CN110065489A - 一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统，包括：前桥电机；前桥变速器，其输出抽连接重卡前桥，输出动力驱动重卡前桥，并且前桥变速器连接前桥电机；后桥电机；后桥变速器，其输出抽连接重卡后桥，输出动力驱动重卡后桥，并且后桥变速器连接后桥电机；蓄电池，其与前桥电机及后桥电机电联；监测装置，其用于采集重卡车速、重卡油门开度、前桥电桥变速器挡位、后桥变速器挡位、路面倾角、本车与前车的相对速度、本车与前车的相对距离；主控机，其与监测装置电联，用于对数据进行分析处理后对混合动力系统进行控制；其中，前桥变速器和后桥变速器均为两挡变速器。本发明公开了一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法。

Description

一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力控制系统，具体涉及一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统及其控制方法。
背景技术
现代汽车的动力源多数以内燃机为主，其输出转矩和转速的变化范围相对较小，难以适应汽车在不同工况条件行驶的要求，变速器的功能是通过以不同传动比的形式实现降低增扭的目的，使车辆在不同工况下获得不同的驱动力和车速，同时还能使发动机在最优工况下行驶以满足动力性和燃油经济性的要求。变速器设有空挡以实现怠速、车辆滑行以及停车时发动机终端向驱动轮输出动力的能力，利用变速器的倒档还能实现车辆的倒向行驶。变速器的性能对汽车的动力性与操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有重要的影响。
电控机械式自动变速器是通过在手动变速箱上加装自动换挡机构和控制单元而成的。它对油门、离合器、变速杆和控制均采用了电动机驱动或液压驱动的执行机构，从而实现选档、换挡的自动化控制，时汽车成为自动变速的汽车。它保持了原有的机械传动结构基本不变，所以齿传动固有传动效率高、机械紧凑、工作可靠等优点被很好的继承下来。
重型汽车的装载质量大，使用条件复杂，欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，需要具有良好的变速器。
发明内容
本发明设计开发了一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统，本发明目的是解决现有重卡动力装置变速器换挡不能合理控制问题。
本发明设计开发了一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，本发明目的是重卡行驶过程中通过采集重卡车速、重卡用门开度、前桥电桥变速器挡位、后桥变速器挡位、路面倾角、本车与前车的相对速度、本车与前车的相对距离等数据，解决现有重卡动力装置变速器换挡不能合理控制问题。
本发明提供的技术方案为：
一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统，包括：
前桥电机；
前桥变速器，其输出抽连接重卡前桥，输出动力驱动重卡前桥，并且所述前桥变速器连接所述前桥电机；
后桥电机；
后桥变速器，其输出抽连接重卡后桥，输出动力驱动重卡后桥，并且所述后桥变速器连接所述后桥电机；
蓄电池，其与所述前桥电机及所述后桥电机电联；
监测装置，其用于采集重卡车速、重卡油门开度、前桥电桥变速器挡位、后桥变速器挡位、路面倾角、本车与前车的相对速度、本车与前车的相对距离；
主控机，其与所述监测装置电联，用于对数据进行分析处理后对所述混合动力系统进行控制；
其中，所述前桥变速器和所述后桥变速器均为两挡变速器。
优选的是，所述主控机与所述监测装置通过CAN总线进行数据传输。
优选的是，所述重卡前桥和所述重卡后桥都分别具有减速装置。
优选的是，还包括：中央差速器，其设置在动力输出到所述重卡后桥的动力路径上。
一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、监测所述重卡车速，当所述车速处于低速行驶时，前桥电机开启，后桥电机关闭，前桥变速器处于一挡行驶，后桥变速器处于空挡行驶，当所述车速处于中速行驶时，前桥变速器达到第一换挡概率的阈值时，主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡后，后桥变速器处于空挡行驶；
步骤二、在重卡继续行驶过程中，当所述前桥电机处于高效区边缘时，前桥电机关闭，后桥电机开启，后桥变速器处于一挡行驶，前桥变速器处于空挡行驶，并且当后桥变速器达到第二换挡概率的阈值时，主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡后，前桥变速器处于空挡行驶；
步骤三、在重卡继续行驶过程中，当所述后桥电机处于高效区边缘时，前桥电机开启，前桥变速器处于一挡行驶，当前桥变速器达到第三换挡概率的阈值时，主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡；
