專利名稱:一種履帶式混合動力車輛的功率后向控制方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種履帶式混合動力車輛,尤其是采用發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組混合供 屯且采用兩個電動機分別驅(qū)動兩側(cè)履帶的主動輪的履帶車輛。特別地,本發(fā)明涉及根據(jù)加速 踏板信號來控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速,再依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、母線電壓對發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組 輸出功率進行協(xié)調(diào)控制,依據(jù)發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組輸出功率確定雙側(cè)電動機輸出功 率的方法。
背景技術(shù):
隨著科技的進步,大功率電力電子器件等技術(shù)的發(fā)展非常迅速,電傳動技術(shù)在履帶車輛 上的應(yīng)用優(yōu)勢愈益明顯。采用電傳動技術(shù)的履帶車輛同時具備發(fā)動機-發(fā)電機組、動力電池組 和電動機,需要通過對多個動力部件的協(xié)調(diào)控制來實現(xiàn)整車行駛的動力性和經(jīng)濟性,因此混 合動力履帶車輛的功率控制方法或策略是非常關(guān)鍵的問題。
傳統(tǒng)的應(yīng)用于輪式混合動力車輛上的動力部件,如發(fā)動機-發(fā)電機組、動力電池組和電動 機的協(xié)調(diào)功率控制雖然有了一定的發(fā)展,但由于履帶車輛和輪式車輛的行走機構(gòu)的根本性的 差異,使得直接從混合動力的輪式車輛上的功率控制方法直接應(yīng)用到履帶車輛上先得尤為困 難。
在下面文件1中,公開了 -種履帶式混合動力車輛采用發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組提 供電能,動力電池組可控的輸出電能,兩個電動機把電能轉(zhuǎn)化為機械能,通過分別驅(qū)動兩側(cè) 主動輪和履帶實現(xiàn)車輛行駛,然后,根據(jù)不同運行工況和駕駛需求確定發(fā)動機-發(fā)電機組和動 力電池組的幾種工作模式的控制方法。但是文件1中并未解決有關(guān)提供功率的發(fā)動機-發(fā)電機 組和動力電池組、以及消耗功率的電動機的功率控制問題。其它現(xiàn)有技術(shù)中也未公開針對履 帶式混合動力車輛的功率控制方法,以使得履帶車輛具有高的動力性能和經(jīng)濟性能。
文件l:公開號CN1944139A。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明公開了一種適用于雙電動機分別驅(qū)動兩側(cè)主動輪的、履帶
式混合動力車輛的功率后向控制方法。該混合動力車輛具有兩個提供動力的驅(qū)動功率源發(fā) 動機-發(fā)電機組和動力電池組,功率控制單元綜合車輛的各個部件狀態(tài)及車輛行駛狀況,來控 制驅(qū)動功率在發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組之間合理分配,使兩個驅(qū)動功率源都在高效率區(qū) 工作,從而使車輛在保證動力性的前提下,提高燃油經(jīng)濟性、延長動力電池的循環(huán)使用壽命。
本發(fā)明提供了一種履帶式混合動力車輛的功率后向控制方法,所述履帶式混合動力車輛的雙側(cè)履帶分別由電動機I和電動機II獨立驅(qū)動,所述車輛具有由發(fā)動機一發(fā)電機組和蓄能 裝置構(gòu)成的動力輸出部件,其中,發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機而構(gòu)成所述發(fā)動機一發(fā)電機組,所述控 制方法實現(xiàn)從所述動力輸出部件向所述電動機I和電動機II提供功率的控制,所述控制方法 具有如下步驟a. 確定發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率,b. 根據(jù)發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率確定電動機i和電動機n的總的最大運行功率,c. 分別確定電動機I和電動機II的目標運行功率,d. 根據(jù)電動機I和電動機II的目標運行功率實現(xiàn)對電動機I和電動機II的動力輸出的 控制,使得所述雙側(cè)電動機的目標運行功率之和不超過所述總的最大運行功率。進而,實現(xiàn)車輛的直行和轉(zhuǎn)向等運行狀態(tài)。