CN108790780A - 一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，包括转场控制方法和清扫控制方法，转场控制方法用于不同的转场工作模式之间的切换，不同的转场工作模式包括空载时主电机驱动的纯电动模式、有载运输下主电机和ISG电机协调驱动模式、有载运输下发动机单独驱动模式、有载运输下发动机和主电机联合驱动模式；清扫控制方法用于两种不同的清扫工作模式之间的切换，清扫工作模式包括纯电动驱动模式和增程式驱动模式，传动系统包括动力装置、传动装置和作业装置和行走装置，动力装置通过传动装置将动力传输至作业装置和行走装置。本发明具有结构简单紧凑，布置方便的优点，实现车辆行驶时变化的车速与环卫清扫作业速度的匹配。

Description

一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法
技术领域
本发明涉及环卫机械领域，具体涉及一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法。
背景技术
洗扫车是一种既可单独作为扫路车进行路面清扫抽吸作业的车辆；又可作为高压冲洗车进行路面冲洗抽吸作业的车辆；还可将路面清扫抽吸与高压冲水组合作为洗扫车使用，实现清扫、冲洗、抽洗的多种组合的车辆。该车可广泛适用于城区主干路及高架桥的冲洗、清扫作业，是一种集清扫、清洗、除污、加湿、清运于一体的高效洗扫设备。随着我国高速公路、城市道路的快速发展和人民生活水平的极大提高，对生活环境以及工作环境的卫生要求也越来越高。在这样的背景下，道路洗扫车以高效、快捷、安全等特点得到了大量应用。
传统洗扫车采用双发动机的方案：转场模式时，只有主发动机工作，副发动机处于闲置状态；清扫模式时，主发动机和副发动机同时工作，主发动机驱动车辆行驶，副发动机驱动水泵、风机、扫盘以及吸嘴，以实现洗扫作业。这种方式在洗扫模式时，车辆多以3-20km/h的速度行驶，主发动机负荷率极低、油耗大、排放性差，副发动机高速运转，产生较大的噪声。
纯电动洗扫车续驶里程短，连续作业时间不长，充电设施不完善；一旦主电机出现故障，则不能工作，因此纯电动洗扫车的推广目前受到一定的限制且不适用于大型洗扫车。
另外，增程式电动洗扫车与纯电动洗扫车相比，在一定程度上可以延长工作时间，但作业系统需求功率较大，增程式电动洗扫车传动链长，能量损失较大，不易实施。针对以上情况，本文采用一种新型的混合动力洗扫车系统，以满足混合动力洗扫车复杂的工况要求，达到节能减排的目的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，具有结构简单紧凑，布置方便的优点，能够很好地实现车辆行驶时变化的车速与环卫清扫作业速度的匹配，使清扫效率得到很好地提高，且通过工作模式的切换提高了整车燃油经济性。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，包括转场控制方法和清扫控制方法，其特征在于：所述转场控制方法用于不同的转场工作模式之间的切换，所述不同的转场工作模式包括空载时主电机驱动模式、有载运输下主电机和ISG电机协调驱动模式、有载运输下发动机单独驱动模式、有载运输下发动机和主电机联合驱动模式；所述清扫控制方法用于两种不同的清扫工作模式之间的切换，所述清扫工作模式包括纯电动驱动模式和增程式驱动模式；具体步骤为：
步骤一、驾驶员根据工况信息，判断进入转场工作模式或洗扫工作模式，整车控制器ECU根据整车需求转矩、载荷的大小及电池SOC决定进入相应的工作模式，并根据不同的工作模式分别控制相应的离合器分离或结合、发动机运行或关闭以及电机驱动或发电，实现工作模式的切换及各个模式下转矩的分配关系；
步骤二、进入清扫工作模式时，判断电池SOC是否充足，电量充足情况下，即SOC＞SOChigh，离合器Ⅰ、离合器Ⅱ结合，发动机开启，提供车辆洗扫工作的功率需求，主电机用于驱动洗扫车行驶，洗扫车进入纯电动驱动模式，此时的转矩关系为：
Tsweep＝Teng_drive·kISG/sweep；
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
