專利名稱：一種用于碼頭牽引車的混合動(dòng)力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碼頭牽引車混合動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，尤其涉及一種用于碼頭牽 引車的混合動(dòng)力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
集裝箱運(yùn)輸以其方便、安全、快捷的特點(diǎn)已成為貨物運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展重點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，自2003年以來(lái)，集裝箱運(yùn)輸每年以超過(guò)10%的幅度增 長(zhǎng)，2006年上半年，我國(guó)主要港口完成集裝箱吞吐量4212.11萬(wàn)TEU，同 比增長(zhǎng)22.4%,并依然保持著較高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。隨著集裝箱吞吐量的增長(zhǎng)，碼頭牽引車的需求也同步增長(zhǎng)，與其他汽 車相比，碼頭牽引車的運(yùn)行工況有如下特點(diǎn)(l)速度低，碼頭內(nèi)的速度 小于40km/h; (2)不需要爬坡，碼頭內(nèi)部及碼頭之間幾乎沒(méi)有坡度；(3) 怠速時(shí)間長(zhǎng)，多輛拖車排隊(duì)等候裝貨和卸貨期間怠速運(yùn)4亍(基本不停車)， 怠速時(shí)間超過(guò)50%。原碼頭牽引車設(shè)計(jì)的后備功率很大，但是根據(jù)分析碼 頭牽引車的實(shí)際運(yùn)行工況發(fā)現(xiàn)，其工況基本沒(méi)有坡度，而且對(duì)加速性能要求不高，因此大的后備功率是極大的浪費(fèi)，而且現(xiàn)有碼頭牽引車在工作過(guò) 程中大部分時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低效區(qū)，燃油經(jīng)濟(jì)性差，污氣排放高。所以 就需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于碼頭牽引車的混合動(dòng)力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)控 制方法，其采用串聯(lián)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可以使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在最佳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域，極大提高燃油經(jīng)濟(jì)性能和減少排放，大約可以減少一半現(xiàn)有發(fā)動(dòng) 機(jī)的排量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明的用于碼頭牽引車的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制器、 發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置及軀動(dòng)電機(jī)控制器、動(dòng)力電池及其 電池管理系統(tǒng)、以及整車控制器；所述發(fā)電才幾與所述發(fā)動(dòng)機(jī)同軸連接，用 以由所述發(fā)動(dòng)^/L帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述動(dòng)力電池與所述電池管理系統(tǒng) 相連，所述電池管理系統(tǒng)的多個(gè)電源端分別連接所述發(fā)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng) 電機(jī)控制器，所述整車控制器的電信號(hào)端分別與所述發(fā)動(dòng)才幾發(fā)電機(jī)控制器、 驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和所述電池管理系統(tǒng)相連，所述發(fā)電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī) 控制器相連；所述整車控制器實(shí)時(shí)接收來(lái)自各個(gè)控制器的通訊信號(hào)，并向 所述發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)發(fā)出指令信 號(hào)，用于設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的工作模式，并控制所述發(fā)電機(jī)控制 器將所述發(fā)電機(jī)輸出的電能通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī) 裝置，或者控制所述電池管理系統(tǒng)將所述動(dòng)力電池輸出的電能通過(guò)所述驅(qū) 動(dòng)電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置，或者控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器將 所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置剎車制動(dòng)的能量反饋給所述動(dòng)力電池。其中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置采用雙驅(qū)動(dòng)電才幾的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò) 變速箱連接車輛車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，用以為車輛車輪提供可變檔的動(dòng)力源。其中，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置采用永磁同步電機(jī)。其中，所述變速箱為兩檔電控變速箱，且為雙輸入結(jié)構(gòu)，根據(jù)整車功 率需求可選裝單輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)或雙輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)。其實(shí)現(xiàn)方式為整車控制器計(jì)算整車驅(qū)動(dòng)功率需求；如果整車功率需求小于單電機(jī)最 大持續(xù)輸出功率，則整車控制器執(zhí)行單電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略；如果整車功率 需求大于單電機(jī)最大持續(xù)輸出功率，則整車控制器執(zhí)行雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策 略。