優(yōu)選地,所述步驟b還包括分別確定電動機I和電動機II的最大運行功率,從而在步驟d中對電動機i和電動機ii的動力輸出的控制中,使得電動機i和電動機n的各自的目標運 行功率分別不超過其最大運行功率。優(yōu)選地,所述車輛還具有功率控制單元,該功率控制單元實現(xiàn)從所述動力輸出部件向所 述電動機I和電動機II提供功率的控制。優(yōu)選地,所述功率控制單元具有存儲單元,其存儲有所述發(fā)動機一發(fā)電機組的最低燃油消耗曲線,所述步驟a還包括測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速,所述發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率為 在最低燃油消耗曲線上所述實際轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的功率值。優(yōu)選地,所述步驟b還包括確定蓄能裝置的最大輸出功率,所述電動機I和電動機II的 總的最大運行功率為發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率與蓄能裝置的最大輸出功率之和。優(yōu)選地,所述蓄能裝置為蓄電池組、電容或兩者的組合。優(yōu)選地,所述存儲單元還存儲有在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,發(fā)電機的輸出電流和電壓的對 應(yīng)變化曲線;所述蓄能裝置的最大輸出功率按如下方式確定-首先測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速;從上述存儲單元中獲得一個發(fā)電機的計算輸出電壓,該計算輸出電壓為,發(fā)電機的輸出 電流為上述實際轉(zhuǎn)速下發(fā)電機的最大輸出電流值的一半時所對應(yīng)的發(fā)電機輸出電壓;所述蓄能裝置的最大輸出功率為上述最大輸出電流值的一半與上述計算輸出電壓的乘積。優(yōu)選地,所述存儲單元也可以存儲有在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,整流器或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成的輸出電流和電壓的對應(yīng)變化曲線;6所述蓄能裝置的最大輸出功率按如下方式確定 首先測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速;
從上述存儲單元中獲得一個發(fā)電機的計算輸出電壓,該計算輸出電壓為,整流器或發(fā)動 機-發(fā)電機-整流器總成的輸出電流為上述實際轉(zhuǎn)速下整流器或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成的 最大輸出電流值的一半時所對應(yīng)的整流器或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成的輸出電壓;
所述蓄能裝置的最大輸出功率為上述最大輸出電流值的一半與上述計算輸出電壓的乘積。
優(yōu)選地,還包括判定蓄能裝置的峰值功率的步驟;
當蓄能裝置的最大輸出功率大于蓄能裝置的峰值功率時,蓄能裝置的最大運行功率被重 新設(shè)置所述峰值功率。
優(yōu)選地,所述步驟b還包括分別確定電動機I和電動機II的最大運行轉(zhuǎn)矩,步驟c還包 括分別確定電動機T和電動機II的目標運行轉(zhuǎn)矩,從而在步驟d中對電動機I和電動機II的 動力輸出的控制中,使得電動機I和電動機II的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩分別不超過其最大運行 轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)選地,當電動機I和電動機II的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩大于其最大運行轉(zhuǎn)矩時,將最大 運行轉(zhuǎn)矩作為其冃標運行轉(zhuǎn)矩來控制所述電動機的動力輸出。
優(yōu)選地,所述車輛還包括電壓變換器,所述蓄能裝置通過該電壓變換器連接到電動機I 和電動機II上。
優(yōu)選地,所述電壓變換器能夠?qū)⑿钅苎b置的電壓變化地施加到電動機I和電動機II上。 優(yōu)選地,所述電壓變換器為直流電壓變換器。
優(yōu)選地,所述車輛還包括整流器,其用于將發(fā)動機一發(fā)電機輸出的交流電整流為直流電,
并將上述直流電輸出到電動機i和電動機n上。
優(yōu)選地,還包括確定直流電壓變換器的閾值電壓的步驟,當整流器輸出電壓低于所述閾 值電壓時直流電壓變換器可控的導通,當整流器輸出電壓不低于所述閾值電壓時,直流電壓 變換器截止。
優(yōu)選地,其中所述直流電壓變換器的閾值電壓按如下方式確定
