CN103832286B - 一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法，其包括以下步骤：1、车辆起动后，电动轮中的轮速传感器开始工作，轮速传感器将轮速信号输入至电传动控制系统进行判断；2、电传动系统实时监测直流母线电压大小；3、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小；4、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小；5、如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉；如果监测的SOC值小于设定的SOC最大值，多余的电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉。本发明起到“削峰填谷”的作用,？使柴油机经常工作在高效区，同时，车辆的电制动能量得以回收再利用。

Description

一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法。

背景技术

目前，矿用电动轮自卸车利用大功率的柴油机带动发电机发电，驱动电动机运行，包括柴电动力系统、电传动控制系统、电动轮，还包括超级电容辅助电源，所述的柴电动力系统包括柴油机和同步发电机，柴油机带动同步发电机发电，柴电动力系统为电动轮提供电源，也为超级电容辅助电源进行充电，所述的电动轮包括轮毂电机和轮速传感器，轮毂电机安装在车轮中，轮毂电机为直流电动机，还能为异步电动机，轮速传感器实时检测车辆轮胎转速，将转速信号输入至电传动控制系统，所述电传动控制系统包括变流器、车辆能量控制单元，依据能量控制策略，通过监测直流母线电压值和超级电容辅助电源的SOC值，S0C表示是超级电容辅助电源的荷电状态值，车辆能量控制单元保证超级电容的能量得到及时补充，超级电容辅助电源也能及时为电动轮补充功率，起到“削峰填谷”的作用，同时，通过能量控制策略，控制轮毂电机电制动能量的回收，所述的超级电容辅助电源包括超级电容组和电压变换器，超级电容辅助电源和柴电动力系统并联在直流母线上。

现有一种利用超级电容辅助能源的混合动力矿用电动轮自卸车，其能量控制方法是该车型的技术难点之一，在现有的超级电容式混合动力车辆的控制策略中，只针对公交车辆、轨道车辆，挖掘机，此类非轮毂电机驱动的混合动力车辆，而这类车辆的运行工况不同于非公路运输的矿用电动轮自卸车，矿用电动轮自卸车的主要运行工况是持续重载上坡和持续空载下坡，超级电容辅助电源充放电的间隔周期较长，有限的超级电容布置空间，使得须充分提高超级电容辅助电源的利用率以满足经济性，而混合动力公交车辆和挖掘机运行工况决定了超级电容辅助电源的充放电周期较短，轨道车辆中超级电容辅助电源的能量一部分来源与电网，超级电容辅助电源的能量来源方式不同于矿用电动轮自卸车，所以现有的超级电容式辅助电源能量控制方法不能直接应用到矿用电动轮自卸车上。

混合动力矿用电动轮自卸车的本质是利用超级电容辅助电源充分吸收车辆电制动回收能量，同时在车辆重载上坡过程中，超级电容提供辅助功率，以提高车辆爬坡速度，提高工作效率，为了使超级电容式混合动力车辆充分发挥辅助能源的效果，提高电制动回收能量的利用率，有效的提高车辆运行速度，制定一个适用于矿用电动轮自卸车能量控制方法是非常有意义的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制策略。

为达到以上目的，本发明的技术方案是，一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、车辆起动后，电动轮中的轮速传感器开始工作，轮速传感器将轮速信号输入至电传动控制系统进行判断，如果轮速没有下降，则表示车辆的运行工况为牵引工况，进入步骤2，如果轮速下降，则表示车辆进入电制动工况，进入步骤5；

步骤2、电传动系统实时监测直流母线电压大小，并将监测的直流母线电压与设定的直流母线电压值相比较，如果监测的直流母线电压小于设定的直流母线电压值，则表示当前系统功率不能满足车辆需求，需超级电容辅助电源向电动轮补充功率，进入步骤3，如果监测的直流母线电压不小于设计的直流母线电压值，则表示当前系统功率能满足车辆需求，超级电容辅助电源不需要向电动轮补充功率，进入步骤4；

步骤3、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值大于设定的SOC最小值，则表示超级电容辅助电源能提供能量输出，柴电动力系统和超级电容辅助电源共同为电动轮提供电源；如果监测的超级电容辅助电源SOC值不大于设定的SOC最小值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，则柴电动力系统单独为电动轮提供电源，同时柴电动力系统为超级电容辅助电源充电；

步骤4、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，柴电动力系统只为电动轮提供电源，不需要为超级电容辅助电源充电；如果监测的超级电容辅助电源SOC值小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，柴电动力系统单独为电动轮提供电源，同时柴电动力系统为超级电容辅助电源充电；