本發(fā)明還提供了一種用于碼頭牽引車混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制方法，其按照以下步驟進(jìn)行A、 系統(tǒng)上電初始化；B、 設(shè)定純電動(dòng)啟動(dòng)才莫式；C、 整車控制器接收關(guān)于發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電沖幾裝置的工況彩:據(jù)，并判斷車 速是否穩(wěn)定；若是則執(zhí)行步驟D;D、 整車控制器實(shí)時(shí)接收關(guān)于駕駛員輸入的油門信息和檔位數(shù)據(jù)，并判 斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置當(dāng)前的功率需求是否在一預(yù)i殳范圍內(nèi)；若是則執(zhí)行步驟E; 若否則執(zhí)行步驟F;E、 切換為第一電驅(qū)動(dòng)模式，由發(fā)電機(jī)單獨(dú)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置提供電能；F、 切換為第二電驅(qū)動(dòng)模式，由發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池聯(lián)合為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置 提供電能。其中，所述步驟E和步驟F中，所述第一電驅(qū)動(dòng)模式和第二驅(qū)動(dòng)模式 在啟動(dòng)時(shí)，包括以下步驟El、由動(dòng)力電池為發(fā)電機(jī)提供工作電壓，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)； E2、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)；E3、切斷動(dòng)力電池為發(fā)電機(jī)供電，并將發(fā)電機(jī)輸出的電能通過(guò)所述發(fā) 電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置工作。 其中，在所述步驟F的執(zhí)行過(guò)程中，還包括以下步驟 Fl、整車控制器計(jì)算發(fā)電機(jī)的現(xiàn)行發(fā)電功率；F2、才艮據(jù)動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC ( State of charge,電池剩余的電量與電 池容量的百分比)值進(jìn)行發(fā)電功率的給定，判斷動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC值是 否小于第一設(shè)定值、且大于安全閾值；若是，則提高發(fā)電功率，并執(zhí)行步 驟F3;F3、切換為行車充電模式，將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的富裕電量充入動(dòng)力電池內(nèi) 存儲(chǔ)；F4、電池管理系統(tǒng)判斷電池當(dāng)前的SOC值是否大于所述第二設(shè)定值； 若是則執(zhí)行步驟F5;F5、 4亭止向動(dòng)力電池充電。其中，所述步驟F2的判斷結(jié)果為動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC值大于第一設(shè) 定值，則保持第二電驅(qū)動(dòng)模式，并返回執(zhí)行步驟F2，同時(shí)電池管理系統(tǒng)實(shí) 時(shí)判斷電池當(dāng)前的SOC值是否小于安全閾值，若是則啟動(dòng)報(bào)警，并切斷動(dòng) 力電池為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的供電。其中，所述控制方法還包括以下步驟整車控制器判斷是否剎車制動(dòng)， 若是，則利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器使驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置工作在發(fā)電狀態(tài)，并此制動(dòng) 發(fā)電產(chǎn)生的能量回饋給動(dòng)力電池。采用上述方案，本發(fā)明針對(duì)碼頭牽引車高油耗高排放的特點(diǎn)，提出了 一種串聯(lián)式雙電才幾混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及其驅(qū)動(dòng)方法。本發(fā)明釆用雙電機(jī)串 聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(即發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)的結(jié)構(gòu)方式)，并采用雙電 機(jī)驅(qū)動(dòng)后橋，小排量發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，給驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電或是給電池 充電，將發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化在最佳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域，極大的提高其經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動(dòng)方 式上以電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)電啟車和電啟機(jī)模式，以及制動(dòng)能量回收。顯著 提高經(jīng)濟(jì)性和改善排放。


圖1為本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，才莫塊之間的細(xì)實(shí)線 表示控制信號(hào)線，粗實(shí)線表示動(dòng)力能量連接，虛線箭頭表示燃油走線； 圖2是本發(fā)明混合動(dòng)力系統(tǒng)中的整車控制信號(hào)示意圖； 圖3是本發(fā)明控制方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例加以詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于碼頭牽引車上的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)110及其控制器、油箱130、發(fā)電機(jī)120及發(fā)電機(jī)控制器 160、驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置及驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、動(dòng)力電池210及其電池管理系統(tǒng)1卯、 以及整車控制器200;其中圖1的驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置及驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器包括第一 驅(qū)動(dòng)電機(jī)130、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)140、和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電才幾控制器170和180，第 一驅(qū)動(dòng)電機(jī)130和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)140通過(guò)變速箱150連接車輛的車輪轉(zhuǎn)動(dòng) 軸，用以為車輪提供動(dòng)力源，通?？