电量不充足情况下，即SOC＜SOClow，离合器Ⅰ、离合器Ⅱ结合，发动机开启，提供车辆洗扫工作的功率需求及通过ISG电机为电池充电，主电机用于驱动洗扫车行驶，洗扫车进入增程式驱动模式，此时的转矩关系为：
Tsweep＝(Teng_max-Tch)·kISG/sweep；
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
步骤三、进入转场工作模式时，判断洗扫车是否空载，在洗扫车从垃圾处理区域回到车库的过程中，车厢无污水，洗扫车处于转场模式下的空载状态且电池电量充足，此时Treq_drive＜Teng_max且SOC＞SOChigh，离合器Ⅰ、离合器Ⅱ、离合器Ⅲ断开，由主电机单独驱动车辆行驶，洗扫车进入有载运输下主电机驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
Teng_drive＝0；
TISG＝0；
洗扫车处于有载运输状态或洒水状态，继续判定是否为爬坡工况，若为爬坡工况Treq_drive＞Teng_max则，由发动机和主电机共同驱动车辆行驶，洗扫车进入有载运输下发动机和主电机联合驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝(Teng_max·kISG/out1·kout1/out+Tmot_drive·kmot/out)·ktrans；
若洗扫车为非爬坡工况，Teng_min＜Treq_drive＜Teng_max且SOC＜SOClow时，，离合器Ⅰ结合、离合器Ⅱ结合、离合器Ⅲ结合，发动机开启，提供车辆转场工作的功率需求及通过ISG电机为电池充电，洗扫车进入有载运输下发动机单独驱动模式，转矩关系为：
Treq_drive＝(Teng_drive-Tch)·kISG/out1·kout1/out·ktrans；
TISG＝Tch；
非爬坡工况下继续判定电池的SOC，若Treq_drive＜Teng_min且SOC＞SOChigh，关闭发动机，离合器Ⅱ结合、离合器Ⅲ结合，主电机和ISG电机共同提供车辆行驶的需求转矩，洗扫车进入有载运输下主电机和ISG电机协调驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝(TISG·kISG/out1·kout1/out+Tmot_drive·kmot/out)·ktrans；
Teng_drive＝0；
非爬坡工况下的洗扫车电池电量未充满时，继续返回有载运输下发动机单独驱动模式，并通过ISG电机为电池充电；
其中，SOChigh为电池SOC的最大值，SOClow为电池SOC的最小值；Tsweep为清扫装置的需求转矩；Treq_drive为整车需求的驱动转矩；Teng_max为当前发动机的最大输出转矩；Teng_min为当前发动机的最小输出转矩；Teng_drive为发动机目标工作转矩；Tmot_drive为主驱动电机目标工作转矩；TISG为ISG电机目标工作转矩；kISG/out1为ISG电机与功率分流装置输出端转速之比；kout1/out为功率分流装置输出端与扭矩耦合装置输出端转速之比；kmot/out为主电机与扭矩耦合器输出端转速之比；ktrans为变速器传动比；kISG/sweep为ISG电机与清扫装置的需求转速之比；kch为充电系数；ωe为发动机转速；Tch为充电转矩。
进一步的，不同工作模式的切换是通过功率分流器和扭矩耦合器转矩分配关系实现动力源之间转矩的分配。
进一步的，洗扫车进入转场模式或洗扫模式，整车控制器ECU判断整车需求转矩大于零或小于零，来确定是驱动模式还是制动模式。
进一步的，根据负载大小及电池SOC的状态选择输出模式或者行车充电模式，若负载使发动机输出功率最优，则选择发动机单独驱动模式；若发动机输出功率存在富裕功率且电池电量不足时，则选择发动机行车充电模式。
进一步的，所述ISG电机与主电机均为永磁同步直流电动机，主电机用于发电或驱动，ISG电机用于发电、起动以及辅助驱动。