所述第一换挡概率的计算公式为：
所述第二换挡概率的计算公式为：
所述第三换挡概率的计算公式为：
式中，P1为第一换挡概率，P2为第二换挡概率，P3为第三换挡概率，V为重卡行驶速度，V1_0为第一基准速度，V2_0为第二基准速度，V3_0为第三基准速度，β为路面倾角，β1_0为第一基准路面倾角，β2_0为第二基准路面倾角，ΔS为本车与前车的相对距离，ΔS1_0为第一基准相对距离，ΔS2_0为第二基准相对距离，ΔS3_0为第三基准相对距离，ΔV为本车与前车的相对速度，ΔV1_0为第一基准相对速度，ΔV2_0为第二基准相对速度，α为油门开度，α1_0为第一基准油门开度，α2_0为第二基准油门开度，μ为路面附着系数，e为自然对数的底数，δ1为第一校正参数，δ2为第二校正参数，δ3为第三校正参数，λ1为第一影响因子，λ2为第二影响因子，λ3为第三影响因子；
其中，所述第一换挡概率的阈值取值范围为1.28～1.43，所述第二换挡概率的阈值取值范围为1.25～1.38，所述第三换挡概率的阈值取值范围为1.23～1.35。
优选的是，在所述步骤一中，当所述主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡的过程中，后桥电机开启，用于保持重卡整车的驱动转矩，当所述主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡的过程后，后桥电机关闭。
优选的是，在所述步骤二中，当所述主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡的过程中，前桥电机开启，用于保持重卡整车的驱动转矩，当所述主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡的过程后，前桥电机关闭。
优选的是，所述低速行驶速度为0～20km/h；所述中速行驶速度为20～35km/h；
所述前桥电机处于高效区边缘时，重卡行驶速度为35～65km/h；以及
所述后桥电机处于高效区边缘时，重卡行驶速度为大于65km/h。
优选的是，所述第一换挡概率的阈值为1.37，所述第二换挡概率的阈值为1.33，所述第三换挡概率的阈值为1.29。
优选的是，V1_0为25km/h，V2_0为45km/h，V3_0为75km/h，β1_0为10°，β2_0为15°，ΔS1_0为30m，ΔS2_0为50m，ΔS3_0为70m，ΔV1_0为20km/h，ΔV2_0为30km/h，α1_0为15％，α2_0为25％；以及
δ1取值为1.07，δ2取值为-0.19，δ3取值为-0.3，λ1取值为0.35，λ2取值为0.37，λ3取值为0.41。
本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：本发明通过对采集重卡车速、重卡用门开度、前桥电桥变速器挡位、后桥变速器挡位、路面倾角、本车与前车的相对速度、本车与前车的相对距离数据的采集，通过合理推算判断换挡概率，对两个两挡变速器进行换挡控制。
附图说明
图1为本发明所述的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供了一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统，其主体结构包括：前桥电机121，前桥变速器111，后桥电机122，后桥变速器112，蓄电池130，监测装置和主控机300；其中，前桥变速器111输出抽连接重卡前桥210，输出动力驱动重卡前桥210，前桥变速器111连接前桥电机121；后桥变速器112输出抽连接重卡后桥220，输出动力驱动重卡后桥220，后桥变速器112连接后桥电机122；蓄电池130与前桥电机121及后桥电机122电联；监测装置用于采集重卡车速、重卡用门开度、前桥电桥变速器挡位、后桥变速器挡位、路面倾角、本车与前车的相对速度、本车与前车的相对距离；主控机300与监测装置电联，用于对所述数据进行分析处理后对所述混合动力系统进行控制；其中，前桥变速器111和后桥变速器112均为两挡变速器。
在另一种实施例中，主控机300与监测装置通过CAN总线进行数据传输。
在另一种实施例中，前重卡桥210和重卡后桥220都分别具有减速装置。
在另一种实施例中，还包括：中央差速器，其设置在动力输出到重卡后桥220的动力路径上。
在另一种实施例中，前桥变速器111与前桥变速器电子控制单元310电联，前桥电机121与前桥电机电子控制单元320电联，后桥变速器112与后桥变速器电子控制单元330电联，后桥电机122与后桥电机电子控制单元340电联，主控机300同时与前桥变速器电子控制单元310、前桥电机电子控制单元320、后桥变速器电子控制单元330以及后桥电机电子控制单元340通过CAN总线进行数据传输，通过对数据进行分析处理后对换挡过程做出控制。
