[發明專利]一種分布式混合動力系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201810686076.2
• 申請日: 2018-06-28
• 公開（公告）號: CN108674410B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 楊波;溫博軒;李洪彪;吳學雷;黃印玉;岳會軍;項昆;駱志偉;宮佳鵬
• 申請（專利權）人: 北京航天發射技術研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B60W20/10
• 分類號: B60W20/10;B60K6/52
• 代理公司: 北京國之大銘知識產權代理事務所(普通合伙) 11565
• 代理人: 朱曉蕾

本發明公開了一種分布式混合動力系統及其控制方法，該系統包括整車控制器、控制單元及動力單元，動力單元個數與特種車半軸總數相對應；該控制方法包括如下步驟：接收駕駛員操作指令，確定整車需求驅動轉矩和需要的動力單元個數，計算動力單元需求功率，向控制單元的動力單元控制器發送功率需求指令，計算發動機轉速、發電機轉矩及驅動需求轉矩，向發動機控制器發送轉速控制指令、向發電機控制器發送轉矩控制指令、向電池管理設備發送功率控制指令、向驅動電機控制器發送驅動控制指令，以控制各設備工作。本發明能夠協調分布式混合動力系統各部件之間的功率流、優化各個動力部件的工作狀態，達到提高特種車混合動力系統能源利用率的目的。

技術領域

本發明涉及多軸重型特種車技術領域，更為具體來說，本發明為一種分布式混合動力系統及其控制方法。

背景技術

為使車輛具有更高的動力性和更好的經濟性，混合動力系統是優選的設計方案。但是，與常規的車輛不同，對于多軸重型特種車來說，由于其驅動系統結構復雜、同時工作的設備數量非常多，將現有的混合動力系統設計方案應用于特種車上，往往存在混合動力系統效率不高的問題，從而造成了能源浪費。

因此，如何能夠有效提高特種車輛的混合動力系統的能源利用效率，成為了本領域技術人員亟待解決的技術問題和始終研究的重點。

發明內容

為解決現有的特種車輛的混合動力系統的能源利用效率低等問題，本發明創新地提供了分布式混合動力系統及其控制方法，通過分布式的架構設計，本發明能夠根據實際需要控制合理的動力輸出，避免了能源浪費，從而較好地解決了現有技術存在的諸多問題。

為實現上述的技術目的，本發明公開了一種分布式混合動力系統，該系統包括整車控制器、控制單元及動力單元，動力單元個數與特種車半軸總數相對應，整車控制器用于接收駕駛員操作指令、向至少一個控制單元發送功率需求指令；

所述動力單元包括發動機、發電機、配電箱、動力電池、驅動電機、減速箱以及半軸，發動機與發電機連接，發電機與配電箱連接，配電箱與動力電池連接，動力電池與驅動電機連接，驅動電機與半軸的一端連接，半軸的另一端與車輪連接；其中，各動力單元的配電箱之間通過互聯母線連接；

所述控制單元包括動力單元控制器、發動機控制器、發電機控制器、電池管理設備及驅動電機控制器，動力單元控制器與整車控制器之間通過CAN總線連接，發動機控制器、發電機控制器及驅動電機控制器均通過CAN總線與動力單元控制器連接；動力單元控制器用于接收所述功率需求指令，并用于根據功率需求指令向發動機控制器發送轉速控制指令、向發電機控制器發送轉矩控制指令、向電池管理設備發送功率控制指令、向驅動電機控制器發送驅動控制指令；發動機控制器用于控制發動機工作，發電機控制器用于控制發電機工作，電池管理設備用于控制動力電池工作，驅動電機控制器用于控制驅動電機工作。

基于上述的技術方案，本發明提供的分布式混合動力系統各動力單元之間相互獨立，能根據整車需求功率選擇實時工作的動力單元數量；整車需求功率較小時，僅少數動力單元工作；整車需求功率較大時，多數動力單元工作，從而在保證高動力性的條件下，降低能耗、提高整車經濟性。

通過設置動力單元控制器，本發明能有效避免發動機控制器、發電機控制器、驅動電機控制器等直接與整車控制器通訊，減小整車控制器計算負荷，降低總線負載率，尤其對于多軸特種車輛，本發明能夠獲得較高的系統可靠性。

本發明采用分布式架構，以由APU、動力電池、驅動半橋組成的動力單元為基本單位，便于在四軸到八軸特種車輛上應用；另外，對現有相關軟硬件改動較小，有助于推廣應用。

進一步地，該系統還包括儀表控制器，所述儀表控制器與所述整車控制器連接，所述儀表控制器用于控制特種車各個儀表顯示特種車狀態信息。

進一步地，每個動力單元包括一個發動機、一個發電機、一個配電箱、一個動力電池、四個驅動電機、四個減速箱以及四個半軸。