在所述功率控制單元的存儲單元中存儲有在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,發(fā)電機的輸出電流和 電壓的對應(yīng)變化曲線;
測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速;
從上述存儲單元中獲得所述閾值電壓,該閾值電壓為,發(fā)電機的輸出電流為上述實際轉(zhuǎn) 速下發(fā)電機的最大輸出電流值的一半時所對應(yīng)的發(fā)電機輸出電壓;優(yōu)選地,其中所述直流電壓變換器的閾值電壓還可以按如下方式確定
在所述功率控制單元的存儲單元中存儲有在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,整流器或發(fā)動機-發(fā)電 機-整流器總成的輸出電流和電壓的對應(yīng)變化曲線;
測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速;
從上述存儲單元中獲得所述閾值電壓,該閾值電壓為,整流器或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器 總成的輸出電流為上述實際轉(zhuǎn)速下整流器或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成的最大輸出電流值的 一半時所對應(yīng)的整流器或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成輸出電壓;
優(yōu)選地,加速踏板和發(fā)動機之間通過通訊裝置連接,加速踏板的旋轉(zhuǎn)位置信號首先被轉(zhuǎn) 換為發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速,然后通過所述通訊裝置傳遞到發(fā)動機的控制裝置。
優(yōu)選地,所述發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速與加速踏板的旋轉(zhuǎn)角度線性對應(yīng),并且,當加速踏板旋 轉(zhuǎn)角度為零時,發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速為怠速時的轉(zhuǎn)速;當加速踏板旋轉(zhuǎn)角度最大時,發(fā)動機的 目標轉(zhuǎn)速為發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速。
履帶車輛的功率后向控制方法為首先確定發(fā)動機發(fā)電機組最大輸出功率和動力電池組
最大輸出功率,然后確定雙側(cè)電動機目標運行功率之和。根據(jù)雙側(cè)電動機目標功率和實際轉(zhuǎn) 速確定雙側(cè)電動機冃標轉(zhuǎn)矩以實現(xiàn)從發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組到雙側(cè)電動機的功率輸 出。
發(fā)動機-發(fā)電機組的最大輸出功率即為發(fā)動機-發(fā)電機組的可提供功率,動力電池組的最 大輸出功率即為動力電池組的可提供功率。
加速踏板信號與發(fā)動機目標轉(zhuǎn)速線性對應(yīng),對應(yīng)方法為采用加速踏板信號為零時對應(yīng)發(fā) 動機怠速時的轉(zhuǎn)速,加速踏板最大時對應(yīng)發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速。
測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速,接著通過查表得出發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速下在發(fā)動機-發(fā)電機組在最低 燃油消耗曲線上對應(yīng)的功率值作為發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率。
動力電池組最大輸出功率通過控制直流變換器實現(xiàn)。不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速對應(yīng)不同的直流 變換器輸出目標電壓。對應(yīng)方法為取實驗中發(fā)動機一定轉(zhuǎn)速下時,輸出電流為最大輸出電流 值一半時的發(fā)電機輸出電壓值。動力電池組最大輸出功率取最大輸出電流值一半和發(fā)電機輸
出電壓值的乘積。當母線電壓低于該目標電壓時直流變換器可控的導通,動力電池組輸出功 率,阻止母線電壓下降,從而彌補發(fā)動機-發(fā)電機組的功率輸出不足。當母線電壓不低于該目 標電壓值時,直流變換器截止,防止動力電池組過渡放電而導致的使用壽命下降。