梢詫⑵浒惭b在后橋傳動(dòng)軸上，采用雙 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的方式，使得調(diào)速和換擋更靈活，更容易對(duì)車輛系統(tǒng)的能源進(jìn)行 合理的分配，起到節(jié)油、節(jié)能的目的。發(fā)電機(jī)120與發(fā)動(dòng)機(jī)110同軸連接， 由發(fā)動(dòng)機(jī)110帶動(dòng)發(fā)電機(jī)120發(fā)電；發(fā)電機(jī)120輸出的電能通過(guò)發(fā)電機(jī)控 制器160和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(130、 140)逆變后提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置，直 接驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)130和第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)140,并且發(fā)電機(jī)120輸出的電能 還通過(guò)發(fā)電機(jī)控制器160逆變后通過(guò)電池管理系統(tǒng)l卯送入動(dòng)力電池210 中，用以存儲(chǔ)；動(dòng)力電池210與電池管理系統(tǒng)190相連，電池管理系統(tǒng)190 的多個(gè)電源端分別連接發(fā)電機(jī)控制器160和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器170和180，用 于將動(dòng)力電池210輸出的電能根據(jù)整車控制器200的指令信息，分配給混 合動(dòng)力系統(tǒng)的各個(gè)部件，用以提供工作電壓；而整車控制器200實(shí)時(shí)接收 來(lái)自各個(gè)控制器的關(guān)于發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的通訊信號(hào)(如圖2 所示)，并向發(fā)動(dòng)機(jī)110的控制器、發(fā)電機(jī)控制器160、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(170、 180)、電池管理系統(tǒng)190發(fā)出指令信號(hào)，用于i殳定發(fā)動(dòng)才幾110或驅(qū)動(dòng)電才幾 裝置的工作模式，并控制能量的分配，如控制電池管理系統(tǒng)l卯將動(dòng)力電 池210輸出的電能通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(170、 180)提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置、 或控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(170、 180)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置(130、 140)剎車制 動(dòng)的能量反饋給動(dòng)力電池210、或控制發(fā)電機(jī)控制器160將發(fā)電機(jī)120輸出 的電能通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(170、 180)提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置。上述所提 到的各種控制器均具有逆變功能。如圖2所示，發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的驅(qū)動(dòng)控制器或控制器均將各自對(duì)象的轉(zhuǎn)矩、使能、方向等信號(hào)傳送給整車控制器，由其做全局控制；而同時(shí)電池組信息、油門、制動(dòng)以及 駕駛員的操作鑰匙的信息也會(huì)一并送入整車控制器中，作為控制策略的參^"化息。上述變速箱為兩檔電控變速箱，且為雙輸入結(jié)構(gòu)，根據(jù)整車功率需求 可選裝單輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)或雙輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)。本發(fā)明設(shè)計(jì)的車輛變速裝置采 用兩檔電控變速箱，增加調(diào)速范圍，在滿足車輛設(shè)計(jì)最高車速范圍的基礎(chǔ) 上，起到減速增矩的功能。該變速箱釆用雙輸入模式，可以根據(jù)整車功率 需求選擇單電機(jī)輸入和雙電機(jī)輸入，可擴(kuò)展性好，實(shí)用性強(qiáng)。整車控制器200協(xié)調(diào)發(fā)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電初a控制器、電池管理系統(tǒng) 分別對(duì)發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及電池的控制，并通過(guò)CAN總線接收發(fā)電機(jī)和 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率，以及母線電壓、電流信號(hào)，并根據(jù)不同工 況下的整車控制策略，給出發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制信號(hào)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)據(jù) 控制信號(hào)，以及變速箱換檔信號(hào)，從而控制整車運(yùn)行，而且整車控制器200能減排的目的。例如，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需求小功率時(shí)，由發(fā)電機(jī)單獨(dú)給驅(qū)動(dòng)電 機(jī)供電，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需求大功率時(shí)，由發(fā)電機(jī)和電池聯(lián)合供電，其中發(fā)電 機(jī)發(fā)出的電能通過(guò)發(fā)電機(jī)控制器直接供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，而所缺電量通過(guò)整車 控制器調(diào)節(jié)由電池經(jīng)過(guò)電池管理系統(tǒng)輸送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。