CN117885514A - 一种混合动力矿用车牵引系统及其能量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统及其能量控制方法，属于能量控制算法领域，系统包括：油动力单元、电动力单元和牵引制动单元；油动力单元的第一输出端与第一直流母线的相连，油动力单元的第二输出端与第二直流母线的相连；电动力单元的第三输出端与第一直流母线的相连，电动力单元的第四输出端与第二直流母线的相连；牵引制动单元的第一输入端与第一直流母线的相连，所述牵引制动单元的第二输入端与第二直流母线的相连。方法包括：当矿用车处于油动力模式或混合动力模式运行时，对油动力单元的功率进行均衡控制，当进入功率均衡控制后，进行整车级能量管理控制。本申请提高了电传动矿山车驱动系统的可靠性，节约了对能源的消耗。
Description
技术领域
本申请属于能量控制算法领域，具体涉及一种混合动力矿用车牵引系统及其能量控制方法。
背景技术
矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，全球现有三分之二的矿产原料为露天开采，大型露天矿山机械是制造业高地。长期以来，大型露天矿用车多采用大功率柴油油动力发动机，其油耗高、噪声大、尾气排放污染严重，每年总燃油消耗量相当于2亿辆小汽车，而百吨位的矿用车每年油耗成本超过300万元。
矿用自卸车运行工况具有坡度大、承载重、运行速度低、线路相对固定、工况复杂的特点，其满载下坡工况偏多，制动能量回收可以给电池充电。由于作为纯电动汽车唯一动力源的车载电源即蓄电池经过长期的发展，依然存在大重量、低寿命以及充电时间长等缺点，续驶里程受限。混合动力汽车兼顾纯电动车与传统燃油车的特点，通过合理调整控制策略，能够在满足驾驶需求(包括：动力性、驾驶平顺性)的前提下，使电机、油动力发动机、电池等动力部件的能量输出最优化，实现能量的管理和效率与排放的最佳平衡。混合动力的控制策略决定了整车的动力性、燃油经济性、排放特性。
发明内容
基于以上技术不足，本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统及其能量控制方法。
第一方面，本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统，包括：油动力单元、电动力单元和牵引制动单元；
所述油动力单元的第一输出端与第一直流母线的相连，所述油动力单元的第二输出端与第二直流母线的相连；
所述电动力单元的第三输出端与第一直流母线的相连，所述电动力单元的第四输出端与第二直流母线的相连；
所述牵引制动单元的第一输入端与第一直流母线的相连，所述牵引制动单元的第二输入端与第二直流母线的相连。
所述油动力单元包括多个油动力子单元；其中，每个所述油动力子单元包括：油动力发电单元、整流单元、主逆变单元；
所述油动力发电单元的第五输出端与所述整流单元的第一端相连；所述整流单元的第二端与所述第一直流母线相连；所述整流单元的第三端与所述第二直流母线相连；
所述主逆变单元的第四端与所述第一直流母线相连；所述主逆变单元的第五端与所述第二直流母线相连。
所述牵引制动单元包括牵引单元和制动单元，所述制动单元的第一输入端与第一直流母线的相连，所述制动单元的第二输入端与第二直流母线的相连，所述主逆变单元的第八输出端与所述牵引单元的第十三端相连。
所述电动力单元包括电动力发电单元、双向转换单元；所述电动力发电单元的第六输出端与所述双向转换单元的第六端相连；所述电动力发电单元的第七输出端与所述双向转换单元的第七端相连；所述双向转换单元的第八端与所述第一直流母线相连；所述双向转换单元的第九端与所述第二直流母线相连。
所述的混合动力矿用车牵引系统，还包括：散热单元；所述散热单元包括辅助逆变单元和散热主单元；
所述辅助逆变单元的第十端与所述散热主单元的输入端相连；所述辅助逆变单元的第十一端与所述双向转换单元的第六端相连；所述辅助逆变单元的第十二端与所述双向转换单元的第七端相连。
第二方面，本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，采用所述混合动力矿用车牵引系统实现，所述混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法包括：
当所述矿用车处于油动力模式或混合动力模式运行时，对所述油动力单元的功率进行均衡控制，当进入功率均衡控制后，进行整车级能量管理控制。
所述对所述油动力单元的功率进行均衡控制，包括如下步骤：
接收矿用车的油门踏板信号；