該方法還包括當判斷兩側(cè)驅(qū)動電動機目標轉(zhuǎn)矩大于兩側(cè)驅(qū)動電動機可提供轉(zhuǎn)矩時,限制 兩側(cè)驅(qū)動電動機轉(zhuǎn)矩輸出為兩側(cè)驅(qū)動電動機在該電動機轉(zhuǎn)速下能輸出的最大轉(zhuǎn)矩。同時,當 判斷動力電池組的輸出功率大于當前動力電池組狀態(tài)下的峰值功率時,限制動力電池組的輸 出功率。
附圖1為一種應(yīng)用本發(fā)明的履帶式混合動力車輛及其控制系統(tǒng)的示意附圖2為描述本發(fā)明控制方法的流程圖。
圖中
1-加速踏板,2-功率控制單元,3-側(cè)減速器及主動輪I , 4-驅(qū)動電動機I , 5-驅(qū)動 電動機I控制單元,6-驅(qū)動電動機II控制單元,7-驅(qū)動電動機II , 8-側(cè)減速器及主動輪II , 9-動力電池組,10-直流變換器,11-直流變換器控制單元,12-直流母線,13-發(fā)動機-發(fā)電機組,13a-整流器,14-發(fā)動機控制單元,15- CAN通訊總線。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步的描述。
圖1是應(yīng)用于本發(fā)明的功率控制方法的履帶式混合動力車輛的結(jié)構(gòu)圖。該結(jié)鉤對本發(fā)明 背景技術(shù)中的文件1的車輛結(jié)構(gòu)做了進一步的改進。履帶式混合動力車輛,其具有位于車輛 兩側(cè)的履帶,兩側(cè)的履帶均單獨被一個主動輪驅(qū)動,電動機I 4和電動機II7分別布置在車輛 的兩側(cè),其中,電動機14布置在車輛的左側(cè),電動機II7布置在車輛的右側(cè),上述電機也可 以如下的方式布置,電動機1 4布置在車輛的右側(cè),電動機II7布置在車輛的左側(cè);但為了更 清楚的描述本發(fā)明的實施方式,在下面的記載中,統(tǒng)一規(guī)定電動機I4布置在車輛的左側(cè), 電動機I17布置在車輛的右側(cè)。
電動機14通過機械結(jié)構(gòu)連接至左側(cè)的主動輪,進而驅(qū)動左側(cè)履帶,電動機II7通過機械 結(jié)構(gòu)連接至右側(cè)的主動輪,進而驅(qū)動右側(cè)履帶,上述機械結(jié)構(gòu)可以為側(cè)減速器,但也可以根 據(jù)電動機的性能省略上述側(cè)減速器;上述左側(cè)的主動輪和與之相連接的減速器共同構(gòu)成附圖 1中的側(cè)減速器及主動輪1,右側(cè)的主動輪和與之相連接的減速器共同構(gòu)成側(cè)減速器及主動輪 2。
該車輛還具有動力輸出部件,其用于向電動機I 4和電動機1I7提供電能即功率。 該動力輸出部件由兩部分組成
其中一部分具有發(fā)動機,及與發(fā)動機機械連接的發(fā)電機,發(fā)動機和發(fā)電機共同構(gòu)成發(fā)動
機-發(fā)電機組13;
另一部分由蓄能裝置構(gòu)成,優(yōu)選地,該蓄能裝置由蓄電池組尤其是動力電池組9構(gòu)成。 通常情況下,動力電池組輸出直流電,發(fā)動機-發(fā)電機組13輸出交流電,發(fā)動機-發(fā)電機 13組還連接有整流器13a,其用于將發(fā)動機-發(fā)電機組13輸出的交流電整流為直流電,以便 于與動力電池組9相并聯(lián),在此連接的情況下,發(fā)動機-發(fā)電機13和整流器13a共同構(gòu)成發(fā) 動機-發(fā)電機-整流器總成,直流母線12連接于電動機l4和電動機n7上,用于向電動機I4 和電動機I17提供功率,動力電池組9和發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成共同連接在直流母線12上;在此連接結(jié)構(gòu)下,當動力電池組9的電能較低時,通過發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成向動 力電池組9充電。
為了控制動力電池組9的輸出電壓,動力電池組9通過直流變換器10連接到直流母線 12上,在此連接結(jié)構(gòu)下,動力電池組9的輸出電壓可控的與電動機I4和電動機I17,并同時 與發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成13相匹配,從而能夠在保護動力電池組9的使用壽命的情況下, 更加高效的向動力電池組9提供功率。
直流變換器10優(yōu)選為直流電壓變換器。