以下結(jié)合附圖3說(shuō)明，基于上述系統(tǒng)，發(fā)明所提供的一種驅(qū)動(dòng)控制方 法。如圓3所示，400,系統(tǒng)上電初始化；410，設(shè)定純電動(dòng)啟動(dòng)模式，即在車輛起步時(shí)以純電動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)車輛啟 動(dòng)，從而避免啟車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的高油耗和高排;改的缺點(diǎn)；420,整車控制器接收關(guān)于發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的工況數(shù)據(jù)，并判斷 車速是否穩(wěn)定；若是則執(zhí)行步驟430;若否，則保持純電動(dòng)啟動(dòng)模式，并返回步驟420;430,整車控制器實(shí)時(shí)接收關(guān)于駕駛員輸入的油門信息和檔位數(shù)據(jù)，并 判斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置當(dāng)前的功率需求是否在一預(yù)設(shè)范圍(根據(jù)發(fā)電機(jī)功率來(lái) 確定)內(nèi)，即判斷是否在0~發(fā)電機(jī)最大持續(xù)發(fā)電功率范圍內(nèi)；若是則執(zhí)行 步驟440;若否，則執(zhí)行步驟450;440,切換為第一電驅(qū)動(dòng)模式，由發(fā)電機(jī)單獨(dú)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置提供電能； 450,切換為第二電驅(qū)動(dòng)模式，由發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池聯(lián)合為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝 置提供電能。在上述步驟440和450中，所述第一電驅(qū)動(dòng)模式和第二電驅(qū)動(dòng)模式在 啟動(dòng)時(shí)，采用電啟機(jī)模式運(yùn)行，其包括以下步驟首先，由動(dòng)力電池為發(fā) 電機(jī)提供工作電壓，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)；然后，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī) 很快提升到經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域；其次，切斷動(dòng)力電池為發(fā)電機(jī)供電，并將發(fā)電 機(jī)輸出的電能通過(guò)所述發(fā)電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，控制驅(qū) 動(dòng)電機(jī)裝置工作。這樣可以顯著減少發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的高油耗和高排放量。 在上述步驟450的執(zhí)行過(guò)程中，第二電驅(qū)動(dòng)模式還包括以下步驟 451，整車控制器計(jì)算發(fā)電機(jī)的現(xiàn)行發(fā)電功率，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求功率根 據(jù)整車控制油門指令通過(guò)查表得到，而發(fā)電功率則通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需 求、整車附件功率需求、以及傳遞效率等通過(guò)計(jì)算得到，這一計(jì)算方法屬 于現(xiàn)有技術(shù)；整車控制器在計(jì)算整車驅(qū)動(dòng)功率需求后，如果整車功率需求 小于單電機(jī)最大持續(xù)輸出功率，則整車控制器執(zhí)行單電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略； 如果整車功率需求大于單電機(jī)最大持續(xù)輸出功率，則整車控制器執(zhí)行雙電 機(jī)驅(qū)動(dòng)控制策略。452，根據(jù)動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC值進(jìn)行發(fā)電功率的給定，判斷動(dòng)力電 池的當(dāng)前SOC值是否小于第一設(shè)定值，并大于安全閾值(這里的第一設(shè)定 值大于安全閾值，而小于或等于下述的第二i殳定值，這里的安全閥值是電 池工作的最低限值，屬于報(bào)警閥限值，而笫二設(shè)定值是屬于動(dòng)力電池的充電上限值)；若是，則提高發(fā)電功率，并執(zhí)行步驟453;若否，則保持原有 驅(qū)動(dòng)模式并返回步驟452，同時(shí)電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷電池當(dāng)前的SOC值 是否小于安全閾值(如30%)，若是則啟動(dòng)報(bào)警；453, 切換為行車充電模式，將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的富裕電量充入動(dòng)力電池內(nèi) 存儲(chǔ)；454, 電池管理系統(tǒng)判斷電池當(dāng)前的SOC值是否大于所述第二設(shè)定值 (如卯％或95%);若是則執(zhí)行步驟455;若否則返回步驟453;455, 停止向動(dòng)力電池充電，并執(zhí)行步驟456;456, 整車控制器判斷是否剎車制動(dòng)，如整車控制器是否接收到來(lái)自駕 駛員的剎車指令，或是否有系統(tǒng)硬件故障并已啟動(dòng)報(bào)警需要停車等情況； 若需要?jiǎng)x車，則執(zhí)行步驟457;若不需要?jiǎng)x車，則保持原有的驅(qū)動(dòng)模式，并 返回步驟430;457, 利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器使驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置工作在制動(dòng)發(fā)電狀態(tài)，并此 制動(dòng)發(fā)電產(chǎn)生的能量回饋給動(dòng)力電池。從上述的過(guò)程可以看出，本發(fā)明的混合動(dòng)力總成可實(shí)現(xiàn)以下驅(qū)動(dòng)模式(1) 電啟車模式車輛起步時(shí)，以純電模式驅(qū)動(dòng)車輛，避免了啟車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)高油耗，高 排放的缺點(diǎn)。