步骤5、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉；如果监测的超级电容辅助电源SOC值小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，电动轮电制动回馈能量为超级电容辅助电源充电，同时能量管理单元实时监测超级电容辅助电源的SOC大小，当监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，多余的电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉。

本发明的有益效果是，严密的能量管理控制策略对矿用电动轮自卸车的能量需求和分配进行合理的控制，使超级电容辅助电源的能量得到及时补充，超级电容能及时为电动轮进行功率补充，这种控制方法起到“削峰填谷”的作用,使柴油机经常工作在高效区，同时，车辆的电制动能量得以回收再利用，减少了柴油机的能量输出，降低了燃油消耗，特别是显著改善了车辆的动力性，达到提高工作效率和降低车辆使用成本的目的。

附图说明

图1是本发明的能量控制方法程序框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示，一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、车辆起动后，电动轮中的轮速传感器开始工作，轮速传感器将轮速信号输入至电传动控制系统进行判断，如果轮速没有下降，则表示车辆的运行工况为牵引工况，进入步骤2，如果轮速下降，则表示车辆进入电制动工况，进入步骤5；

步骤2、电传动系统实时监测直流母线电压大小，并将监测的直流母线电压与设定的直流母线电压值相比较，如果监测的直流母线电压小于设定的直流母线电压值，则表示当前系统功率不能满足车辆需求，需超级电容辅助电源向电动轮补充功率，进入步骤3，如果监测的直流母线电压不小于设计的直流母线电压值，则表示当前系统功率能满足车辆需求，超级电容辅助电源不需要向电动轮补充功率，进入步骤4；

步骤3、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值大于设定的SOC最小值，则表示超级电容辅助电源能提供能量输出，柴电动力系统和超级电容辅助电源共同为电动轮提供电源；如果监测的超级电容辅助电源SOC值不大于设定的SOC最小值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，则柴电动力系统单独为电动轮提供电源，同时柴电动力系统为超级电容辅助电源充电；

步骤4、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，柴电动力系统只为电动轮提供电源，不需要为超级电容辅助电源充电；如果监测的超级电容辅助电源SOC值小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，柴电动力系统单独为电动轮提供电源，同时柴电动力系统为超级电容辅助电源充电；

步骤5、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉；如果监测的超级电容辅助电源SOC值小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，电动轮电制动回馈能量为超级电容辅助电源充电，同时能量管理单元实时监测超级电容辅助电源的SOC大小，当监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，多余的电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉。

Claims (1)

1.一种混合动力矿用电动轮自卸车的能量控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、车辆起动后，电动轮中的轮速传感器开始工作，轮速传感器将轮速信号输入至电传动控制系统进行判断，如果轮速没有下降，则表示车辆的运行工况为牵引工况，进入步骤2，如果轮速下降，则表示车辆进入电制动工况，进入步骤5；

步骤2、电传动系统实时监测直流母线电压大小，并将监测的直流母线电压与设定的直流母线电压值相比较，如果监测的直流母线电压小于设定的直流母线电压值，则表示当前系统功率不能满足车辆需求，需超级电容辅助电源向电动轮补充功率，进入步骤3，如果监测的直流母线电压不小于设计的直流母线电压值，则表示当前系统功率能满足车辆需求，超级电容辅助电源不需要向电动轮补充功率，进入步骤4；

步骤3、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值大于设定的SOC最小值，则表示超级电容辅助电源能提供能量输出，柴电动力系统和超级电容辅助电源共同为电动轮提供电源；如果监测的超级电容辅助电源SOC值不大于设定的SOC最小值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，则柴电动力系统单独为电动轮提供电源，同时柴电动力系统为超级电容辅助电源充电；

步骤4、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，柴电动力系统只为电动轮提供电源，不需要为超级电容辅助电源充电；如果监测的超级电容辅助电源SOC值小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，柴电动力系统单独为电动轮提供电源，同时柴电动力系统为超级电容辅助电源充电；

步骤5、能量管理单元监测超级电容辅助电源的SOC大小，如果监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉；如果监测的超级电容辅助电源SOC值小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量不足，电动轮电制动回馈能量为超级电容辅助电源充电，同时能量管理单元实时监测超级电容辅助电源的SOC大小，当监测的超级电容辅助电源SOC值不小于设定的SOC最大值，则表示超级电容辅助电源的能量充足，多余的电动轮电制动回馈能量由制动电阻消耗掉。