本发明还公开了，一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、监测所述重卡车速，当所述车速处于低速行驶时，前桥电机开启，后桥电机关闭，前桥变速器处于一挡行驶，后桥变速器处于空挡行驶，当所述车速处于中速行驶时，前桥变速器达到第一换挡概率的阈值时，主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡后，后桥变速器处于空挡行驶；
步骤二、在重卡行驶过程中，当所述前桥电机处于高效区边缘时，前桥电机关闭，后桥电机开启，后桥变速器处于一挡行驶，前桥变速器处于空挡行驶，并且当后桥变速器达到第二换挡概率的阈值时，主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡后，前桥变速器处于空挡行驶；
步骤三、在重卡行驶过程中，当所述后桥电机处于高效区边缘时，前桥电机开启，前桥变速器处于一挡行驶，当前桥变速器达到第三换挡概率的阈值时，主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡；
第一换挡概率的计算公式为：
第二换挡概率的计算公式为：
第三换挡概率的计算公式为：
式中，P1为第一换挡概率，P2为第二换挡概率，P3为第三换挡概率，V为重卡行驶速度，V1_0为第一基准速度，V2_0为第二基准速度，V3_0为第三基准速度，β为路面倾角，β1_0为第一基准路面倾角，β2_0为第二基准路面倾角，ΔS为本车与前车的相对距离，ΔS1_0为第一基准相对距离，ΔS2_0为第二基准相对距离，ΔS3_0为第三基准相对距离，ΔV为本车与前车的相对速度，ΔV1_0为第一基准相对速度，ΔV2_0为第二基准相对速度，α为油门开度，α1_0为第一基准油门开度，α2_0为第二基准油门开度，μ为路面附着系数，e为自然对数的底数，δ1为第一校正参数，δ2为第二校正参数，δ3为第三校正参数，λ1为第一影响因子，λ2为第二影响因子，λ3为第三影响因子；
其中，所述第一换挡概率的阈值取值范围为1.28～1.43，所述第二换挡概率的阈值取值范围为1.25～1.38，所述第三换挡概率的阈值取值范围为1.23～1.35；
在本实施例中，作为一种优选，第一换挡概率的阈值为1.37，第二换挡概率的阈值为1.33，所述第三换挡概率的阈值为1.29；V1_0为25km/h，V2_0为45km/h，V3_0为75km/h，β1_0为10°，β2_0为15°，ΔS1_0为30m，ΔS2_0为50m，ΔS3_0为70m，ΔV1_0为20km/h，ΔV2_0为30km/h，α1_0为15％，α2_0为25％；δ1取值为1.07，δ2取值为-0.19，δ3取值为-0.3，λ1取值为0.35，λ2取值为0.37，λ3取值为0.41。
在另一种实施例中，在步骤一中，当主控机300控制前桥变速器111从一挡变为二挡的过程中，后桥电机122开启，用于保持重卡整车的驱动转矩，当主控机300控制前桥变速器111从一挡变为二挡的过程后，后桥电机122关闭。
在另一种实施例中，在步骤二中，当主控机300控制后桥变速器112从一挡变为二挡的过程中，前桥电机121开启，用于保持重卡整车的驱动转矩，当主控机300控制后桥变速器112从一挡变为二挡的过程后，前桥电机121关闭。
在另一种实施例中，低速行驶速度为0～20km/h，中速行驶速度为20～35km/h；当前桥电机处于高效区边缘时，重卡行驶速度为35～65km/h；后桥电机处于高效区边缘时，重卡行驶速度为大于65km/h。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统，其特征在于，包括：
前桥电机；
前桥变速器，其输出抽连接重卡前桥，输出动力驱动重卡前桥，并且所述前桥变速器连接所述前桥电机；
后桥电机；
后桥变速器，其输出抽连接重卡后桥，输出动力驱动重卡后桥，并且所述后桥变速器连接所述后桥电机；
蓄电池，其与所述前桥电机及所述后桥电机电联；
监测装置，其用于采集重卡车速、重卡油门开度、前桥电桥变速器挡位、后桥变速器挡位、路面倾角、本车与前车的相对速度、本车与前车的相对距离；
主控机，其与所述监测装置电联，用于对数据进行分析处理后对所述混合动力系统进行控制；
其中，所述前桥变速器和所述后桥变速器均为两挡变速器。
2.如权利要求1所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统，其特征在于，所述主控机与所述监测装置通过CAN总线进行数据传输。
3.如权利要求1或2所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统，其特征在于，所述重卡前桥和所述重卡后桥都分别具有减速装置。
4.如权利要求3所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统，其特征在于，还包括：中央差速器，其设置在动力输出到所述重卡后桥的动力路径上。