根据所述油门踏板信号，控制所有油动力发动机以相同的转速运行；
采集所有油动力发动机的转速值并得到油动力发动机的转速不平衡度，基于所述油动力发动机的转速不平衡度判断是否进入功率平衡控制。
所述基于所述油动力发动机的转速不平衡度判断是否进入功率平衡控制，包括如下步骤：
判断每台油动力发动机的转速不平衡度是否大于转速不平衡度阈值；
若大于转速不平衡度阈值，则采用转速大的油动力发动机的转速调节系数控制其他油动力发动机转速，并进入功率平衡控制；
否则，则采集油动力发动机输出的总直流电流并得到直流电流不平衡率，判断所述直流电流不平衡率是否大于不平衡阈值，若所述直流电流不平衡率大于不平衡阈值，则进入功率平衡控制。
所述整车级能量管理控制，包括：
若所述矿用车强电励磁有效，则判断驻车制动是否有效；
若有效，则采用驻车制动能量控制；若无效，则判断电池SOC是否低于下限值；
若低于下限值，则采用强制充电能量控制；若不低于下限值，则判断所述矿用车是否处于制动工况；
若处于制动工况，则采用制动工况能量控制；若不处于制动工况则判断牵引单元需求功率是否小于内燃机输出功率；
若小于内燃机输出功率，则采用双向转换单元待机控制，若不小于内燃机输出功率，则采用牵引工况能量控制。
所述驻车制动能量控制包括:将所述油动力发动机的输出能量反馈到所述电动力单元进行存储，所述电动力单元的充电功率根据所述油动力发动机的转速实时进行调节。
所述强制充电能量控制包括:无论所述矿用车处于何种工况，所述电动力单元处于充电恒流模式，将所述油动力发动机的输出能量减去所述油动力单元所在独立电流回路的能量消耗，得到剩余能量,将所述剩余能量全部供给所述电动力单元。
所述制动工况能量控制包括:将所述油动力发动机的输出能量反馈到所述电动力单元进行存储，所述电动力单元处于充电恒流模式,若所述电动力单元电池已充满或者反馈到所述电动力单元的能量大于设定能量阈值，则启动所述牵引制动单元消耗多余能量。
所述双向转换单元待机控制为双向转换单元处于待机模式。
所述牵引工况能量控制包括：
当所述油动力发动机的转速小于转速阈值时，所述油动力单元所在的独立电流回路为所述牵引单元提供功率输出，所述电动力单元为散热单元提供功率输出，双向转换单元处于待机模式；
当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且所述牵引单元在恒功率区时，所述电动力单元同时为散热单元以及所述牵引单元提供功率输出，所述油动力单元为所述牵引单元提供功率输出，双向转换单元处于放电稳压模式；
当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且所述牵引单元不在恒功率区时，优先采用所述油动力单元为所述牵引单元提供功率输出，双向转换单元处于放电稳压模式。
所述当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且所述牵引单元在恒功率区时，对所述电动力单元进行电流限制，电动力单元的限制电流＝电动力单元允许放电电流-散热单元功率/电动力单元侧电压。
所述充电恒流模式包括：以双向转换单元的输出电流为控制对象，所述油动力发动机的输出能量通过所述双向转换单元分别提供给所述电动力单元以及散热单元；
所述放电稳压模式：以双向转换单元的输出电压为控制对象，所述电动力单元通过所述双向转换单元为所述油动力发动机所在电流回路以及散热单元提供能量。
第三方面，本申请提出一种电子设备，包括：一个或多个处理器，以及存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
第四方面，本申请提出一种存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得机器执行所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
有益技术效果：
本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统及其能量控制方法，充分考虑在矿用车的各种工况下，通过对能量流向的控制，提高了电传动矿山车驱动系统的可靠性，节约了对能源的消耗。
附图说明
图1为本申请实施例的一种混合动力矿用车牵引系统原理图；
图2为本申请实施例的对油动力单元的功率进行均衡控制流程图；
图3为本申请实施例的整车级能量管理控制流程图；