上述發(fā)動機還具有發(fā)動機控制單元14,電動機I 4還具有電動機I控制器5,電動機I17 還具有電動機II控制器6,直流變換器IO具有直流變換器控制單元11,該車輛還具有功率控 制單元2,功率控制單元2接收來自加速踏板1、直流變換器控制單元1K發(fā)動機控制單元 14、控制器5和控制器6的信號,例如電動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、踏板旋轉(zhuǎn)角度、直流變換 器的變壓比等,功率控制單元2還向直流變換器控制單元11、發(fā)動機控制單元14、控制器5 和控制器6發(fā)送控制信號,例如電動機目標轉(zhuǎn)速、電動機目標轉(zhuǎn)矩、電動機目標功率、發(fā)動 機目標轉(zhuǎn)速、發(fā)動機目標功率、發(fā)動機目標轉(zhuǎn)矩、直流變換器目標變壓比例等,上述發(fā)送和 接受信號的傳輸可以通過CAN通訊總線15傳輸。
功率控制單元14,具有以CPU為核心的微處理器,其還具有存儲單元,在該存儲單元中, 存儲有發(fā)動機一發(fā)電機組的最低燃油消耗曲線,其存儲方式為,首先將發(fā)動機-發(fā)電機組的最 低燃油消耗曲線上的發(fā)動機轉(zhuǎn)速與發(fā)動機-發(fā)電機組的輸出功率的對應(yīng)關(guān)系建立數(shù)據(jù)庫,進而 將該數(shù)據(jù)庫存儲到存儲器中;發(fā)動機一發(fā)電機組的最低燃油消耗曲線可以通過常規(guī)的試驗手 段即可獲得,在最低燃油消耗曲線上,具有發(fā)動機的轉(zhuǎn)速與發(fā)動機一發(fā)電機組的輸出功率的 對應(yīng)關(guān)系,最低燃油消耗曲線的獲得方式不在本發(fā)明的范圍之內(nèi),在此不作詳細描述。存儲 單元還存儲有發(fā)電機的輸出參數(shù)對應(yīng)關(guān)系,在該對應(yīng)關(guān)系上,具有在不同的發(fā)動機的轉(zhuǎn)速下, 發(fā)電機的輸出電壓和電流的對應(yīng)變化曲線,其存儲方式為,首先將發(fā)電機的輸出參數(shù)的對應(yīng) 關(guān)系一即在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,發(fā)電機的輸出電壓和輸出電流的對應(yīng)關(guān)系建立數(shù)據(jù)庫,進 而將該數(shù)據(jù)庫存儲到存儲器中;優(yōu)選地,由于發(fā)電機輸出電壓和電流通過整流器13a整流, 從而,上述對應(yīng)變化曲線可以轉(zhuǎn)化為整流器輸出的電流和電壓的對應(yīng)變化曲線,即通過常規(guī) 的試驗和計算方法,既可以獲得在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,整流器的輸出電流和電壓的對應(yīng)變 化曲線。
功率控制單元2、驅(qū)動電動機I4控制單元5、驅(qū)動電動機II7控制單元6和發(fā)動機控制 單元14、直流變換器控制單元11優(yōu)選為現(xiàn)有技術(shù)中公知的基于微處理器的控制裝置。功率 控制單元2通過傳統(tǒng)的電氣信號接收來自加速踏板1的轉(zhuǎn)角位置,通過CAN通訊總線15接收 驅(qū)動電動機I 4控fM單元5、驅(qū)動電動機I17控制單元6、發(fā)動機控制單元14的轉(zhuǎn)速反饋信號。
加速踏板1通過功率控制單元2對發(fā)動機的運轉(zhuǎn)進行控制,其控制信號通過通訊總線15進行傳遞。通常情況下,整流器能夠較高效率的將發(fā)動機-發(fā)電機輸出的交流電轉(zhuǎn)化為直流電,為了 更清除的描述本發(fā)明的實施例,忽略整流器13a的轉(zhuǎn)化損失,即整流器的轉(zhuǎn)化效率為100%, 從而,發(fā)動機-發(fā)電機組13通過整流器13a向直流母線上提供的功率等于發(fā)動機-發(fā)電機組 13提供的功率,即在任一時刻,如果發(fā)動機-發(fā)電機組13提供的功率為W,則發(fā)動機-發(fā)電機 -整流器總成提供的功率也為W;但本領(lǐng)域技術(shù)人員可知,在實際應(yīng)用情況下,本領(lǐng)域技術(shù)人 員很容易通過常規(guī)的試驗手段得出整流器13a在不同使用條件下的轉(zhuǎn)換效率,進而通過發(fā)動 機-發(fā)電機組13提供的功率獲得發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成提供的功率,因此,在下面對履 帶車輛的功率控制方法的描述中,將實施例中的發(fā)動機-發(fā)電機組提供的功率替換為發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成提供的功率,或?qū)l(fā)動機-發(fā)電機組輸出的功率替換為發(fā)動機-發(fā)電機-整 流器總成輸出的功率也落入本實施例的描述范圍之內(nèi)。附圖2為描述本發(fā)明的控制方法流程圖。在步驟20處,功率控制單元2首先根據(jù)加速踏 板1的旋轉(zhuǎn)位置信號確定發(fā)動機的冃標轉(zhuǎn)速,確定方法為采用加速踏板1信號為零時對應(yīng)發(fā) 動機怠速時的轉(zhuǎn)速,加速踏板1信號最大時對應(yīng)發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速,加速踏板l信號在零和 最大值之間時通過線性插值確定。