CN102673558B

CN102673558B - 油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法

Info

Publication number: CN102673558B
Application number: CN201210172198.2A
Authority: CN
Inventors: 任聪; 刘顺国; 孟玉发; 李小文; 彭长福
Original assignee: CSR Ziyang Locomotive Co Ltd
Current assignee: CRRC Ziyang Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-05-30
Also published as: CN102673558A

Abstract

本发明公开了一种油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法，通过控制工况的自动转换，自动控制蓄电池和柴油机的投入与切除，使柴油机运行在经济特性曲线并最大限度使用蓄电池能量，达到节能的效果，使机车的动力混合性能得到充分发挥，并能提高混合动力机车的动力***效率、降低能耗和减少废气排放。本发明的积极效果是：能充分发挥油电混合动力机车在调车作业领域的节能特点，使机车的动力混合性能得到充分发挥，提高混合动力机车的效率，通过机车控制方式与机车作业方式的自动匹配，实现调车机车工矿自适应的智能化控制，进一步降低整车油耗和有害物质排放。

Description

油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法

技术领域

本发明涉及一种油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法。

背景技术

混合动力机车通过选择较小功率的柴油发电机组和一定容量动力蓄电池结合，共同提供机车的电能。柴油机驱动发电机发出三相交流电，经整流成直流后，同蓄电池混合后，通过牵引变流器给牵引电机供电。

普通调车机车的作业主要由：调车和小运转组成。调车工况下频繁启停、制动，主要对机车的启动牵引力要求较高，对持续牵引力的要求相对较低。而小运转工况下，机车处于长时间牵引状态下运行相对较长的一段距离。

调车机车一旦进行作业，常常会遇到这两种工况相互交替进行，交替时间可以是几分钟到几十分钟，甚至数小时不等。

根据以上混合动力控制的方式和调车机车作业的特点，调车作业工况下采用蓄电池优先提供动力的方式（高混合度下的控制方式），配合再生制动能量回收***，将使油电混合动力机车的节油性能发挥到最理想的状态，既能使柴油机使用时间压缩至最低，又能提供机车作业所需的动力。

小运转时则适合采用以柴油机优先提供动力（中、低混合度下的控制方式）的方式，既能优先满足机车牵引所需的能量，又能满足机车在长时间牵引过程中由于路况的改变而造成的所需能量的突变。

而现在机车上的控制方式是单一性的，只能满足其一，而根据试验测试，相应的调车工况采用更合适的控制方式将使整车油耗在原有基础上降低3%-5%，因此必须开发一套油电混合动力交流传动调车机车工况自适应***，实现调车作业时的机车控制方式的改变，使得混合动力技术的效果在调车作业时能够更好的发挥。

另外，由于混合动力调车机车存在由柴油机对蓄电池充电的环节，而此环节中能量转换的效率比较低，能量折损较大，也就是说，能量通过“柴油机——蓄电池——牵引电机”的运行方式，其效率和油耗都大于“柴油机——牵引电机”的方式。因此通过工况自适应***，将柴油机向蓄电池充电的时间控制在最低，以提高整车效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法，通过控制工况的自动转换，自动控制蓄电池和柴油机的投入与切除，使柴油机运行在经济特性曲线并最大限度使用蓄电池能量，达到节能的效果，使机车的动力混合性能得到充分发挥，并能提高混合动力机车的动力***效率、降低能耗和减少废气排放。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法，包括以下步骤：

第一步、实时采集SOC值、柴油机转速、手柄级位及运转位信号，所述SOC值是指蓄电池剩余容量值；

第二步、对采集到的信号进行检测和判断：

1）当运转位信号为“0”，且手柄级位信号≥1时，机车运行工况为蓄电池牵引；根据SOC值的大小启停柴油机；

2）当运转位信号为“1”，且1≤手柄级位信号＜7时，启动柴油机并切除蓄电池，并让柴油机运行在额定转速，机车运行工况为柴油机牵引；

3）当运转位信号为“1”，且手柄级位信号≥7时，让柴油机保持运转在额定转速并投入蓄电池，蓄电池补充牵引所需能量，机车运行工况为柴油机牵引。

在根据SOC值的大小启停柴油机时，首先对蓄电池SOC值进行判断：当蓄电池SOC值大于等于40%时，投入蓄电池同时停止柴油机工作；当蓄电池SOC值小于40%时，投入蓄电池同时启动柴油机工作，并让柴油机运行在最低转速，给蓄电池充电。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：能充分发挥油电混合动力机车在调车作业领域的节能特点，使机车的动力混合性能得到充分发挥，提高混合动力机车的效率，通过机车控制方式与机车作业方式的自动匹配，实现调车机车工矿自适应的智能化控制，进一步降低整车油耗和有害物质排放，具体表现如下：

在蓄电池牵引时，判断蓄电池剩余容量（SOC），根据SOC值，自动启停柴油机，保证调车工况时牵引能量需求的同时保护蓄电池安全；

在柴油机牵引时，根据手柄级位投入或切除蓄电池，高手柄位(7位及以上)时，投入蓄电池，保证运转调车；低手柄位(7位以下)柴油机效能；

根据调车机车作业特点，在柴油机手把位在1位及以上超过3-5分钟，自动启动柴油机切为柴油机优先输出动力，不足动力由蓄电池补充。

具体实施方式

一种油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法，包括如下步骤：

第一步、实时采集蓄电池剩余容量值（SOC值）、柴油机转速、手柄级位及运转位信号；

第二步、对采集到的信号进行检测和判断：

1）当运转位信号为“0”，且手柄级位信号为1位及以上（即手柄级位信号≥1）时，机车运行工况为蓄电池牵引；判断蓄电池SOC值，并根据SOC值的大小启停柴油机：

当蓄电池SOC值大于等于40%时，投入蓄电池同时停止柴油机工作；

当蓄电池SOC值小于40%时，投入蓄电池同时启动柴油机工作，并让柴油机运行在最低转速，给蓄电池充电；

2）当运转位信号为“1”，且手柄级位信号为1位及以上且7位以下（即1≤手柄级位信号＜7）时，启动柴油机并切除蓄电池，并让柴油机运行在额定转速，机车运行工况为柴油机牵引；

3）当运转位信号为“1”，且手柄级位信号为7位及以上（即手柄级位信号≥7）时，让柴油机保持运转在额定转速并投入蓄电池，蓄电池补充牵引所需能量，机车运行工况为柴油机牵引。

工况自适应***工作原理如下：

1）机车工况控制在调车与运转时自动转换。

2）牵引工况下，根据手柄位及蓄电池SOC自动控制柴油机的启停及运转速度。

3）牵引工况下，根据手柄位及蓄电池SOC自动控制蓄电池的投入与切除。

4）蓄电池牵引工况下，自动启停柴油机保证蓄电池不过放。

5）柴油机牵引工况下，自动投入/切除蓄电池，保证柴油机始终运行在经济特性曲线。

Claims

1.一种油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

第二步、对采集到的信号进行检测和判断：

2.根据权利要求1所述的油电混合动力交流传动调车机车工况自适应控制方法，其特征在于：在根据SOC值的大小启停柴油机时，首先对蓄电池SOC值进行判断：当蓄电池SOC值大于等于40%时，投入蓄电池同时停止柴油机工作；当蓄电池SOC值小于40%时，投入蓄电池同时启动柴油机工作，并让柴油机运行在最低转速，给蓄电池充电。