其中，1-油动力单元，2-电动力单元，3-牵引制动单元，5-第一输出端，6-第一直流母线，7-第二输出端，8-第二直流母线，9-第三输出端，10-第四输出端，11-第一输入端，12-第二输入端，1-12油动力发电单元，1-1油动力发动机，1-2发电机，1-3整流单元，1-4主逆变单元，13-第五输出端，14-第一端，15-第二端，16-第三端，17-第四端，18-第五端，2-1电动力发电单元，2-2双向转换单元，19-第六输出端，20-第六端，21-第七输出端，22-第七端，23-散热单元，23-1辅助逆变单元，23-2散热主单元，24-第十端，25-输入端，26-第十一端，27-第十二端，28-第八输出端，29-牵引单元，30-第十三端，31-制动单元。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本公开作进一步说明。
本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统及其能量控制方法。针对传统电传动矿用自卸车驱动系统动力来源单一、可靠性不足的问题，本申请采用双柴发机组的双源动力拓扑架构，实现多励磁高效协同控制和功率平衡控制，整车单/双发动机在不同工况下均能可靠运行。
针对“柴发机组+动力电池”的混合动力拓扑矿山车，本申请提出一种高效的电驱动系统能量流管理技术控制策略，实现制动能量回收及牵引性能的大幅提升，提高了整车运行的节能性能，本实施例中油动力发电单元1-12中的油动力发动机1-1采用柴油机实现，但是若采用其他内燃机均能以本申请所述的方法实现，故采用其他内燃机实现的方案均属于本申请的保护范围。
第一方面，本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统，如图1所示，包括：油动力单元1、电动力单元2和牵引制动单元3；
所述油动力单元1的第一输出端5与第一直流母线6的相连，所述油动力单元1的第二输出端7与第二直流母线8的相连；
所述电动力单元2的第三输出端9与第一直流母线6的相连，所述电动力单元的第四输出端10与第二直流母线8的相连；
所述牵引制动单元3的第一输入端11与第一直流母线6的相连，所述牵引制动单元3的第二输入端12与第二直流母线8的相连。
所述油动力单元1包括多个油动力子单元；其中，每个所述油动力子单元包括：油动力发电单元1-12、整流单元1-3、主逆变单元1-4；所述油动力发电单元1-12包括油动力发动机1-1以及发电机1-2。
所述牵引制动单元3包括牵引单元29和制动单元31，所述制动单元31的第一输入端11与第一直流母线6的相连，所述制动单元31的第二输入端12与第二直流母线8的相连，所述主逆变单元1-4的第八输出端28与所述牵引单元29的第十三端30相连。所述牵引制动单元3的第一输入端11与所述制动单元31的第一输入端11为同一输入端，所述牵引制动单元3的第二输入端12与所述制动单元31的第二输入端12为同一输入端。
所述油动力发动机1-1为内燃机，本实施例采用柴油机实现，所述内燃机与发电机1-2以及对应的整流单元1-2、主逆变单元1-4构成独立电流回路，用于为所述牵引单元29提供油动力；本实施例中牵引单元29采用牵引电机实现。
所述电动力单元2用于为所述牵引单元29提供电池动力；
所述散热单元23用于为所述牵引单元29提供散热风量；
所述制动单元31用于为所述牵引单元29提供制动时所需的能量消耗电阻。
本实施例中，采用2台柴油发动机实现，但是多台柴油发动机一样可以实现本申请的发明过程，均属于本申请的保护范围。
本申请提出的混合动力+双源动力系统采用图1中的拓扑架构。两台柴油机驱动两组同步发电机发出交流电后，由二极管整流器整流，通过支撑电容滤波后，变换成平滑的直流电。2台牵引电机(即牵引单元)由主传动回路动逆变单元提供的VVVF(Variable Voltageand Variable Frequency，可变电压可变频率系统)电源驱动。辅助传动回路部分通过双向转换单元(双向DC/DC模块)将动力电池装置连接在牵引变流器的直流母线上，同时辅助传动回路还驱动辅助散热系统，为变流器和电动轮提供散热风量。
所述油动力发电单元1-12的第五输出端13与所述整流单元1-3的第一端14相连；所述整流单元1-3的第二端15与所述第一直流母线6相连；所述整流单元1-3的第三端16与所述第二直流母线8相连；
所述主逆变单元1-4的第四端17与所述第一直流母线6相连；所述主逆变单元1-4的第五端18与所述第二直流母线8相连。所述主逆变单元1-4的第八输出端28与牵引单元29的第十三端30相连。