进一步的，所述传动系统包括动力装置、传动装置和作业装置和行走装置，所述动力装置通过传动装置将动力传输至所述作业装置和行走装置，所述作业装置包括风机、液压泵、高压水泵和低压水泵，所述行走装置包括传动轴、车桥和车轮；所述动力系统包括发动机、ISG电机、主电机、电池组以及DC/DC转换器；所述传动系统包括功率分流器、扭矩耦合器、取力器、变速器、离合器Ⅰ、离合器Ⅱ和离合器Ⅲ。
进一步的，所述发动机通过离合器Ⅰ连接于所述ISG电机，所述ISG电机通过离合器Ⅱ连接于功率分流器的输入端，功率分流器的输出端还连接取力器和离合器Ⅲ，所述取力器连接所述风机、液压泵和高压水泵；所述离合器Ⅲ和所述主电机与扭矩耦合器的输入端相连接，扭矩耦合器的输出端还连接有变速器；所述变速器还连接有所述低压水泵。
进一步的，所述风机、液压泵和高压水泵还分别通过风机离合器、液压泵离合器和高压水泵离合器与所述取力器相连接，所述低压水泵还通过低压水泵离合器连接于所述变速器。
本发明的有益效果为：
1、本发明的一种新型油电混合洗扫车的动力传动系统及控制方法，解决了传统双发动机高污染、高噪声的弊端，能够很好实现动力切换的功能，充分利用功率分流器和扭矩耦合器，实现了变化的车速与清扫机构速度的合理匹配，减小了冲击；ISG电机确保发动机工作在最优效率区间，降低燃油油耗和排放；
2、本发明的一种新型油电混合洗扫车的动力传动系统及控制方法，采用单发动机的配置，相对于传统的霜发动机结构，减少了发动机的装机容量，提高了整车的动力性和燃油经济性；
3、本发明的控制系统利用功率分流装置和扭矩耦合装置的相互耦合，容易操控，同时减小洗扫工作模式下装置与动力系统连接时的冲击，改善了整车的性能，具有清扫效率高、结构简单紧凑且布置方便的优点；
4、本发明解决了变化的行驶车速与扫刷机构速度的匹配问题，同时发动机、主电机和ISG电机相互协调运作，增加了续驶里程，延长了洗扫车的工作时间；实现多种工作模式之间的相互切换，能更好地适应洗扫车复杂的工况，从而提高清扫效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明在电量充足油电混合洗扫作业模式下的传动路线图；
图3为本发明在电量不足油电混合洗扫作业模式下的传动路线图；
图4为本发明空载运输转场作业模式下的传动路线图；
图5为本发明低负荷且电量充足的洒水转场作业模式下的传动路线图；
图6为本发明低负荷且电量不足的洒水转场作业模式下的传动路线图；
图7为本发明高负荷油电混合转场作业模式下的传动路线图；
图8为本发明的控制方法流程图。
其中，图中各标号为：1、发动机，2、离合器Ⅰ，3、ISG电机，4、离合器Ⅱ，5、功率分流器，6、取力器，7、液压泵离合器，8、高压水泵离合器，9、风机离合器，10、液压泵，11、高压水泵，12、风机，13、变速器，14、低压水泵，15、低压水泵离合器，16、扭矩耦合器，17、离合器Ⅲ，18、主电机，19、DC/DC转换器，20、电池组。
具体实施方式
为了本领域的技术人员能够更好地理解本发明所提供的技术方案，下面结合具体实施例进项阐述。
本案将可由以下的实施例说明而得到充分了解，使得熟悉本技艺之人士可以据以完成，然本案之实施例并非可由下列而被限制其实施形态。
图8为本发明一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法的控制方法流程图，包括转场控制方法和清扫控制方法，转场控制方法用于不同的转场工作模式之间的切换，不同的转场工作模式包括空载时主电机驱动模式、有载运输下主电机18和ISG电机3协调驱动模式、有载运输下发动机1单独驱动模式、有载运输下发动机1和主电机18联合驱动模式；清扫控制方法用于两种不同的清扫工作模式之间的切换，清扫工作模式包括纯电动驱动模式和增程式驱动模式；具体步骤为：
步骤一、驾驶员根据工况信息，判断进入转场工作模式或洗扫工作模式，整车控制器ECU根据整车需求转矩、载荷的大小及电池SOC决定进入相应的工作模式，并根据不同的工作模式分别控制相应的离合器分离或结合、发动机1运行或关闭以及电机驱动或发电，实现工作模式的切换及各个模式下转矩的分配关系；
步骤二、进入清扫工作模式时，判断电池SOC是否充足，电量充足情况下，即SOC＞SOChigh，离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4结合，发动机1开启，提供车辆洗扫工作的功率需求，主电机18用于驱动洗扫车行驶，洗扫车进入纯电动驱动模式，此时的转矩关系为：