(2) 電驅(qū)動(dòng)模式車輛正常行駛時(shí)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能量來(lái)源于發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能電池，當(dāng)驅(qū)動(dòng) 只有小功率需求時(shí)，由發(fā)電機(jī)單獨(dú)供電，大功率需求時(shí)則由發(fā)電機(jī)和電池 聯(lián)合供電，這樣可減少電池的使用循環(huán)次數(shù)，提高電池使用壽命。(3) 電啟機(jī)才莫式發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，先啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)很快提升到經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn) 速區(qū)域，這樣可顯著減少發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的高油耗和高排放。(4) 行車充電模式行車狀態(tài)，如果整車在小功率需求下運(yùn)行，有功率富裕，且電池soc 值小于安全設(shè)定值，富裕功率給電池充電，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率，有利于 提高發(fā)動(dòng)機(jī)利用率。而當(dāng)電池荷電狀態(tài)大于設(shè)定值時(shí)，則結(jié)束行車充電模式。(5) 制動(dòng)能量回收模式制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，回收制動(dòng)能量，給電池充電，提高能 量利用率。(6) 駐車充電模式停車狀態(tài)時(shí)，如果車載電池的荷電狀態(tài)太低，可以進(jìn)入駐車充電模式。 由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，當(dāng)電池荷電狀態(tài)大于設(shè)定值時(shí)，則結(jié)束駐車充 電模式。綜上所述，本發(fā)明根據(jù)碼頭牽引車的特殊工況特點(diǎn)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā) 電機(jī)串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，將發(fā)動(dòng)機(jī)始終控制在最佳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域范圍， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，且節(jié)油減排效果明顯。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，車輛 的后備功率設(shè)計(jì)一般是用來(lái)滿足加速、爬坡等特殊工況需求，在一般的運(yùn) 行中用不到，因此汽車的后備功率越大，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的負(fù)荷率就會(huì)越^f氐， 其效率就越低，這也是導(dǎo)致其經(jīng)濟(jì)性差的原因之一，而本發(fā)明采用混合動(dòng) 力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，可以通過(guò)減小發(fā)動(dòng)機(jī)排量、優(yōu)化各種工況下發(fā)動(dòng)機(jī)和 電機(jī)的工作啟停和運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)很好的解決該問(wèn)題。所以我們采用小排量柴 油機(jī)替代原車大排量柴油機(jī)，在滿足整車功率需求的基礎(chǔ)上，可有效提高 發(fā)動(dòng)機(jī)效率，顯著提高經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明設(shè)計(jì)的車輛一般正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電 機(jī)直接供電驅(qū)動(dòng)，當(dāng)特殊工況需要大功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，由發(fā)電機(jī)和電池同時(shí)供 電，提供大功率輸出。應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以 改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于碼頭牽引車的混合動(dòng)力系統(tǒng)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括發(fā)電機(jī)及發(fā)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置及驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、動(dòng)力電池及其電池管理系統(tǒng)、以及整車控制器；所述發(fā)電機(jī)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)同軸連接，用以由所述發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)所述發(fā)電機(jī)發(fā)電；所述動(dòng)力電池與所述電池管理系統(tǒng)相連，所述電池管理系統(tǒng)的多個(gè)電源端分別連接所述發(fā)電機(jī)控制器和驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，所述整車控制器的電信號(hào)端分別與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器和所述電池管理系統(tǒng)相連，所述發(fā)電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器相連；所述整車控制器實(shí)時(shí)接收來(lái)自各個(gè)控制器的通訊信號(hào)，并向所述發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器、電池管理系統(tǒng)發(fā)出指令信號(hào)，用于設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的工作模式，并控制所述發(fā)電機(jī)控制器將所述發(fā)電機(jī)輸出的電能通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置，或者控制所述電池管理系統(tǒng)將所述動(dòng)力電池輸出的電能通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置，或者控制所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器將所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置剎車制動(dòng)的能量反饋給所述動(dòng)力電池。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置采 用雙驅(qū)動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)變速箱連接車輛車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)軸， 用以為車輛車輪提供可變檔的動(dòng)力源。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置采用7JU茲同步電機(jī)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱為兩檔電 控變速箱，且為雙輸入結(jié)構(gòu)，根據(jù)整車功率需求可選裝單輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)或雙輸入驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