所述电动力单元2包括电动力发电单元2-1、双向转换单元2-2；所述电动力发电单元2-1的第六输出端19与所述双向转换单元2-2的第六端20相连；所述电动力发电单元2-1的第七输出端21与所述双向转换单元2-2的第七端22相连；所述双向转换单元2-2的第八端9(即为所述电动力单元2的第三输出端9)与所述第一直流母线6相连；所述双向转换单元2-2的第九端10(即为电动力单元的第四输出端10)与所述第二直流母线8相连。所述双向转换单元2-2的第八端即为所述电动力单元的第三输出端9，所述双向转换单元2-2的第九端即为所述电动力单元的第四输出端10。
所述的混合动力矿用车牵引系统，还包括：散热单元23；所述散热单元23包括辅助逆变单元23-和散热主单元23-2；
所述辅助逆变单元23-1的第十端24与所述散热主单元23-2的输入端25相连；所述辅助逆变单元23-1的第十一端26与所述双向转换单元2-2的第六端20相连；所述辅助逆变单元23-1的第十二端27与所述双向转换单元2-2的第七端22相连。
第二方面，本申请提出一种混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，采用所述混合动力矿用车牵引系统实现，所述混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法包括：
当所述矿用车处于油动力模式或混合动力模式运行时，对所述油动力单元的功率进行均衡控制，当进入功率均衡控制后，进行整车级能量管理控制。
根据所述矿用车整机工况特点将系统分为：油动力模式、混合动力模式以及纯电动模式；
所述油动力模式：切除电动力单元中的电池，由一台油动力发动机或多台油动力发动机提供驱动牵引电机(本实施例采用牵引电机来实现牵引单元功能，以下均采用牵引电机代替牵引单元对方案进行详细描述)与散热主单元的能量，制动工况下回馈能量由牵引制动单元中的斩波电阻消耗。
所述混合动力模式：系统默认处于该模式，投入一台油动力发动机或多台油动力发动机，电动力单元接入系统，制动工况下回馈能量优先向电动力单元中的电池充电。
所述纯电动模式：切除所有油动力发动机，由电动力单元中的电池通过双向转换单元(本实施例为双向DC/DC模块)提供驱动牵引电机与散热主单元的能量，制动工况下回馈能量优先向电动力单元中的电池充电，多余能量由牵引制动单元中的斩波电阻消耗。
所述对所述油动力单元的功率进行均衡控制，如图2所示，包括如下步骤：
步骤S1：接收矿用车的油门踏板信号；
步骤S2：根据所述油门踏板信号，控制所有油动力发动机以相同的转速运行；
步骤S3：采集所有油动力发动机的转速值并得到油动力发动机的转速不平衡度，基于所述油动力发动机的转速不平衡度判断是否进入功率平衡控制。
所述基于所述油动力发动机的转速不平衡度判断是否进入功率平衡控制，包括如下步骤：
判断每台油动力发动机的转速不平衡度是否大于转速不平衡度阈值；所述转速不平衡度＝(油动力发动机的转速值-所有油动力发动机的平均转速值)/所有油动力发动机的平均转速值。
若大于转速不平衡度阈值，则采用转速大的油动力发动机的转速调节系数控制其他油动力发动机转速，并进入功率平衡控制；
否则，则采集油动力发动机输出的总直流电流并得到直流电流不平衡率，判断所述直流电流不平衡率是否大于不平衡阈值，若所述直流电流不平衡率大于不平衡阈值，则进入功率平衡控制。所述总直流电流为所有直流母线上的直流电流之和。
本实施例中，油动力发动机采用2台柴油发动机实现，当整车以油动力模式或混合动力模式运行时，需要对两组柴油机功率进行均衡控制：
踩下油门踏板后，优先响应油门踏板指令，控制器根据踏板开度分别控制两组发动机接收相同的转速指令。然后控制器通过采集两组油动力发动机转速值，判断功率平衡控制是否介入：双发转速接近的情况下，双柴发机组能够满足电机输出功率，此时电机功率需求曲线与发动机功率曲线一致，将中间电压目标值以及发动机功率曲线值均分下发给两组励磁控制器，调节两台发动机功率一致。当两组发动机转速差大于100rpm时，第一台柴油发动机控制器将转速调节系数传递给第二台柴油发动机控制器，进入功率平衡模式。
当控制器采集到两组柴油发动机组输出的直流电流不平衡度超过20％时，第一台柴油发动机控制器执行能量均衡管理策略，可夺权第二台柴油发动机功率控制指令。根据功率需求曲线与两套柴发机组真实功率值，计算功率调节系数分给两台发动机，将中间电压目标值、柴油发动机功率曲线平均值均分下发给励磁控制器；分解柴油发动机功率曲线、牵引电机外特性曲线计算给定转矩。
若不平衡度不超过20％时，不必进行能量均衡管理策略，直接采用如下常规技术方案进行控制：两台柴油发动机根据各自转速限制最大输出功率，两台柴油发动机取较大的一条功率曲线及牵引电机外特性曲线计算给定转矩。
