄級位信號>7時，讓柴油機保持運轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速并投入蓄電池，蓄電池補充牽弓I所需能量，機車運行工況為柴油機牽弓I。在根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機時，首先對蓄電池SOC值進行判斷當蓄電池SOC值大于等于40%時，投入蓄電池同時停止柴油機工作；當蓄電池SOC值小于40%時，投入蓄電池同時啟動柴油機工作，并讓柴油機運行在最低轉(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)揮油電混合動力機車在調(diào)車作業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能特點，使機車的動力混合性能得到充分發(fā)揮，提高混合動力機車的效率，通過機車控制方式與機車作業(yè)方式的自動匹配，實現(xiàn)調(diào)車機車工礦自適應(yīng)的智能化控制，進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， 判斷蓄電池剩余容量(S0C)，根據(jù)SOC值，自動啟停柴油機，保證調(diào)車工況時牽引能量需求的同時保護蓄電池安全；
在柴油機牽引時，根據(jù)手柄級位投入或切除蓄電池，高手柄位(7位及以上)時，投入蓄電池，保證運轉(zhuǎn)調(diào)車；低手柄位(7位以下)柴油機效能；
根據(jù)調(diào)車機車作業(yè)特點，在柴油機手把位在I位及以上超過3-5分鐘，自動啟動柴油機切為柴油機優(yōu)先輸出動力，不足動力由蓄電池補充。
具體實施例方式一種油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法，包括如下步驟 第一步、實時采集蓄電池剩余容量值(S0C值)、柴油機轉(zhuǎn)速、手柄級位及運轉(zhuǎn)位信號； 第二步、對采集到的信號進行檢測和判斷
1)當運轉(zhuǎn)位信號為“0”，且手柄級位信號為I位及以上(即手柄級位信號>I)時，機車運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
當蓄電池SOC值大于等于40%時，投入蓄電池同時停止柴油機工作；
當蓄電池SOC值小于40%時，投入蓄電池同時啟動柴油機工作，并讓柴油機運行在最低轉(zhuǎn)速，給蓄電池充電；
2)當運轉(zhuǎn)位信號為“1”，且手柄級位信號為I位及以上且7位以下(S卩I彡手柄級位信號< 7)時，啟動柴油機并切除蓄電池，并讓柴油機運行在額定轉(zhuǎn)速，機車運行工況為柴油機牽引；
3)當運轉(zhuǎn)位信號為“1”，且手柄級位信號為7位及以上(即手柄級位信號> 7)時，讓柴油機保持運轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速并投入蓄電池，蓄電池補充牽引所需能量，機車運行工況為柴油機牽引。工況自適應(yīng)系統(tǒng)工作原理如下I)機車工況控制在調(diào)車與運轉(zhuǎn)時自動轉(zhuǎn)換。2)牽引工況下，根據(jù)手柄位及蓄電池SOC自動控制柴油機的啟停及運轉(zhuǎn)速度。3)牽引工況下，根據(jù)手柄位及蓄電池SOC自動控制蓄電池的投入與切除。 4)蓄電池牽引工況下，自動啟停柴油機保證蓄電池不過放。5)柴油機牽引工況下，自動投入/切除蓄電池，保證柴油機始終運行在經(jīng)濟特性曲線。
權(quán)利要求
1.一種油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法，其特征在于包括以下步驟 第一步、實時采集SOC值、柴油機轉(zhuǎn)速、手柄級位及運轉(zhuǎn)位信號，所述SOC值是指蓄電池剩余容量值； 第二步、對采集到的信號進行檢測和判斷 1)當運轉(zhuǎn)位信號為“0”，且手柄級位信號>I時，機車運行工況為蓄電池牽引；根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機； 2)當運轉(zhuǎn)位信號為“1”，且I彡手柄級位信號<7時，啟動柴油機并切除蓄電池，并讓柴油機運行在額定轉(zhuǎn)速，機車運行工況為柴油機牽引； 3)當運轉(zhuǎn)位信號為“1”，且手柄級位信號>7時，讓柴油機保持運轉(zhuǎn)在額定轉(zhuǎn)速并投入蓄電池，蓄電池補充牽弓I所需能量，機車運行工況為柴油機牽弓I。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法，其特征在于在根據(jù)SOC值的大小啟停柴油機時，首先對蓄電池SOC值進行判斷當蓄電池SOC值大于等于40%時，投入蓄電池同時停止柴油機工作；當蓄電池SOC值小于40%時，投入蓄電池同時啟動柴油機工作，并讓柴油機運行在最低轉(zhuǎn)速，給蓄電池充電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油電混合動力交流傳動調(diào)車機車工況自適應(yīng)控制方法，通過控制工況的自動轉(zhuǎn)換，自動控制蓄電池和柴油機的投入與切除，使柴油機運行在經(jīng)濟特性曲線并最大限度使用蓄電池能量，達到節(jié)能的效果，使機車的動力混合性能得到充分發(fā)揮，并能提高混合動力機車的動力系統(tǒng)效率、降低能耗和減少廢氣排放。本發(fā)明的積極效果是能充分發(fā)揮油電混合動力機車在調(diào)車作業(yè)領(lǐng)域的節(jié)能特點，使機車的動力混合性能得到充分發(fā)揮，提高混合動力機車的效率，通過機車控制方式與機車作業(yè)方式的自動匹配，實現(xiàn)調(diào)車機車工礦自適應(yīng)的智能化控制，進一步降低整車油耗和有害物質(zhì)排放。
文檔編號B61C7/04GK102673558SQ201210172198
公開日2012年9月19日 申請日期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, 孟玉發(fā), 彭長福, 李小文 申請人:南車資陽機車有限公司