Tsweep＝Teng_drive·kISG/sweep；
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
电量不充足情况下，即SOC＜SOClow，离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4结合，发动机1开启，提供车辆洗扫工作的功率需求及通过ISG电机3为电池充电，主电机18用于驱动洗扫车行驶，洗扫车进入增程式驱动模式，此时的转矩关系为：
Tsweep＝(Teng_max-Tch)·kISG/sweep；
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
步骤三、进入转场工作模式时，判断洗扫车是否空载，在洗扫车从垃圾处理区域回到车库的过程中，车厢无污水，洗扫车处于转场模式下的空载状态且电池电量充足，此时Treq_drive＜Teng_max且SOC＞SOChigh，离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4、离合器Ⅲ17断开，由主电机18单独驱动车辆行驶，洗扫车进入有载运输下主电机驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
Teng_drive＝0；
TISG＝0；
洗扫车处于有载运输状态或洒水状态，继续判定是否为爬坡工况，若为爬坡工况下的整车需求的驱动转矩Treq_drive＞Teng_max，由发动机1和主电机18共同驱动车辆行驶，洗扫车进入有载运输下发动机1和主电机18联合驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝(Teng_max·kISG/out1·kout1/out+Tmot_drive·kmot/out)·ktrans；
若非爬坡工况下的Teng_min＜Treq_drive＜Teng_max且SOC＜SOClow时，离合器Ⅰ2结合、离合器Ⅱ4结合、离合器Ⅲ17结合，发动机1开启，提供车辆转场工作的功率需求及通过ISG电机3为电池充电，洗扫车进入有载运输下发动机1单独驱动模式，转矩关系为：
Treq_drive＝(Teng_drive-Tch)·kISG/out1·kout1/out·ktrans；
TISG＝Tch；
非爬坡工况下继续判定电池的SOC，若Treq_drive＜Teng_min且SOC＞SOChigh，关闭发动机1，离合器Ⅱ4结合、离合器Ⅲ17结合，主电机18和ISG电机3共同提供车辆行驶的需求转矩，洗扫车进入有载运输下主电机18和ISG电机3协调驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝(TISG·kISG/out1·kout1/out+Tmot_drive·kmot/out)·ktrans；
Teng_drive＝0；
非爬坡工况下的洗扫车电池电量未充满时，继续返回有载运输下发动机1单独驱动模式，并通过ISG电机3为电池充电；
其中，SOChigh为电池SOC的最大值，SOClow为电池SOC的最小值；Tsweep为清扫装置的需求转矩；Treq_drive为整车需求的驱动转矩；Teng_max为当前发动机1的最大输出转矩；Teng_min为当前发动机1的最小输出转矩；Teng_drive为发动机1目标工作转矩；Tmot_drive为主驱动电机目标工作转矩；TISG为ISG电机3目标工作转矩；kISG/out1为ISG电机3与功率分流装置输出端转速之比；kout1/out为功率分流装置输出端与扭矩耦合装置输出端转速之比；kmot/out为主电机18与扭矩耦合器16输出端转速之比；ktrans为变速器13传动比；kISG/sweep为ISG电机3与清扫装置的需求转速之比；kch为充电系数；ωe为发动机1转速；Tch为充电转矩。
