CN110588631B - 一种混合动力系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力系统的控制方法，步骤分别为检测车辆所属的系统状态，该系统状态包括有行驶状态、工作状态以及待机状态；确定检测出所述系统状态后并判断处于该系统状态时总驱动系统的状态预设值，该状态预设值包括有系统预设的效率点和扭矩值；通过控制系统对总驱动系统的干预以实现其系统从状态预设值达到系统预设值。本发明通过对检测车辆运行状态，并通过判断其车辆系统所属的系统状态，结合控制系统对总驱动系统的干预实现发动机达到预设的效率点和扭矩值，进一步提高了系统的优化程度，使得发动机达到最佳的工作效率，从而实现节能减油的作用，避免了功率的浪费。

Description

一种混合动力系统的控制方法
技术领域
本发明涉及车辆动力控制技术领域，具体为一种混合动力系统的控制方法。
背景技术
随着环境保护和节能减排的法规要求要求越来越严格，传统的内燃机系统叉车处理排放问题的技术升级也越来越难，成本投入也越来越大，而纯电动叉车又面临充电时间长，续航时间短等问题，因此研发混合动力叉车就显得越发必要，发展混合动力系统一方面可以提升内燃机的负荷点，使内燃机长时间工作在其高效率曲线附近，从而提高燃油的使用率降低排放，另一方面，混合动力驱动可以降低整机单独对内燃系统或电动系统的功率需求，从而使不同工况下的功率分配具备更高的柔性，避免不必要的功率浪费，现有需要解决的问题是需提供一种全新的动力系统供给方法以解决目前混合动力系统运行效率低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力系统的控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种混合动力系统的控制方法，该混合动力系统包括有控制系统、总驱动系统、动力辅助系统以及工作系统，其特征在于：包括有以下步骤；
步骤一：检测车辆所属的系统状态，该系统状态包括有行驶状态、工作状态以及待机状态；
步骤二：确定检测出所述系统状态后并确定处于该系统状态时总驱动系统的状态预设值，该状态预设值包括有系统预设的效率点和扭矩值；
步骤三：通过控制系统对总驱动系统的干预以实现其系统从状态预设值达到系统预设值，该系统预设值为状态预设值的最佳数值。
所述总驱动系统包括有动力输出单元、变速单元以及驱动单元，所述动力输出单元包括有发动机，所述变速单元包括变速箱和变速箱泵，该变速箱内包括有分别连接在动力输出单元和驱动单元之间的第一离合器、分别连接在动力输出单元和动力辅助系统之间的第二离合器以及分别在变速箱泵和动力辅助系统之间的第三离合器，所述动力辅助系统由电机、电机驱动器以及电池组成，所述第一离合器和第二离合器均设置为双向离合器。
所述第二离合器和第三离合器均连接电机。
在所述步骤二中，当系统状态为行驶状态时，且发动机的效率点和扭矩值低于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器反向闭合，并实现电机为发电状态，反之，发动机的效率点和扭矩值高于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器正向闭合，并实现电机为电动机状态；
当系统状态为工作状态时，且发动机的效率点和扭矩值低于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器反向闭合，同时闭合所述第三离合器，以实现电机为发电状态，反之，发动机的效率点和扭矩值高于状态预设值时，控制系统控制所述第三离合器闭合，以实现电机为电动机状态；
当系统状态为待机状态时，所述控制系统控制所述第二离合器反向闭合，以实现电机为发电机状态。
由上述技术方案可知，本发明通过对检测车辆运行状态，并通过判断其车辆系统所属的系统状态，结合控制系统对总驱动系统的干预实现发动机达到预设的效率点和扭矩值，进一步提高了系统的优化程度，使得发动机达到最佳的工作效率，从而实现节能减油的作用，避免了功率的浪费。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的驱动动力分配框图；
图3为本发明系统起升势能回收路线框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-3所示混合动力系统，该系统包括有控制系统、总驱动系统、动力辅助系统以及工作系统，下面针对各个系统做出详细描述；
