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原文传递一种混合动力调车机车能量自适应控制方法

专利名称：	一种混合动力调车机车能量自适应控制方法
摘要：	本发明公开了一种混合动力调车机车能量自适应控制方法，包括步骤一，判断当前机车运行工况，属于混合动力模式或纯电力牵引；步骤二：属于混合动力模式时，微机控制系统分别向多个双向DC/DC发送控制参数，进行均衡放电或者均衡充电处理；属于纯电力牵引时，微机控制系统分别向多个双向DC/DC发送放电控制参数，进行均衡放电处理。通过对多个动力电池组加装双向DC/DC设备，实现动力电池组之间独立的功率控制，设计动力电池均衡充放电控制方法与所属算法，设计混合动力调车机车多组动力电池SOC自动平衡控制方法；实现多组动力电池均衡充放电功能、各组动力电池SOC自动平衡功能、动力电池故障保护控制功能、达到混动调车机车在不同工况下能量自适应控制的目的。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	辽宁;21
申请人：	中车大连机车车辆有限公司
发明人：	高磊;周洺宇;王志强;李志锋;姜博韬;吕世伟;黄露;刘骅萱;孙阳;史鹏飞
专利状态：	有效
申请日期：	2022-11-09T00:00:00+0800
发布日期：	2023-01-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202211395373.4
公开号：	CN115556634A
代理机构：	北京连和连知识产权代理有限公司
代理人：	杨帆;马鹏林
分类号：	B60L58/13;B60L58/22;B60L50/12;B60L50/52;B;B60;B60L;B60L58;B60L50;B60L58/13;B60L58/22;B60L50/12;B60L50/52
申请人地址：	116022 辽宁省大连市沙河口区中长街51号
主权项：	1.一种混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：判断当前机车运行工况，属于混合动力模式或纯电力牵引；步骤二：属于混合动力模式时，微机控制系统分别向多个双向DC/DC发送放电控制参数，进行均衡放电处理，或者微机控制系统分别向多个双向DC/DC发送充电控制参数，进行均衡充电处理；属于纯电力牵引时，微机控制系统分别向多个双向DC/DC发送放电控制参数，进行均衡放电处理。 2.根据权利要求1所述的混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，还包括步骤三：在均衡放电或均衡充电过程中，对多组动力电池SOC进行平衡修正。 3.根据权利要求1所述的混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，所述均衡充电处理包括如下步骤：步骤A1：实时采集多组动力电池的SOC值，当任意一组动力电池SOC值低于预设充电值时，或司机控制强制给动力电池充电时，微机网络发出启动柴油机指令，主发励磁控制器控制柴油机发电机组功率输出最大功率与最高转速，保持输出柴油机最高转速所对应的中间直流母线电压VCA_V，为整车提供能量；步骤A2：微机控制系统向双向DC/DC下发充电控制参数，充电控制参数包括多组动力电池组的SOC值，每组动力电池的最大允许充电功率PChgMax、最大允许充电电流IChgMax；步骤A3：以中间直流母线电压VCA_V和最大允许充电功率PChgMax为控制目标，对动力电池组充电，在柴油机功率未受限时，双向DC/DC升高动力电池侧电压；步骤A4：实时采集充电的动力电池的SOC值，判断动力电池的SOC值是否高于预设的充电值；高于预设的充电值时，微机网络控制柴油机关闭，低于预设的充电值时，跳转至步骤A1。 4.根据权利要求1所述的混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，所述均衡放电处理包括如下步骤：步骤B1：微机网络发出动力电池供能指令，闭合动力电池的闭合回路的接触器，多个双向DC/DC控制多组动力电池的功率输出，升高中间直流母线电压VCA_V；步骤B2：微机控制系统向每组双向DC/DC下发放电控制参数，放电控制参数包括多组动力电池组的SOC值、每组动力电池的最大允许放电功率PDisChgMax、最大允许放电电流IDisChgMax；步骤B3：以中间直流母线电压VCA_V和最大允许放电功率PDisChgMax为控制目标，调节动力电池的输出功率；步骤B4：实时采集放电的动力电池的SOC值，判断动力电池的SOC值是否低于预设的充电值；低于预设的充电值时，结束放电过程；高于预设的充电值时，跳转至步骤A1。 