在步驟21處,測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速,其測量方式可以通過傳感器獲得,然后根據(jù)存儲 在功率控制單元2的存儲器中的發(fā)動機一發(fā)電機組的最低燃油消耗曲線,得到在該實際轉(zhuǎn)速 下,發(fā)動機-發(fā)電機組的可提供功率,將此功率作為發(fā)動機-發(fā)電機組的最大輸出功率。在步驟22處,計算動力電池組目標輸出電壓和最大輸出功率。動力電池組9最大輸出功 率通過控制直流變換器10的導通或截止實現(xiàn)。直流變換器控制單元11依據(jù)動力電池組的目 標輸出電壓控制直流變換器IO導通或截止,在此,動力電池組的目標輸出電壓和直流變換器 導通或截止的閾值電壓相等。該閾值電壓由功率控制單元2通過CAN通訊總線15給定。功率控制單元依據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速來確定直流變換器闊值電壓,在步驟22處,首先測量發(fā)動 機的實際轉(zhuǎn)速,然后根據(jù)存儲在功率控制單元中的發(fā)電機或發(fā)動機-發(fā)電機-整流器總成的輸 出參數(shù)對應(yīng)關(guān)系,該輸出參數(shù)對應(yīng)關(guān)系為,在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,整流器的輸出電流和電 壓的對應(yīng)關(guān)系,將該對應(yīng)關(guān)系建立數(shù)據(jù)庫,并存儲在存儲器中。閾值電壓的確定方法為在該 發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速下,發(fā)動機-發(fā)電機組-整流器總成輸出電流值為最大輸出電流值一半時的 發(fā)動機-發(fā)電機組-整流器總成的輸出電壓值,該輸出電壓值即為直流變換器的閾值電壓。并且,動力電池組9最大輸出功率為上述的最大輸出電流值的一半和閾值電壓的乘積。當直流變換器控制單元11檢測到端電壓低于目標電壓時則控制直流變換器10導通,動 力電池組9輸出功率,當檢測到端電壓不低于該目標電壓值時,則控制直流變換器IO截止, 防止動力電池組過渡放電而導致的使用壽命下降,所述的端電壓為直流母線12上的電壓。在歩驟23處,取發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率與動力電池組最大輸出功率的和作為動力輸出部件可提供的最大輸出功率,該最大輸出功率等于兩側(cè)驅(qū)動電動機的最大運行功率之 和。功率控制模塊2將最大運行功率之和通過CAN通訊總線15發(fā)送給驅(qū)動電動機I控制單元 5和驅(qū)動電動機II控制單元6。
步驟24、 25中,功率控制單元根據(jù)車輛的運行狀態(tài)確定電動機I和電動機II的目標運行 功率,當電動機I和電動機II的目標運行功率之和大于最大運行功率之和時,將電動機I和 電動機II的目標運行功率之和重新設(shè)置為最大運行功率之和,然后通過CAN通訊總線15發(fā)送
給電動機i控制單元5和驅(qū)動電動機n控制單元6。
功率控制單元還包括計算電動機I和電動機II的最大運行功率的功率分配單元,根據(jù)車 輛的運行狀態(tài)以及方向盤、加速踏板、制動踏板和檔位等駕駛員輸入信息,將兩側(cè)驅(qū)動電動 機的最大運行功率之和分配為對應(yīng)于電動機I和電動機II的兩個部分,并分別通過CAN通訊 總線15發(fā)送給驅(qū)動電動機I控制單元5和驅(qū)動電動機II控制單元6,上述分配方式本領(lǐng)域技 術(shù)人員通過常規(guī)的試驗手段即可獲得,并可以根據(jù)車輛的設(shè)計目的和使用環(huán)境進行調(diào)整,例 如在方向盤處于中立位置時,將最大運行功率之和的一半作為電動機1和電動機II的最大運 行功率,但其分配方式并不在本發(fā)明的范圍之內(nèi),在此不作詳細描述。
同時,也可以通過車輛的運行狀態(tài)即電動機的轉(zhuǎn)速等電機運行狀態(tài)確定電動機I和電動 機II的最大運行轉(zhuǎn)矩,根據(jù)駕駛員的輸入分別確定電動機I和電動機II的目標運行轉(zhuǎn)矩,使
