[發(fā)明專利]一種串聯式重度混合動力工程機械傳動系統及其控制方法

有效

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• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111976458B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發(fā)明（設計）人: 張志文;李曉杰;董小瑞;杜文杰
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B60K6/26
• 分類號: B60K6/26;B60K6/46;B60W10/06;B60W10/08;B60W20/10;B60W50/00
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1.一種串聯式重度混合動力工程機械傳動系統的控制方法，涉及的系統包括機械傳動系統、電氣連接系統和控制系統，機械傳動系統包括發(fā)動機（1）、離合器（2）、分動箱（3）、液壓系統（4）、電動發(fā)電機（5）、電動機（8）、變速箱（9）和主減速器與差速器（10），其中發(fā)動機（1）輸出軸與離合器（2）一端相連，離合器（2）另一端與分動箱（3）輸入Ⅰ軸連接，分動箱（3）輸入Ⅱ軸與電動發(fā)電機（5）輸出軸相連，分動箱（3）輸出軸與液壓系統（4）連接，電動機（8）作為行駛系統的動力元件，電動機（8）輸出軸與變速箱的（9）輸入軸同軸相連，變速箱（9）的輸出軸連接主減速器和差速器（10）；

電氣連接系統包括發(fā)動機（1）、離合器（2）、液壓系統（4）、電動發(fā)電機（5）、電機控制器（6）、動力電池（7）、電動機（8）、變速箱（9）和ECU系統（11），其中電機控制器（6）的輸入端與動力電池（7）連接，輸出端分別連接電動發(fā)電機（5）和電動機（8），ECU系統（11）分別與發(fā)動機（1）、離合器（2）、液壓系統（4）、電動發(fā)電機（5）、電機控制器（6）、動力電池（7）、電動機（8）及變速箱（9）連接；控制系統包括ECU系統（11）和模糊邏輯控制器，其中ECU系統（11）與模糊邏輯控制器連接；ECU系統采集工況信號并進行數據分析及處理，將數據信號輸入到模糊邏輯控制器中，根據控制規(guī)則制定合理的控制方案，規(guī)劃發(fā)動機、電動發(fā)電機及電動機的工作模式，其特征在于，該方法的步驟如下：

（1）羅列了125種控制規(guī)則，提出一種模糊邏輯智能控制策略，設計模糊邏輯控制器；

（2）模糊邏輯控制器實時采集控制信號數據，系統輸入參數包括動力電池SOC值、工作液壓系統需求功率值P_P、行駛系統需求功率值P_L；

（3）將信號數據分5段并模糊化處理，根據控制規(guī)則輸出控制變量模糊信號，然后數據清晰化處理，輸出參數是電動發(fā)電機輸出功率值P_G、電動機輸出功率P_M及發(fā)動機輸出功率值P_E，系統工作過程中，通過在線實時感知負載載荷的大小與動力電池SOC值，控制對應發(fā)動機、電動機和電動發(fā)電機工作點，通過模糊控制器解決非線性復雜系統能量管理問題；

①系統在純電動工作過程中，發(fā)動機輸出功率P_E為0，電動發(fā)電機輸出功率P_G滿足工作液壓系統功率需求量，電動機輸出功率P_M滿足行駛系統功率需求量；

②系統在制動能量回收工作過程中，發(fā)動機與電動發(fā)電機不輸出動力，電動機輸出功率值P_M≤-P_L，-P_L代表行駛系統制動功率值，結合SOC狀態(tài)參數制定回收策略；

當SOC值較低SOC∈(0，0.5]，若電機峰值功率P_Mmax≥-P_L時，電動機輸出功率值P_M=-P_L，若電機峰值功率P_Mmax＜-P_L時，電動機輸出功率值P_M=P_Mmax；當SOC值在中位SOC∈(0.5，0.8]，若電機額定功率P_Me≥-P_L時，電動機輸出功率值P_M=-P_L，若電機額定功率P_Me＜-P_L時，電動機輸出功率值P_M=P_Me；當SOC值較高SOC∈(0.8，1.0]，電動機輸出功率值P_M=5（1-SOC）*min（P_Me，-P_L）；

③系統在混合驅動工作過程中，建立模糊邏輯控制器，實時采集P_L、P_P及SOC值，輸出P_G及P_E值；其中，P_M值的大小由P_L決定；P_L取正值時，代表整車驅動行駛狀態(tài)，P_L取負值時，代表整車制動狀態(tài)；P_G取正值時，代表發(fā)電機與電動發(fā)電機共同驅動液壓系統工作，當P_G取0時，代表電動發(fā)電機輸出功率為0，當P_G取負值時，代表SOC值較低或者行駛系統需求功率較大，電動發(fā)電機處于發(fā)電狀態(tài)；

④系統根據負載需求功率大小及動力電池SOC值在線實時控制發(fā)動機與電機工作模式及其工作點，實現整車動力系統的智能控制并最大限度回收制動能量。