进入功率平衡模式后，即进入整车级能量管理控制，如图3所示，包括：
步骤S3.1：若所述矿用车强电励磁有效，则判断驻车制动是否有效；
步骤S3.2：若有效，则采用驻车制动能量控制；
步骤S3.3：若无效，则判断电池SOC是否低于下限值；
步骤S3.4：若低于下限值，则采用强制充电能量控制；
步骤S3.5：若不低于下限值，则判断所述矿用车是否处于制动工况；
步骤S3.6：若处于制动工况，则采用制动工况能量控制；
步骤S3.7：若不处于制动工况，则判断牵引电机需求功率是否小于内燃机输出功率；
步骤S3.8：若小于内燃机输出功率，则采用双向转换单元待机控制；
步骤S3.9：若不小于内燃机输出功率，则采用牵引工况能量控制。
针对整车拓扑架构，双向DC/DC(Direct Current/Direct Current，直流到直流的转换)模块可以分为四种工作模式：
待机模式：DC/DC模块不工作，处于待命状态。此时主传动回路动回路能量由柴油发动机单独提供，辅助传动回路(即散热单元组成的回路)能量由电池单独提供；本实施例中，主传动回路包括柴油发动机、发电机、整流单元以及主逆变单元。辅助传动回路即散热单元组成的回路，包括辅助逆变单元和散热主单元，本实施例中散热主单元采用风机实现散热功能。
充电恒压模式：当电池被切除后，此时能量从主传动回路动回路通过DC/DC模块向辅助传动回路供电，控制辅助传动回路直流电压为目标值；
充电恒流模式：辅助传动回路直流电压等于电池电压，DC/DC模块从主传动回路向辅助传动回路提供能量，并控制模块输出电流，此时需要控制DC/DC模块的输出电流，能量一部分被散热单元消耗，另一部分为电池充电回馈能量；
放电稳压模式：双向DC/DC模块从动力电池取电向主传动回路动回路提供能量，模块控制输出电压为目标定值，此时需要控制DC/DC模块的输出电压。
所述驻车制动能量控制包括:将所述油动力发动机的输出能量反馈到所述电动力单元进行存储，所述电动力单元的充电功率根据所述油动力发动机的转速实时进行调节。本实施例中，当整车处于驻车工况，励磁发电电后30s，控制系统进入充电恒流模式。当踩油门升速后，根据发动机的功率曲线将能量送到电池侧充电，充电功率根据柴油发动机转速实时调节，将能量暂时存储在电池中，在整车最大功率输出时再消耗掉。同时，驻车充电可以提高发动机的输出功率，使发动机的BSFC值更优，相当于将发动机运行于较优的BSFC(Brake Specific Fuel Consumption，制动比油耗，通常用每千瓦时有效功所消耗的燃油克数来表示)状态下工作。
所述强制充电能量控制包括:无论所述矿用车处于何种工况，所述电动力单元处于充电恒流模式，将所述油动力发动机的输出能量减去所述油动力单元所在独立电流回路的能量消耗，得到剩余能量,将所述剩余能量全部供给所述电动力单元。本实施例中，当电池SOC(State Of Charge，荷电状态，即电池当前所拥有的电量占比)处于较低状态时，整车强制进入充电恒流模式。此时无论整车处于何种工况，需将柴油发动机能量除去主传动回路所需能量外，剩余能量全部供给电池充电。
所述制动工况能量控制包括:将所述油动力发动机的输出能量反馈到所述电动力单元进行存储，所述电动力单元处于充电恒流模式,若所述电动力单元电池已充满或者反馈到所述电动力单元的能量大于设定能量阈值，则启动所述牵引制动单元消耗多余能量。本实施例中，当整车运行在制动工况时，牵引电机回馈能量，控制器处于充电恒流模式，通过双向DC/DC模块对电池充电进行回馈能量的吸收存储。电制动时回馈功率大，基本可以实现满功率电池充电，若电池系统充满或者制动回馈能量过大，则通过制动单元(本实施例采用制动电阻实现能量消耗功能)消耗制动能量。此时降低柴油发动机转速为经济怠速区，以节省整车油耗。
所述双向转换单元待机控制为双向转换单元处于待机模式。
所述牵引工况能量控制包括：
当所述油动力发动机的转速小于转速阈值时，所述油动力单元所在的独立电流回路为所述牵引电机提供功率输出，所述电动力单元为散热单元提供功率输出，双向转换单元处于待机模式；
当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且牵引电机在恒功率区时，所述电动力单元同时为散热单元以及所述牵引电机提供功率输出，所述油动力单元为所述牵引电机提供功率输出，双向转换单元处于放电稳压模式；
当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且牵引电机不在恒功率区时，优先采用所述油动力单元为所述牵引电机提供功率输出，双向转换单元处于放电稳压模式。