所述的控制系统包括有ECU 40和VCU 60，ECU 40为电子控制单元的简称，又称行车电脑，和普通的电脑一样，由微处理器、存储器、输入/输出接口、模数转换器以及整形、驱动等大规模集成电路组成，该ECU 40为现有技术中采用的传统控制、处理单元，所涉及到的控制方法及控制原理也均为现有技术，本案不对其做详细描述；VCU 60为新能源汽车整车控制器，用以控制整车上电、驱动、运行、故障处理功能，同样，该VCU 60为现有技术中采用的技术成熟的控制单元，所涉及到的控制方法及控制原理也均为现有技术，本案不对其做详细描述，ECU 40和VCU 60通信连接，同时VCU 60还与启动命令开关51、加速使能开关52、速度调节传感器53、工作装置起升开关54、工作装置下降开关55、工作装置下降速度传感器56、方向命令开关57电气连接。
所述的总驱动系统包括有发动机泵20、发动机30、变速箱140、变速箱泵110和驱动单元100，所述的发动机泵20和发动机30构成了动力输出单元，且发动机30电连在ECU 40上，所述变速箱140和变速箱泵110构成了变速单元，需要说明的是变速箱140内含有三个离合器，分别为第一离合器141、第二离合器142和第三离合器143，第一离合器141与第二离合器142均为双向离合器。
所述的动力辅助系统包括有电机90、电机驱动器70和电池80，所述电机驱动器70均电连有VCU 60、电池80和电机90，电池80电连在VCU 60上，所述第一离合器141连接在发动机30和驱动单元100之间，所述第二离合器142连接在发动机30和电机90之间，所述第三离合器143连接在变速箱泵110和电机90之间。
所述工作系统包括有多路阀130和工作装置120，所述多路阀130分别与变速箱泵110、发动机泵20和工作装置120液压管路连接。
如图1所示，所述的VCU 60用于系统中各个部件的信息采集与处理、各个部件的状态监控以及向各个部件下达相关动作命令，用于负责系统内的功率分配和逻辑处理，所述ECU 40用于控制发动机30的启动、速度控制，并向所述的发动机30发送实时状态，且接收VCU 60的命令，根据相关命令对所述发动机30进行控制，所述发动机30用于为发动机泵20和变速箱140提供动力。
所述电机驱动器70用于将所述电池80的电能转化为交流电能并驱动电机90，同时可以把电机90发电时的电能转化为直流电能并对电池80充电，该种电池80用于系统内的电能存储和释放，所述电机90具有两种工作状态，一种状态为电机状态，可以为系统提供动力，另外一种为发电机状态，可以为电池80充电。
所述的多路阀130用于汇流发动机泵20和变速箱泵110的液压流量，并将该液压流量进行分配以达到驱动工作装置120各个部分进行工作的作用。
如图2所示的变速箱140，其内部设置的第一离合器141和第二离合器142均为双向离合器，当第一离合器141正向闭合时，发动机30可以向驱动单元100输出正向扭矩，当第一离合器141反向闭合时，发动机30可以向驱动单元100输出反向扭矩；当电机90为电动机状态时，第二离合器正向闭合，此时的电机90想驱动单元100输出扭矩，当电机90为发电机状态时，所述离合器142反向闭合，此时发动机30带动电机90发电。
所述VCU 60检测到方向命令开关57和加速器使能开关52后，根据速度调节传感器53的速度请求命令后，所述VCU 60控制第一离合器141闭合，然后根据ECU 40反馈的发动机30转速状态，输出扭矩和油耗状态，同时VCU 60向所述电机驱动器70发送命令，控制电机90工作是处于电动机状态还是发电机状态，从而进一步控制所述第二离合器142相应状态闭合。
如图3所示为系统的工作路线框图，当所述VCU 60检测到所述工作装置起升开关54和所述加速器使能开关52后，根据所述速度调节传感器53的需求，所述VCU 60分别向所述ECU 40和所述电机驱动器70发动转速需求命令，由其对各自的控制部件进行速度控制，同进所述VCU 60控制所述第三离合器143闭合，使所述电机90带动所述变速箱泵110工作，此时所述发动机泵20与所述变速箱泵110的液压流量在所述多路阀130中汇流之后带动工作装置120进行起升作业。
当所述VCU 60检测到所述工作装置下降开关55使能后，根据所述工作装置下降速度传感器56检测到的工作装置120的下降速度以及与所述VCU 60中设定的下降速度值进行比较，若工作装置120的下降速度大于VCU 60中的设定值时，则VCU 60控制第三离合器143闭合，从而使工作装置120的下降势能通过变速箱泵110带动所述电机90进行发电。