5、 一種用于碼頭牽引車混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)控制方法，其特征在 于，所述方法按照以下步驟進(jìn)行A、 系統(tǒng)上電初始化；B、 i殳定純電動(dòng)啟動(dòng)才莫式；C、 整車控制器接收關(guān)于發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置的通訊信號(hào)，并判斷車 速是否穩(wěn)定；若是則執(zhí)行步驟D;D、 整車控制器實(shí)時(shí)接收關(guān)于駕駛員輸入的油門信息和檔位數(shù)據(jù)，并判 斷驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置當(dāng)前的功率需求是否在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；若是則執(zhí)行步驟E; 若否則執(zhí)行步驟F;E、 切換為第一電驅(qū)動(dòng)模式，由發(fā)電機(jī)單獨(dú)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置提供電能；F、 切換為第二電驅(qū)動(dòng)模式，由發(fā)電機(jī)和動(dòng)力電池聯(lián)合為驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置 提供電能。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟E和步驟F 中，所述第一電驅(qū)動(dòng)模式和第二驅(qū)動(dòng)模式在啟動(dòng)時(shí)，包括以下步驟El、由動(dòng)力電池為發(fā)電機(jī)提供工作電壓，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)； E2、啟動(dòng)發(fā)動(dòng)才幾；E3、切斷動(dòng)力電池為發(fā)電機(jī)供電，并將發(fā)電機(jī)輸出的電能通過(guò)所述發(fā) 電機(jī)控制器提供給所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)裝置工作。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步驟F的執(zhí)行 過(guò)程中，還包括以下步驟Fl、整車控制器根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)需求計(jì)算發(fā)電機(jī)所需的現(xiàn)行發(fā)電功率； F2、根據(jù)動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC值進(jìn)行發(fā)電功率的給定，判斷動(dòng)力電池 的當(dāng)前SOC值是否小于第一設(shè)定值、且大于安全閾值；若是，則提高發(fā)電功率，并執(zhí)行步驟F3;F3、切換為行車充電模式，將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的富裕電量充入動(dòng)力電池內(nèi) 存儲(chǔ)；F4、電池管理系統(tǒng)判斷電池當(dāng)前的SOC值是否大于所述第二設(shè)定值； 若是則執(zhí)行步驟F5;F5、停止向動(dòng)力電池充電。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟F2的判斷 結(jié)果為動(dòng)力電池的當(dāng)前SOC值大于第 一設(shè)定值時(shí)，則保持第二電驅(qū)動(dòng)模式, 并返回執(zhí)行步驟F2，同時(shí)電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷電池當(dāng)前的SOC值是否小 于安全闊值，若是則啟動(dòng)報(bào)警。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制方法還包 括以下步驟整車控制器判斷是否剎車制動(dòng)，若是，則利用驅(qū)動(dòng)電枳i控制器使驅(qū)動(dòng)電 機(jī)裝置工作在發(fā)電狀態(tài)，并將此制動(dòng)發(fā)電產(chǎn)生的能量回饋給動(dòng)力電池。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于碼頭牽引車的混合動(dòng)力系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)控制方法，其一般正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)直接供電驅(qū)動(dòng)車輛運(yùn)行，當(dāng)特殊工況需要大功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，由發(fā)電機(jī)和電池同時(shí)供電，提供大功率輸出。本發(fā)明針對(duì)碼頭牽引車高油耗高排放的特點(diǎn)，采用串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化在最佳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)域，極大的提高其經(jīng)濟(jì)性，驅(qū)動(dòng)方式上以電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)電啟車和電啟機(jī)模式，以及制動(dòng)能量回收。顯著提高經(jīng)濟(jì)性和改善排放。
文檔編號(hào)B60L11/02GK101224710SQ20081006528
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者余凌飛, 徐國(guó)卿, 徐楊生, 波 朱, 石印洲, 羅全健, 俊 貢 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)技術(shù)研究院