5.一种用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、监测所述重卡车速，当所述车速处于低速行驶时，前桥电机开启，后桥电机关闭，前桥变速器处于一挡行驶，后桥变速器处于空挡行驶，当所述车速处于中速行驶时，前桥变速器达到第一换挡概率的阈值时，主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡后，后桥变速器处于空挡行驶；
步骤二、在重卡继续行驶过程中，当所述前桥电机处于高效区边缘时，前桥电机关闭，后桥电机开启，后桥变速器处于一挡行驶，前桥变速器处于空挡行驶，并且当后桥变速器达到第二换挡概率的阈值时，主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡后，前桥变速器处于空挡行驶；
步骤三、在重卡继续行驶过程中，当所述后桥电机处于高效区边缘时，前桥电机开启，前桥变速器处于一挡行驶，当前桥变速器达到第三换挡概率的阈值时，主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡；
所述第一换挡概率的计算公式为：
所述第二换挡概率的计算公式为：
所述第三换挡概率的计算公式为：
式中，P1为第一换挡概率，P2为第二换挡概率，P3为第三换挡概率，V为重卡行驶速度，V1_0为第一基准速度，V2_0为第二基准速度，V3_0为第三基准速度，β为路面倾角，β1_0为第一基准路面倾角，β2_0为第二基准路面倾角，ΔS为本车与前车的相对距离，ΔS1_0为第一基准相对距离，ΔS2_0为第二基准相对距离，ΔS3_0为第三基准相对距离，ΔV为本车与前车的相对速度，ΔV1_0为第一基准相对速度，ΔV2_0为第二基准相对速度，α为油门开度，α1_0为第一基准油门开度，α2_0为第二基准油门开度，μ为路面附着系数，e为自然对数的底数，δ1为第一校正参数，δ2为第二校正参数，δ3为第三校正参数，λ1为第一影响因子，λ2为第二影响因子，λ3为第三影响因子；
其中，所述第一换挡概率的阈值取值范围为1.28～1.43，所述第二换挡概率的阈值取值范围为1.25～1.38，所述第三换挡概率的阈值取值范围为1.23～1.35。
6.如权利要求5所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，当所述主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡的过程中，后桥电机开启，用于保持重卡整车的驱动转矩，当所述主控机控制所述前桥变速器从一挡变为二挡的过程后，后桥电机关闭。
7.如权利要求5所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，当所述主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡的过程中，前桥电机开启，用于保持重卡整车的驱动转矩，当所述主控机控制所述后桥变速器从一挡变为二挡的过程后，前桥电机关闭。
8.如权利要求6或7所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，所述低速行驶速度为0～20km/h；所述中速行驶速度为20～35km/h；
所述前桥电机处于高效区边缘时，重卡行驶速度为35～65km/h；以及
所述后桥电机处于高效区边缘时，重卡行驶速度为大于65km/h。
9.如权利要求8所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，所述第一换挡概率的阈值为1.37，所述第二换挡概率的阈值为1.33，所述第三换挡概率的阈值为1.29。
10.如权利要求9所述的用于大功率重卡的双电机混合动力系统的控制方法，其特征在于，V1_0为25km/h，V2_0为45km/h，V3_0为75km/h，β1_0为10°，β2_0为15°，ΔS1_0为30m，ΔS2_0为50m，ΔS3_0为70m，ΔV1_0为20km/h，ΔV2_0为30km/h，α1_0为15％，α2_0为25％；以及
δ1取值为1.07，δ2取值为-0.19，δ3取值为-0.3，λ1取值为0.35，λ2取值为0.37，λ3取值为0.41。
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Denomination of invention: A dual motor hybrid power system for high-power heavy truck and its control method

Effective date of registration: 20220622

Granted publication date: 20200522

Pledgee: Mudu sub branch of Bank of Suzhou Co.,Ltd.

Pledgor: SUZHOU HEXING NEW ENERGY AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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