不同工作模式的切换是通过功率分流器5和扭矩耦合器16转矩分配关系实现动力源之间转矩的分配；洗扫车进入转场模式或洗扫模式，整车控制器ECU判断整车需求转矩是否大于零或小于零，来确定是驱动模式还是制动模式；根据负载大小及电池SOC的状态选择输出模式或者行车充电模式，若负载使发动机1输出功率最优，则选择发动机1单独驱动模式；若发动机1输出功率存在富裕功率且电池电量不足时，则选择发动机1行车充电模式；其中的ISG电机3与主电机18均为永磁同步直流电动机，主电机18用于发电或驱动，ISG电机3用于发电、起动以及辅助驱动。
图1为本发明一种新型油电混合洗扫车的动力传动系统的结构示意图，传动系统包括动力装置、传动装置和作业装置和行走装置，动力装置通过传动装置将动力传输至作业装置和行走装置，作业装置包括风机12、液压泵10、高压水泵11和低压水泵14，行走装置包括传动轴、车桥和车轮；动力系统包括发动机1、ISG电机3、主电机18、电池组20以及DC/DC转换器19；传动系统包括功率分流器5、扭矩耦合器16、取力器6、变速器13、离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4和离合器Ⅲ17。发动机1通过离合器Ⅰ2连接于ISG电机3，ISG电机3通过离合器Ⅱ4连接于功率分流器5的输入端，功率分流器5的输出端还连接取力器6和离合器Ⅲ17，取力器6连接风机12、液压泵10和高压水泵11；离合器Ⅲ17和主电机18与扭矩耦合器16的输入端相连接，扭矩耦合器16的输出端还连接有变速器13；变速器13还连接有低压水泵14。风机12、液压泵10和高压水泵11还分别通过风机离合器9、液压泵离合器7和高压水泵离合器8与取力器6相连接，低压水泵14还通过低压水泵离合器15连接于变速器13。
本发明的作业模式逻辑如下表：
其中，○表示断开状态；●表示开启状态；◎表示工作发电状态。
其满足的转矩分配规则如下。
实施例1
图2为本发明在电量充足油电混合洗扫作业模式下的传动路线图：行走装置路线依次为：主电机18→扭矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮；洗扫作业路线为发动机1→离合器Ⅰ2→ISG电机3→离合器Ⅱ4→功率分流器5→取力器6→作业装置。此模式下，低压水泵离合器14关闭，高压水泵离合器8、风机离合器9及液压泵离合器7接通，使高压水泵11、风机12及液压泵10处于工作状态，离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4结合，离合器Ⅲ17断开，功率分流装置和扭矩耦合装置不产生机械连接，即主电机18用于驱动车辆行驶，提供大约7-12km/h的行驶速度，满足的能量关系为由发动机1为作业装置提供动力，为保证发动机1工作效率高，降低燃油消耗率，ISG电机3可用于发动机1的频繁起动；当ISG电机3将发动机1起动，发动机1达到最低稳定转速时，关闭ISG电机3。
实施例2
图3为本发明在电量不足油电混合洗扫作业模式下的传动路线图：行走装置路线为发动机1→离合器Ⅰ2→ISG电机3→DC/DC转换器19→电池组20→主电机18→转矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮；洗扫作业路线为发动机1→离合器Ⅰ2→ISG电机3→离合器Ⅱ4→功率分流器5→取力器6→作业装置。通过控制低压水泵离合器14关闭，实现低压水泵15不工作；高压水泵离合器8、风机离合器9及液压泵离合器7接通，高压水泵11、风机12及液压泵10处于工作状态；离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4结合，离合器Ⅲ17断开，发动机1输出的动力一部分通过ISG电机3给电池组20充电，一部分给作业装置提供动力；满足的能量关系为此过程为发动机1辅助主电机18驱动的油电混合作业模式。
实施例3
图4为本发明空载运输转场作业模式下的传动路线图：此时主电机18单独驱动车辆行驶，动力传递路线为电池组20→DC/DC转换器19→主电机18→扭矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮。此过程是洗扫车从垃圾处理区域回到车库的过程中，车厢无污水，洗扫车处于转场模式下的空载状态，和普通轻型货车相似，其路线相对较短，离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4、离合器Ⅲ17断开，由主电机18单独驱动车辆行驶，根据需求转矩，来调整主电机18的实时转矩和转速，满足Pmot_drive＝Preq_drive，此模式为主电机驱动模式。
