[發明專利]油電混合動力交流傳動調車機車工況自適應控制方法

有效

• 申請號: 201210172198.2
• 申請日: 2012-05-30
• 公開（公告）號: CN102673558A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 任聰;劉順國;孟玉發;李小文;彭長福
• 申請（專利權）人: 南車資陽機車有限公司
• 主分類號: B60W20/00
• 分類號: B60W20/00;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/26;B61C7/04
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

技術領域

本發明涉及一種油電混合動力交流傳動調車機車工況自適應控制方法。

背景技術

混合動力機車通過選擇較小功率的柴油發電機組和一定容量動力蓄電池結合，共同提供機車的電能。柴油機驅動發電機發出三相交流電，經整流成直流后，同蓄電池混合后，通過牽引變流器給牽引電機供電。

普通調車機車的作業主要由：調車和小運轉組成。調車工況下頻繁啟停、制動，主要對機車的啟動牽引力要求較高，對持續牽引力的要求相對較低。而小運轉工況下，機車處于長時間牽引狀態下運行相對較長的一段距離。

調車機車一旦進行作業，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，甚至數小時不等。

根據以上混合動力控制的方式和調車機車作業的特點，調車作業工況下采用蓄電池優先提供動力的方式（高混合度下的控制方式），配合再生制動能量回收系統，將使油電混合動力機車的節油性能發揮到最理想的狀態，既能使柴油機使用時間壓縮至最低，又能提供機車作業所需的動力。

小運轉時則適合采用以柴油機優先提供動力（中、低混合度下的控制方式）的方式，既能優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。

而現在機車上的控制方式是單一性的，只能滿足其一，而根據試驗測試，相應的調車工況采用更合適的控制方式將使整車油耗在原有基礎上降低3%-5%，因此必須開發一套油電混合動力交流傳動調車機車工況自適應系統，實現調車作業時的機車控制方式的改變，使得混合動力技術的效果在調車作業時能夠更好的發揮。

另外，由于混合動力調車機車存在由柴油機對蓄電池充電的環節，而此環節中能量轉換的效率比較低，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——牽引電機”的方式。因此通過工況自適應系統，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。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點，本發明提供了一種油電混合動力交流傳動調車機車工況自適應控制方法，通過控制工況的自動轉換，自動控制蓄電池和柴油機的投入與切除，使柴油機運行在經濟特性曲線并最大限度使用蓄電池能量，達到節能的效果，使機車的動力混合性能得到充分發揮，并能提高混合動力機車的動力系統效率、降低能耗和減少廢氣排放。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種油電混合動力交流傳動調車機車工況自適應控制方法，包括以下步驟：

第一步、實時采集SOC值、柴油機轉速、手柄級位及運轉位信號，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）當運轉位信號為“0”，且手柄級位信號≥1時，機車運行工況為蓄電池牽引；根據SOC值的大小啟停柴油機；

2）當運轉位信號為“1”，且1≤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速，機車運行工況為柴油機牽引；

3）當運轉位信號為“1”，且手柄級位信號≥7時，讓柴油機保持運轉在額定轉速并投入蓄電池，蓄電池補充牽引所需能量，機車運行工況為柴油機牽引。

在根據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速，給蓄電池充電。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：能充分發揮油電混合動力機車在調車作業領域的節能特點，使機車的動力混合性能得到充分發揮，提高混合動力機車的效率，通過機車控制方式與機車作業方式的自動匹配，實現調車機車工礦自適應的智能化控制，進一步降低整車油耗和有害物質排放，具體表現如下：

在蓄電池牽引時，判斷蓄電池剩余容量（SOC），根據SOC值，自動啟停柴油機，保證調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，保證運轉調車；低手柄位(7位以下)柴油機效能；

根據調車機車作業特點，在柴油機手把位在1位及以上超過3-5分鐘，自動啟動柴油機切為柴油機優先輸出動力，不足動力由蓄電池補充。

具體實施方式

一種油電混合動力交流傳動調車機車工況自適應控制方法，包括如下步驟：

第一步、實時采集蓄電池剩余容量值（SOC值）、柴油機轉速、手柄級位及運轉位信號；