该种混合动力系统的控制方法，具体的为；
步骤一：检测车辆所属的系统状态，该系统状态包括有行驶状态、工作状态以及待机状态；
步骤二：确定检测出所述系统状态后并判断处于该系统状态时总驱动系统的状态预设值，该状态预设值包括有系统预设的效率点和扭矩值；
步骤三：通过控制系统对总驱动系统的干预以实现其系统从状态预设值达到系统预设值。
需要说明的是，状态预设值是用于判断发动机30是否工作在最佳效率点和扭矩值，当系统工作时，VCU 60根据发动机30的运行状态动态调节电机90的输出功率，使得发动机30能够达到效率最高点，而该效率最高点便是系统预设值。
在所述步骤二中，当系统状态为行驶状态时，且发动机30的效率点和扭矩值低于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器142反向闭合，并实现电机90为发电状态，反之，发动机30的效率点和扭矩值高于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器142正向闭合，并实现电机90为电动机状态；
当系统状态为工作状态时，且发动机30的效率点和扭矩值低于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器142反向闭合，同时闭合所述第三离合器143，以实现电机90为发电状态，反之，发动机30的效率点和扭矩值高于状态预设值时，控制系统控制所述第三离合器143闭合，以实现电机90为电动机状态；
当系统状态为待机状态时，所述控制系统控制所述第二离合器142反向闭合，以实现电机90为发电机状态。
该种混合动力系统简化了系统内的结构，通过变速箱的多种连接方式实现了其在不同系统状态下的应用，大大降低了系统硬件的复杂程度，同时通过混合动力的控制方法实现了根据发动机30的运行状态动态调节电机90，并使得发动机30达到最佳的工作效率，从而实现节能减油的作用，避免了功率的浪费，同时相对于传统的车辆动力系统，该系统节约了电机90的使用数量，从而降低了整车的制造成本。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种混合动力系统的控制方法，该混合动力系统包括有控制系统、总驱动系统、动力辅助系统以及工作系统，其特征在于：包括有以下步骤；
步骤一：检测车辆所属的系统状态，该系统状态包括有行驶状态、工作状态以及待机状态；
步骤二：确定检测出所述系统状态后并确定处于该系统状态时总驱动系统的状态预设值，该状态预设值包括有系统预设的效率点和扭矩值；
步骤三：通过控制系统对总驱动系统的干预以实现其系统从状态预设值达到系统预设值，该系统预设值为状态预设值的最佳数值。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力系统的控制方法，其特征在于：所述总驱动系统包括有动力输出单元、变速单元以及驱动单元，所述动力输出单元包括有发动机，所述变速单元包括变速箱和变速箱泵，该变速箱内包括有分别连接在动力输出单元和驱动单元之间的第一离合器、分别连接在动力输出单元和动力辅助系统之间的第二离合器以及分别在变速箱泵和动力辅助系统之间的第三离合器，所述动力辅助系统由电机、电机驱动器以及电池组成，所述第一离合器和第二离合器均设置为双向离合器。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力系统的控制方法，其特征在于：所述第二离合器和第三离合器均连接电机。
4.根据权利要求2所述的一种混合动力系统的控制方法，其特征在于：在所述步骤二中，当系统状态为行驶状态时，且发动机的效率点和扭矩值低于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器反向闭合，并实现电机为发电状态，反之，发动机的效率点和扭矩值高于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器正向闭合，并实现电机为电动机状态；
当系统状态为工作状态时，且发动机的效率点和扭矩值低于状态预设值时，控制系统控制所述第二离合器反向闭合，同时闭合所述第三离合器，以实现电机为发电状态，反之，发动机的效率点和扭矩值高于状态预设值时，控制系统控制所述第三离合器闭合，以实现电机为电动机状态；
当系统状态为待机状态时，所述控制系统控制所述第二离合器反向闭合，以实现电机为发电状态。
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