实施例4
图5为本发明低负荷且电量充足的洒水转场作业模式下的传动路线图：电池组20→DC/DC转换器19→主电机18→扭矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮；电池组20→DC/DC转换器19→ISG电机18→功率分流器5→扭矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮。此模式下发动机1的负荷率较低、燃油消耗率较高，所以关闭发动机1，断开离合器Ⅰ2，切断ISG电机3与发动机1的连接。在电量充足情况下，离合器Ⅱ4、离合器Ⅲ17结合，ISG电机3提供辅助驱动力，主电机18在转矩耦合器经过扭矩叠加后，一起提供车辆行驶的需求功率，满足Pmot_drive+PISG＝Preq_drive，此模式为主电机和ISG电机共同驱动模式。
实施例5
图6为本发明低负荷且电量不足的洒水转场作业模式下的传动路线图：发动机1-离合器Ⅰ2-ISG电机3→DC/DC转换器19→电池组20→主电机18→转矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮。此模式下发动机1的负荷率较低、燃油消耗率较高，在电量不足时，发动机1起动，离合器Ⅰ2、离合器Ⅱ4、离合器Ⅲ17结合，为提高发动机1负荷率达到发动机1的最优工作区间，发动机1将一部分能量用于发电，此时ISG电机3作为发电机，经过DC/DC转换器19，将电能储存到电池组20中；另一部分动力经过功率分流器5、扭矩耦合器16、变速器13、传动轴、差速器驱动整车行驶，满足Peng_drive＝Preq_drive，由ISG电机吸收发动机的富余功率供给电池充电，此模式为发动机行车充电模式。同时，此模式会根据电池SOC的多少，控制发动机是否为电池充电。
实施例6
图7为本发明高负荷油电混合转场作业模式下的传动路线图：发动机1→离合器Ⅰ2→ISG电机3→DC/DC转换器19→电池组20→主电机18→转矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮；电池组20→DC/DC转换器19→主电机18→扭矩耦合器16→变速器13→传动轴→差速器→车轮。此模式应用于，当洗扫车洗扫作业完成后，在车厢满载的情况下，至垃圾倾倒区域的过程中，车辆承受负载比较大，且转场运输的特点要求速度比较快时，采用发动机1为主驱动，根据车辆的需求转矩和转速以及电池SOC的状态，来判断电机的工作状态。车辆运行在高架桥爬坡工况时，主电机18作为辅助动力驱动，满足Peng_max+Pmot_drive＝Preq_drive，即由发动机1和电机共同提供车辆的需求功率。
实施例7
图8为本发明的控制方法流程图：驾驶员根据工况需求21来判定是否为转场22作业；若为转场作业23，则进入转场模式，驾驶员继续判定是否为有载运输或洒水状态24，若是无载状态，即判定车辆是否为空载，若为空载，则进入选择主电机驱动模式25驱动车辆行驶；否则为有载状态30；若为有载运输或洒水状态，继续判定，是否为爬坡工况31，若为爬坡工况则由发动机和主电机共同驱动车辆行驶35。否则进入32，控制离合器Ⅰ2结合、离合器Ⅱ4结合、离合器Ⅲ17结合；继续判定电池的SOC，进入判定条件33，若电池电量充足，且已充满，关闭发动机，由ISG电机辅助驱动34；否则返回模式进入32由发动机1驱动车辆行驶，并通过ISG电机为电池充电。