所述当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且牵引电机在恒功率区时，对所述电动力单元进行电流限制，电动力单元的限制电流＝电动力单元允许放电电流-散热单元功率/电动力单元侧电压。
本实施例中，当柴油发动机转速较低时(小于1400rpm)，双柴油发动机负责电机的功率输出，电池负责向散热单元提供能量，双向DC/DC模块处于待机模式；当柴油发动机转速较高、牵引电机处于恒功率区时，控制系统处于放电稳压模式。此时柴油发动机无法满足牵引电机最大牵引功率输出，双柴油发动机负责电机的功率输出之外，电池也需要向主传动回路动回路电机及散热单元提供功率，双向DC/DC模块处于恒压放电模式，根据电池实际电量和功率来补充电驱系统需求功率的缺口，并对电池侧电流做限制，其双向DC/DC模块限制电流为＝电池允许放电电流-辅助传动回路功率/电池侧电压；当柴油发动机转速较高，且牵引电机不处于恒功率区时，双向DC/DC模块处于恒压放电模式，稳定中间直流母线电压，调节系统的动态波动，优先以柴油发动机功率输出为主。
第三方面，本申请提出一种电子设备，包括：一个或多个处理器，以及存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
该电子设备可以是手机、电脑或平板电脑等，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如实施例中混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。可以理解，电子设备还可以包括，输入/输出(I/O)接口，以及通信组件。
其中，处理器用于执行如上述实施例中的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法中的全部或部分步骤。存储器用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。
所述处理器可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Cricuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例中的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
所述存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memery，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM),可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM),可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM),只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
第四方面，本申请提出一种存储介质，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得机器执行所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
而前述的存储介质包括：闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD(SecureDigital Memory Card安全数字存储卡)或DX(为Memory Data Register,MDR的缩写，内存资料寄存器)存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、APP(Application，应用软件的缩写)应用商城等等各种可以存储程序校验码的介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现上述混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法的各个步骤。
本公开中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