5.根据权利要求3所述的混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，所述动力电池最大允许充电功率PChgMax的计算公式为：动力电池最大允许充电功率PChgMax由动力电池运行温度TBAT、动力电池SOC值、动力电池组内部接触器已闭合数量Nk和总接触器数量N共同决定；网络微机系统根据动力电池特性，采用模糊控制策略将额定运行温度TBAT分成X个区间，温度与充电功率正相关；将SOC值分成Y个区间，在SOC达到90％时充电功率降低至0，将动力电池运行温度TBAT数值代入至X内，将当前SOC数值代入至Y内，查询特性表PChgBat，再乘以Nk与N的比值，可得到动力电池最大允许充电功率PChgMax；所述动力电池最大允许充电电流IChgMax值的的计算公式为： IChgBat为电池最大额定充电电流IChgBat；Nk动力电池组内部接触器已闭合数；N为动力电池组内部总接触器数量。 6.根据权利要求4所述的混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，所述动力电池最大允许放电功率PDisChgMax的计算公式为：动力电池最大允许放电功率PDisChgMax，由动力电池运行温度TBAT、SOC值、动力电池组内部接触器已闭合数量Nk与总接触器数量N共同决定；网络微机系统根据动力电池特性，采用模糊控制策略将额定运行温度分成X个区间，温度与放电功率正相关；将SOC值分成Y个区间，SOC值越高其放电能力越强；将动力电池运行温度TBAT数值代入至X内，将当前SOC数值代入至Y内，查询特性表PDisChgBat，再乘以Nk与N的比值，可得到动力电池最大允许放电功率PDisChgMax；允许放电电流IDisChgMax值的计算公式为: IDisChgBat为电池最大额定充电电流；Nk动力电池组内部接触器已闭合数；N为动力电池组内部总接触器数量。 7.根据权利要求2所述混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，均衡充电时的多组动力电池SOC的平衡修正过程为：各组动力电池的SOC值均小于80时，各组动力电池均采用最大允许充电功率PChgMax进行快速充电，各组的充电速率是一致的；若其中一组动力电池SOC值先达到80时，微机网络系统控制其对应的双向DC/DC的最大允许充电功率PChgMax逐渐缩小，SOC值高的动力电池充电速率下降，其余动力电池SOC未达到80，仍保持最大允许充电功率PChgMax进行快速充电；当任意一组动力电池达到预设充电值时，均停止充电。 8.根据权利要求2所述混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，均衡放电时的多组动力电池SOC的平衡修正过程为：微机网络系统控制SOC值高的动力电池对应的双向DC/DC的最大允许放电功率PDisChgMax增大，但不会超过最大额定放电功率，微机网络系统控制SOC值小的动力电池对应的双向DC/DC的最大允许放电功率PDisChgMax减小，达到多组动力电池SOC自动平衡放电。 9.根据权利要求1所述混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，步骤二中，对多组动力电池均衡充电处理时还包括充电故障检测方法，包括如下步骤：步骤C1：动力电池发生故障时，微机网络系统向故障发生的回路双向DC/DC发出保护指令；步骤C2：微机网络发送的最大允许充电功率PChgMax设置为0，然后断开故障回路的接触器；步骤C3：调节整流模块的功率，自适应控制整车能量满足牵引需求，降低柴油机的输出功率，维持其他未故障的动力电池处于PChgMax的充电效率。 10.根据权利要求1所述混合动力调车机车能量自适应控制方法，其特征在于，步骤二中，对多组电池均衡放电处理时还包括放电故障检测方法，包括如下步骤：步骤D1：动力电池发生故障时，微机网络系统向故障发生的回路双向DC/DC发出保护指令；步骤D2：微机网络发送的最大允许放电功率PDisChgMax设置为0，然后断开故障回路的接触器；步骤D3：若此时柴油处于停机状态，启动并升高柴油机的输出功率；若此时柴油机处于启动状态，调节整流模块的功率，自适应控制整车能量满足牵引需求，维持其他未故障的动力电池继续处于PDisChgMax最大放电效率。