若不是转场作业，则进入清扫作业模式26，进而判定电池的SOC，电量充足则进入模式29，控制离合器Ⅰ2结合、离合器Ⅱ4结合以及离合器Ⅲ17结合；否则进入模式28，控制离合器Ⅰ2结合、离合器Ⅱ4结合、离合器Ⅲ17断开，此时起动发动机1、ISG电机3以及主电机18，发动机1用于需求功率较大的洗扫作业并通过ISG电机3为电池组20充电，主电机18则单独驱动车辆行驶。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，包括转场控制方法和清扫控制方法，其特征在于：所述转场控制方法用于不同的转场工作模式之间的切换，所述不同的转场工作模式包括空载时主电机驱动模式、有载运输下主电机和ISG电机协调驱动模式、有载运输下发动机单独驱动模式、有载运输下发动机和主电机联合驱动模式；所述清扫控制方法用于两种不同的清扫工作模式之间的切换，所述清扫工作模式包括纯电动驱动模式和增程式驱动模式；具体步骤为：
步骤一、驾驶员根据工况信息，判断进入转场工作模式或洗扫工作模式，整车控制器ECU根据整车需求转矩、载荷的大小及电池SOC决定进入相应的工作模式，并根据不同的工作模式分别控制相应的离合器分离或结合、发动机运行或关闭以及电机驱动或发电，实现工作模式的切换及各个模式下转矩的分配关系；
步骤二、进入清扫工作模式时，判断电池SOC是否充足，电量充足情况下，即SOC＞SOChigh，离合器Ⅰ、离合器Ⅱ结合，发动机开启，提供车辆洗扫工作的功率需求，主电机用于驱动洗扫车行驶，洗扫车进入纯电动驱动模式，此时的转矩关系为：
Tsweep＝Teng_drive·kISG/sweep；
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
电量不充足情况下，即SOC＜SOClow，离合器Ⅰ、离合器Ⅱ结合，发动机开启，提供车辆洗扫工作的功率需求及通过ISG电机为电池充电，主电机用于驱动洗扫车行驶，洗扫车进入增程式驱动模式，此时的转矩关系为：
Tsweep＝(Teng_max-Tch)·kISG/sweep；
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
步骤三、进入转场工作模式时，判断洗扫车是否空载，在洗扫车从垃圾处理区域回到车库的过程中，车厢无污水，洗扫车处于转场模式下的空载状态且电池电量充足，此时Treq_drive＜Teng_max且SOC＞SOChigh，离合器Ⅰ、离合器Ⅱ、离合器Ⅲ断开，由主电机单独驱动车辆行驶，洗扫车进入有载运输下主电机驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝Tmot_drive·kmot/out·ktrans；
Teng_drive＝0；
TISG＝0；
洗扫车处于有载运输状态或洒水状态，继续判定是否为爬坡工况，若为爬坡工况下的整车需求的驱动转矩Treq_drive＞Teng_max，由发动机和主电机共同驱动车辆行驶，洗扫车进入有载运输下发动机和主电机联合驱动模式，此时的转矩关系为：Treq_drive＝(Teng_max·kISG/out1·kout1/out+Tmot_drive·kmot/out)·ktrans；
若非爬坡工况下的Teng_min＜Treq_drive＜Teng_max且SOC＜SOClow时，离合器Ⅰ结合、离合器Ⅱ结合、离合器Ⅲ结合，发动机开启，提供车辆转场工作的功率需求及通过ISG电机为电池充电，洗扫车进入有载运输下发动机单独驱动模式，转矩关系为：
Treq_drive＝(Teng_drive-Tch)·kISG/out1·kout1/out·ktrans；
TISG＝Tch；
非爬坡工况下继续判定电池的SOC，若Treq_drive＜Teng_min且SOC＞SOChigh，关闭发动机，离合器Ⅱ结合、离合器Ⅲ结合，主电机和ISG电机共同提供车辆行驶的需求转矩，洗扫车进入有载运输下主电机和ISG电机协调驱动模式，此时的转矩关系为：
Treq_drive＝(TISG·kISG/out1·kout1/out+Tmot_drive·kmot/out)·ktrans；
Teng_drive＝0；
非爬坡工况下的洗扫车电池电量未充满时，继续返回有载运输下发动机单独驱动模式，并通过ISG电机为电池充电；