得電動機i和電動機n的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩分別不超過其最大運行轉(zhuǎn)矩。并且當電動機I 和電動機n的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩大于其最大運行轉(zhuǎn)矩時,將最大運行轉(zhuǎn)矩作為其目標運行 轉(zhuǎn)矩來控制所述電動機的動力輸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知,電機的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速具有換 算關(guān)系,上述電動機I和電動機II的冃標運行轉(zhuǎn)矩的計算和分配方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知 的內(nèi)容,例如在方向盤處于中立位置時,將最大運行功率之和的一半作為電動機I和電動機 ii的最大運行功率,并結(jié)合電動機i和電動機n的實際轉(zhuǎn)速,即可獲得電動機i和電動機ii
的最大運行轉(zhuǎn)矩,但其分配方式并不在本發(fā)明的范圍之內(nèi),在此不作詳細描述;另外,電動
機i和電動機n的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)車輛的使用環(huán)境以及駕駛員的輸入信息獲 得,例如利用加速踏板的旋轉(zhuǎn)角度和方向盤的位置來確定電動機i和電動機n的目標運行轉(zhuǎn) 矩,但其確定方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的內(nèi)容,其不在本發(fā)明的范圍之內(nèi),在此不作詳細 描述。
步驟26、 27中,當判斷動力電池組9的輸出功率大于當前動力電池組狀態(tài)下的峰值功率 時,限制動力電池組9的輸出功率為當前動力電池組狀態(tài)下的峰值功率。
權(quán)利要求
1、一種履帶式混合動力車輛的功率后向控制方法,所述履帶式混合動力車輛的雙側(cè)履帶分別由電動機I和電動機II獨立驅(qū)動,所述車輛具有由發(fā)動機-發(fā)電機組和蓄能裝置共同構(gòu)成的動力輸出部件,其中,發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機而構(gòu)成所述發(fā)動機-發(fā)電機組,所述控制方法實現(xiàn)從所述動力輸出部件向所述電動機I和電動機II提供功率的控制,所述控制方法具有如下步驟a.確定發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率,b.根據(jù)發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率確定電動機I和電動機II的總的最大運行功率,c.分別確定電動機I和電動機II的目標運行功率,d.根據(jù)電動機I和電動機II的目標運行功率實現(xiàn)對電動機I和電動機II的動力輸出的控制,使得所述電動機I和電動機II的目標運行功率之和不超過所述總的最大運行功率。
2、 如權(quán)利要求i所述的方法,其中所述步驟b還包括分別確定電動機i和電動機ii的最大運行功率,從而在歩驟d中對電 動機i和電動機n的動力輸出的控制中,使得電動機i和電動機ii的各自的目標運行功率分 別不超過其最大運行功率。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中所述車輛還具有功率控制單元,該功率控制單元實現(xiàn)從所述動力輸出部件向所述電動機 I和電動機II提供功率的控制。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法,其中所述功率控制單元具有存儲單元,其存儲有所述發(fā)動機一發(fā)電機組的最低燃油消耗曲線,所述步驟a還包括測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速,所述發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率為在最低燃油消耗曲線上所述實際轉(zhuǎn)速所對應(yīng)的功率值。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法,其中所述步驟b還包括確定蓄能裝置的最大輸出功率,所述電動機i和電動機n的總的最大運行功率為發(fā)動機-發(fā)電機組最大輸出功率與蓄能裝置的最大輸出功率之和;所述蓄能裝置為蓄電池組、電容或兩者的組合;所述存儲單元還存儲有在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,發(fā)電機的輸出電流和電壓的對應(yīng)變化曲線;所述蓄能裝置的最大輸出功率按如下方式確定首先測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速;從上述存儲單元中獲得一個發(fā)電機的計算輸出電壓,該計算輸出電壓為,發(fā)電機的輸出電流為上述實際轉(zhuǎn)速下發(fā)電機的最大輸出電流值的一半時所對應(yīng)的發(fā)電機輸出電壓;所述蓄能裝置的最大輸出功率為上述最大輸出電流值的一半與上述計算輸出電壓的乘還包括判定蓄能裝置的峰值功率的步驟;當蓄能裝置的最大輸出功率大于蓄能裝置的峰值功率時,蓄能裝置的最大運行功率被重 新設(shè)置為所述峰值功率。