本公开的保护范围不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变形而不脱离本公开的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本公开权利要求及其等同技术的范围，则本公开的意图也包含这些改动和变形在内。
Claims (18)
1.一种混合动力矿用车牵引系统，其特征在于，包括：油动力单元(1)、电动力单元(2)和牵引制动单元(3)；
所述油动力单元(1)的第一输出端(5)与第一直流母线(6)的相连，所述油动力单元(1)的第二输出端(7)与第二直流母线(8)的相连；
所述电动力单元(2)的第三输出端(9)与第一直流母线(6)的相连，所述电动力单元的第四输出端(10)与第二直流母线(8)的相连；
所述牵引制动单元(3)的第一输入端(11)与第一直流母线(6)的相连，所述牵引制动单元(3)的第二输入端(12)与第二直流母线(8)的相连。
2.根据权利要求1所述的混合动力矿用车牵引系统，其特征在于，所述油动力单元(1)包括多个油动力子单元；其中，每个所述油动力子单元包括：油动力发电单元(1-12)、整流单元(1-3)、主逆变单元(1-4)；
所述油动力发电单元(1-12)的第五输出端(13)与所述整流单元(1-3)的第一端(14)相连；所述整流单元(1-3)的第二端(15)与所述第一直流母线(6)相连；所述整流单元(1-3)的第三端(16)与所述第二直流母线(8)相连；
所述主逆变单元(1-4)的第四端(17)与所述第一直流母线(6)相连；所述主逆变单元(1-4)的第五端(18)与所述第二直流母线(8)相连。
3.根据权利要求2所述的混合动力矿用车牵引系统，其特征在于，所述牵引制动单元(3)包括牵引单元(29)和制动单元(31)，所述制动单元(31)的第一输入端(11)与第一直流母线(6)的相连，所述制动单元(31)的第二输入端(12)与第二直流母线(8)的相连，所述主逆变单元(1-4)的第八输出端(28)与所述牵引单元(29)的第十三端(30)相连。
4.根据权利要求1所述的混合动力矿用车牵引系统，其特征在于，所述电动力单元(2)包括电动力发电单元(2-1)、双向转换单元(2-2)；所述电动力发电单元(2-1)的第六输出端(19)与所述双向转换单元(2-2)的第六端(20)相连；所述电动力发电单元(2-1)的第七输出端(21)与所述双向转换单元(2-2)的第七端(22)相连；所述双向转换单元(2-2)的第八端(9)与所述第一直流母线(6)相连；所述双向转换单元(2-2)的第九端(10)与所述第二直流母线(8)相连。
5.根据权利要求4所述的混合动力矿用车牵引系统，其特征在于，还包括：散热单元(23)；所述散热单元(23)包括辅助逆变单元(23-1)和散热主单元(23-2)；
所述辅助逆变单元(23-1)的第十端(24)与所述散热主单元(23-2)的输入端(25)相连；所述辅助逆变单元(23-1)的第十一端(26)与所述双向转换单元(2-2)的第六端(20)相连；所述辅助逆变单元(23-1)的第十二端(27)与所述双向转换单元(2-2)的第七端(22)相连。
6.一种混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，基于上述权利要求1-5中任意一项所述混合动力矿用车牵引系统实现，其特征在于，所述混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法包括：
当所述矿用车处于油动力模式或混合动力模式运行时，对所述油动力单元的功率进行均衡控制，当进入功率均衡控制后，进行整车级能量管理控制。
7.根据权利要求6所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述对所述油动力单元的功率进行均衡控制，包括如下步骤：
接收矿用车的油门踏板信号；
根据所述油门踏板信号，控制所有油动力发动机以相同的转速运行；
采集所有油动力发动机的转速值并得到油动力发动机的转速不平衡度，基于所述油动力发动机的转速不平衡度判断是否进入功率平衡控制。
8.根据权利要求7所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述基于所述油动力发动机的转速不平衡度判断是否进入功率平衡控制，包括如下步骤：
判断每台油动力发动机的转速不平衡度是否大于转速不平衡度阈值；
若大于转速不平衡度阈值，则采用转速大的油动力发动机的转速调节系数控制其他油动力发动机转速，并进入功率平衡控制；
否则，则采集油动力发动机输出的总直流电流并得到直流电流不平衡率，判断所述直流电流不平衡率是否大于不平衡阈值，若所述直流电流不平衡率大于不平衡阈值，则进入功率平衡控制。
