一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法与流程

本发明涉及混合动力机动车，具体涉及一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法。

背景技术：

1、目前，世界各国制定的排放法规日趋严格化，在科技创新、产业发展、项目攻关的同时，考虑绿色环保成为产品研发的必要性。轨道交通装备也向着绿色化、智能化的方向发展，混合动力机车在此背景下应运而生。混合动力机车通过能量管理，优化控制策略，实现了提高燃油经济性和减少排放的目的，因而具有十分广阔的市场前景。

2、目前，在电动汽车技术领域，通过在滑行状态下通过动能回收再利用，能够起到节能目的，进一步提高了电动汽车的经济性。但是现有技术只是针对电动汽车在道路行驶过程中的能量回收控制，在轨道交通行业领域，尤其是重载列车，滑行能量回收控制技术仍是空白。而由于轨道交通行业的特点，电动汽车滑行能量回收控制技术并不适用于铁路运输。

3、因此，研发一种能够适用于轨道交通的混合动力机动车的滑行能量回收的控制方法，可以起到很好的节能目的，对于混合动力机动车的推广发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，对于混合动力机车产生的惯性及动能较大，将滑行状态下的动能回收再利用，能够达到提高机车燃油的经济性、达到节能的目的。

2、本发明的目的在于提供一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，包括如下步骤：

3、步骤(1)：通过机车车载微机控制系统判断机车运行状态；

4、步骤(2)：当判断为滑行状态时，通过控制滑行状态时机车的电制力f进行能量回收。

5、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(1)中，机车车载微机控制系统通过手柄位信息，制动手柄信息及机车模式信息判断机车运行状态。

6、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(1)中，当手柄位处于0位，制动手柄处于运转位，机车模式为非牵引模式且非制动模式时，机车运行状态判断为滑行状态。

7、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(2)中，将电制力f发送给牵引变流器，进行能量回收。

8、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(2)中，机车车载微机控制系统还需判断机车运行速度大于系统设定速度值。

9、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(2)中，

10、制动力f通过如下公式计算；

11、f＝min(f1，f2，f3)

12、其中，f1为维持机车加速度a时的制动力，-0.05km/h/s≤a≤0km/h/s；

13、f1(t)＝xpevt(t)+ki∫evt(t)dt

14、evt为机车速度偏差值，kp为比例系数，ki为积分系数；

15、其中，f2＝pmax/vt，pmax为当前机车动力电池可允许最大充电功率，vt为t时的机车运行速度；

16、其中，f3＝fmax(vt≤vc)或f3＝pm/vt(vt>vc)，fmax为机车最大电制力，vt为t时的机车运行速度，vc为机车持续速度，pm为机车最大电制功率。

17、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(2)中，通过牵引电机转速传感器计算机车运行速度vt。

18、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(2)中，机车加速度a通过如下公式计算：

19、a＝(vt-v(t-1))/t。

20、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，所述步骤(2)中，车载微机控制系统根据动力电池状态判断当前机车动力电池可允许最大充电功率。

21、根据本发明所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，优选地，动力电池状态包括荷电状态、电压、电流、温度参数信息。

22、电池可允许最大充电功率pmax可以通过如下计算公式计算：

23、

24、ps为当前机车动力电池温度补偿充电功率,sm为电池荷电状态(soc)，tn为电池温度。

25、pv(t)＝kpev(t)+ki∫ev(t)dt

26、kp为比例系数，ki为积分系数。

27、pv为动力电池电压上限值闭环控制充电功率，ev为电压偏差值。

28、pa(t)＝kpea(t)+ki∫ea(t)dt

29、kp为比例系数，ki为积分系数。

30、pa为动力电池电流上限值闭环控制充电功率，ea为电流偏差值。

31、pmax＝min(ps,pv,pa)，pmax为当前机车动力电池可允许最大充电功率。

32、本发明的有益效果是：

33、本发明的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，当手柄位回零，且未施加空气制动，机车保持滑行运行状态时，适当增加电制力，有利于机车减速以及下坡道时维持速度而不增速，减少空气制动的作用；同时，增加了再生制动能量的回收，实现节能、降低使用成本的目的。

34、对于载重量较大的混合动力机车，在运行过程中产生的惯性及动能较大，将滑行状态下的动能回收再利用，能够达到提高机车燃油的经济性、达到节能的目的。由铁路机车的运输特点，一般牵引货物质量都在3000t-5000t，根据动能公式e＝1/2m(v22-v12)计算，当机车平均牵引4000t货物时，如果速度由71km/h降低至70km/h，仅降低1km/h的速度，将产生6kwh能量。因此，对担当铁路运输任务的混合动力机车滑行时进行动能回收具有重要意义。

技术特征：

1.一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，机车车载微机控制系统通过手柄位信息，制动手柄信息及机车模式信息判断机车运行状态。

3.根据权利要求2所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中，当手柄位处于0位，制动手柄处于运转位，机车模式为非牵引模式且非制动模式时，机车运行状态判断为滑行状态。

4.根据权利要求1所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将电制力f发送给牵引变流器，进行能量回收。

5.根据权利要求1所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，机车车载微机控制系统还需判断机车运行速度大于系统设定速度值。

6.根据权利要求1所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，

7.根据权利要求5或6所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过牵引电机转速传感器计算机车运行速度vt。

8.根据权利要求7所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，机车加速度a通过如下公式计算：

9.根据权利要求6所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中，车载微机控制系统根据动力电池状态判断当前机车动力电池可允许最大充电功率。

10.根据权利要求9所述的一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，其特征在于，所述动力电池状态包括荷电状态、电压、电流、温度参数信息。

技术总结本发明公开了一种混合动力机车滑行能量回收的控制方法，该方法包括如下步骤：通过机车车载微机控制系统判断机车运行状态；当判断为滑行状态时，通过控制滑行状态时机车的电制力F进行能量回收。本发明的控制方法，可以起到很好的节能目的，对于混合动力机动车的推广发展具有重要意义。技术研发人员：王志强,周洺宇,黄露,董骏骐,高磊,吕世伟,李昭宇,刘忠伟,贾峰受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/2/6