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中,所述步驟b還包括分別確定電動機I和電動機II的最大運行轉(zhuǎn)矩,步驟c還包括分別確定電動機i和電動機n的目標運行轉(zhuǎn)矩,從而在步驟d中對電動機I和電動機II的動力輸出的控制中,使得電動機I和電動機II的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩分別不超過其最大運行轉(zhuǎn)矩當電動機I和電動機II的各自的目標運行轉(zhuǎn)矩大于其最大運行轉(zhuǎn)矩時,將最大運行轉(zhuǎn)矩 作為其目標運行轉(zhuǎn)矩來控制所述電動機的動力輸出。
7、 如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法,其中,所述車輛還包括電壓變換器,所述蓄能裝置通過該電壓變換器連接到電動機I和電動機 II上;所述電壓變換器能夠?qū)⑿钅苎b置的電壓變化地施加到電動機I和電動機n上; 所述電壓變換器為直流電壓變換器;所述車輛還包括整流器,其用于將發(fā)動機一發(fā)電機組輸出的交流電整流為直流電,并將 上述直流電輸出到電動機I和電動機II上。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法,其中,還包括確定直流電壓變換器的閾值電壓的步驟,當整流器輸出電壓低于所述閾值電壓時 直流電壓變換器可控的導通,當整流器輸出電壓不低于所述閾值電壓時,直流電壓變換器截 止;其中所述直流電壓變換器的閾值電壓按如下方式確定在所述功率控制單元的存儲單元中存儲有在不同的發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,整流器的輸出電流和 電壓的對應(yīng)變化曲線;測量發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速;從上述存儲單元中獲得所述閾值電壓,該閾值電壓為,整流器的輸出電流為上述實際轉(zhuǎn) 速下整流器的最大輸出電流值的一半時所對應(yīng)的整流器的輸出電壓。
9、 如權(quán)利要求1或2所述的方法,其中加速踏板和發(fā)動機之間通過通訊裝置連接,加速踏板的旋轉(zhuǎn)位置信號首先被轉(zhuǎn)換為發(fā)動 機的目標轉(zhuǎn)速,然后通過所述通訊裝置傳遞到發(fā)動機的控制裝置。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法,其中所述發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速與加速踏板的旋轉(zhuǎn)角度線性對應(yīng),并且,當加速踏板旋轉(zhuǎn)角度為 零時,發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速為怠速時的轉(zhuǎn)速;當加速踏板旋轉(zhuǎn)角度最大時,發(fā)動機的目標轉(zhuǎn)速為發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速-
全文摘要
本發(fā)明涉及一種履帶式混合動力車輛的功率后向控制方法,尤其是采用發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組混合供電且采用兩個電機分別驅(qū)動兩側(cè)履帶的主動輪的履帶車輛。為了能夠更加有效的利用發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組提供的功率,本發(fā)明根據(jù)加速踏板信號來控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速,再依據(jù)發(fā)動機實際轉(zhuǎn)速、母線電壓對發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組輸出功率進行協(xié)調(diào)控制,依據(jù)發(fā)動機-發(fā)電機組和動力電池組輸出功率確定雙側(cè)電機輸出功率。該方法包括確定發(fā)動機-發(fā)電機組可提供功率和動力電池組可提供功率,然后確定雙側(cè)電機的最大運行功率。根據(jù)雙側(cè)電機最大運行功率和實際轉(zhuǎn)速確定雙側(cè)電機目標轉(zhuǎn)矩以實現(xiàn)其功率輸出。
文檔編號B60W10/08GK101327794SQ20081011661
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月14日
發(fā)明者吳靜波, 孫逢春, 張承寧, 淵 鄒 申請人:北京理工大學