9.根据权利要求6所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述整车级能量管理控制，包括：
若所述矿用车强电励磁有效，则判断驻车制动是否有效；
若有效，则采用驻车制动能量控制；若无效，则判断电池SOC是否低于下限值；
若低于下限值，则采用强制充电能量控制；若不低于下限值，则判断所述矿用车是否处于制动工况；
若处于制动工况，则采用制动工况能量控制；若不处于制动工况则判断牵引单元需求功率是否小于内燃机输出功率；
若小于内燃机输出功率，则采用双向转换单元待机控制，若不小于内燃机输出功率，则采用牵引工况能量控制。
10.根据权利要求9所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述驻车制动能量控制包括:将所述油动力发动机的输出能量反馈到所述电动力单元进行存储，所述电动力单元的充电功率根据所述油动力发动机的转速实时进行调节。
11.根据权利要求9所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述强制充电能量控制包括:无论所述矿用车处于何种工况，所述电动力单元处于充电恒流模式，将所述油动力发动机的输出能量减去所述油动力单元所在独立电流回路的能量消耗，得到剩余能量,将所述剩余能量全部供给所述电动力单元。
12.根据权利要求9所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述制动工况能量控制包括:将所述油动力发动机的输出能量反馈到所述电动力单元进行存储，所述电动力单元处于充电恒流模式,若所述电动力单元电池已充满或者反馈到所述电动力单元的能量大于设定能量阈值，则启动所述牵引制动单元消耗多余能量。
13.根据权利要求9所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述双向转换单元待机控制为双向转换单元处于待机模式。
14.根据权利要求9所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述牵引工况能量控制包括:
当所述油动力发动机的转速小于转速阈值时，所述油动力单元所在的独立电流回路为所述牵引单元提供功率输出，所述电动力单元为散热单元提供功率输出，双向转换单元处于待机模式；
当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且所述牵引单元在恒功率区时，所述电动力单元同时为散热单元以及所述牵引单元提供功率输出，所述油动力单元为所述牵引单元提供功率输出，双向转换单元处于放电稳压模式；
当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且所述牵引单元不在恒功率区时，优先采用所述油动力单元为所述牵引单元提供功率输出，双向转换单元处于放电稳压模式。
15.根据权利要求14所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述当所述油动力发动机的转速大于等于转速阈值，且所述牵引单元在恒功率区时，对所述电动力单元进行电流限制。
16.根据权利要求11或12或14所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法，其特征在于，所述充电恒流模式包括：以双向转换单元的输出电流为控制对象，所述油动力发动机的输出能量通过所述双向转换单元分别提供给所述电动力单元以及散热单元；
所述放电稳压模式：以双向转换单元的输出电压为控制对象，所述电动力单元通过所述双向转换单元为所述油动力发动机所在电流回路以及散热单元提供能量。
17.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器，以及存储器，所述存储器存储指令，当所述指令被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行权利要求6～16任意一项所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
18.一种存储介质，其特征在于，其存储有可执行指令，所述指令当被执行时使得机器执行权利要求6～16任意一项所述的混合动力矿用车牵引系统的能量控制方法。
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