其中，SOChigh为电池SOC的最大值，SOClow为电池SOC的最小值；Tsweep为清扫装置的需求转矩；Treq_drive为整车需求的驱动转矩；Teng_max为当前发动机的最大输出转矩；Teng_min为当前发动机的最小输出转矩；Teng_drive为发动机目标工作转矩；Tmot_drive为主驱动电机目标工作转矩；TISG为ISG电机目标工作转矩；kISG/out1为ISG电机与功率分流装置输出端转速之比；kout1/out为功率分流装置输出端与扭矩耦合装置输出端转速之比；kmot/out为主电机与扭矩耦合器输出端转速之比；ktrans为变速器传动比；kISG/sweep为ISG电机与清扫装置的需求转速之比；kch为充电系数；ωe为发动机转速；Tch为充电转矩。
2.根据权利要求1所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，其特征在于：不同工作模式的切换是通过功率分流器和扭矩耦合器转矩分配关系实现动力源之间转矩的分配。
3.根据权利要求1所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，其特征在于：洗扫车进入转场模式或洗扫模式，整车控制器ECU判断整车需求转矩大于零或小于零，来确定是驱动模式还是制动模式。
4.根据权利要求1所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，其特征在于：根据负载大小及电池SOC的状态选择输出模式或者行车充电模式，若负载使发动机输出功率最优，则选择发动机单独驱动模式；若发动机输出功率存在富裕功率且电池电量不足时，则选择发动机行车充电模式。
5.根据权利要求1所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，其特征在于：所述ISG电机与主电机均为永磁同步直流电动机，主电机用于发电或驱动，ISG电机用于发电、起动以及辅助驱动。
6.根据权利要求1所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，其特征在于：所述传动系统包括动力装置、传动装置和作业装置和行走装置，所述动力装置通过传动装置将动力传输至所述作业装置和行走装置，所述作业装置包括风机、液压泵、高压水泵和低压水泵，所述行走装置包括传动轴、车桥和车轮；所述动力系统包括发动机、ISG电机、主电机、电池组以及DC/DC转换器；所述传动系统包括功率分流器、扭矩耦合器、取力器、变速器、离合器Ⅰ、离合器Ⅱ和离合器Ⅲ。
7.根据权利要求6所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统的控制方法，其特征在于：所述发动机通过离合器Ⅰ连接于所述ISG电机，所述ISG电机通过离合器Ⅱ连接于功率分流器的输入端，功率分流器的输出端还连接取力器和离合器Ⅲ，所述取力器连接所述风机、液压泵和高压水泵；所述离合器Ⅲ和所述主电机与扭矩耦合器的输入端相连接，扭矩耦合器的输出端还连接有变速器；所述变速器还连接有所述低压水泵。
8.根据权利要求6所述的一种新型油电混合洗扫车动力传动系统，其特征在于：所述风机、液压泵和高压水泵还分别通过风机离合器、液压泵离合器和高压水泵离合器与所述取力器相连接，所述低压水泵还通过低压水泵离合器连接于所述变速器。
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Application publication date: 20181113

Assignee: Luoyang Rixin Intelligent Technology Co.,Ltd.

Assignor: HENAN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022980014939

Denomination of invention: A control method for the power transmission system of an oil-electric hybrid washing and sweeping vehicle

Granted publication date: 20210507

License type: Exclusive License

Record date: 20220914