CN110901371A - 一种专项作业车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种专项作业车，包括：行驶单元；作业单元；第一动力单元，包括发动机，能够由发动机提供动力，并输出动力至所述行驶单元和所述作业单元之一；第二动力单元，包括电动机和供电装置，能够由电动机提供动力，并输出动力至所述行驶单元和所述作业单元另一；以及第一ISG电机，动力连接于所述发动机，并电连接于所述供电装置，能够从所述第一动力单元和所述第二动力单元之一中提取设定功率的动力，并提供给所述行驶单元和所述作业单元中的一个。本公开实施例可以满足行驶单元和作业单元不同的功率需要，并提高专项作业车在不同场景下的适用性和经济性。

Description

一种专项作业车及其控制方法

技术领域

本公开涉及工程机械领域，尤其涉及一种专项作业车及其控制方法。

背景技术

专项作业车是一种常用的工程设备，从结构上主要分为位于下车部位的行驶单元和位于上车部位的作业单元。其中的行驶单元负责驱动整机的转场运输，依照相关设计标准，专项作业车归类于N3类重卡，其行驶单元需要首先遵循汽车的一系列标准，因此往往采用燃油发动机配以机械传动的驱动方式。而其中的作业单元则是用于完成特定工程任务的机械结构，典型的工程任务包括挖掘、起重、钻探、吊装、掘进等，多采用以行驶单元的发动机或单独设置的发动机为动力来源的液压驱动的形式。

由于作业场景多样、作业需求多样，专项作业车的作业单元和行驶单元的负载需求多变，因此专项作业车上车的作业单元与下车的行驶单元往往需要各自对应的功率需求。以起重机为例，作为一种典型的专项作业车，以输出功率来衡量时，专项作业车的起重作业单元的功率需求通常在底盘行驶单元功率需求的1/2～2/3之间变动。

传统的起重作业单元多采用液压传动方式，其液压动力源也通常取自设置在驱动单元上的取力口，也即起重机的行驶单元和作业单元都是由同一个动力源驱动的，导致起重机为起重作业单元提供能量时，发动机无法工作在额定功率下，工作效率不高。并且，动力自下车的行驶单元向上车的作业单元传递的过程中，无论采取液压传动还是机械传动的方式，都会产生较大的能量损失。

相关的起重机也存在采用燃油发动机驱动行驶单元，而采用纯电驱动起重作业单元的方式，此时，起重作业单元所需的电能多来自蓄电池或电网。当采用蓄电池的供电方式时，起重作业单元的电能供给将受电池容量限制，从而无法完成长时间、高负载的起重作业；而当采用电网供电时，起重作业单元需要通过电线连接电网，不但要求作业点附近有电网接口，电缆长度还对起重机的作业范围产生了较大限制。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种专项作业车，能够根据上车作业单元和下车行驶单元不同的功率需要，有针对性地提供对应的动力，以满足车辆在行驶、作业或同时行驶和作业过程中的动力需求，并提高专项作业车辆的经济性，达到节能减排的目标。

在本公开的一个方面，提供一种专项作业车，包括：

行驶单元，用于驱动所述专项作业车；

作业单元，用于完成设定的作业需求；

第一动力单元，包括发动机，能够由发动机提供动力，并输出动力至所述行驶单元和所述作业单元之一；

第二动力单元，包括电动机和供电装置，能够由电动机提供动力，并输出动力至所述行驶单元和所述作业单元另一；以及

第一ISG电机，动力连接于所述发动机，并电连接于所述供电装置，能够从所述第一动力单元和所述第二动力单元之一中提取设定功率的动力，并提供给所述行驶单元和所述作业单元中的一个。

在一些实施例中，所述作业单元包括起重作业单元、挖掘作业单元和装载作业单元中的至少一个。

在一些实施例中，所述供电装置包括：

动力电池，电连接于所述第一ISG电机和所述电动机之间，能够向所述第一ISG电机和所述电动机放电，并能够储存由所述第一ISG电机发出的电能。

在一些实施例中，所述供电装置还包括：

外接电源，电连接于所述动力电池、所述ISG电机和所述电动机，能够为所述动力电池充电，并能够驱动所述ISG电机和所述电动机。

在一些实施例中，所述第一动力单元包括：

第一离合器，连接于所述第一ISG电机和所述发动机之间，能够控制所述第一ISG电机和所述发动机之间动力连接的通断。

在一些实施例中，所述第一动力单元包括：

变速箱，与所述发动机的输出轴动力连接；以及

第二离合器，连接于所述变速箱和所述发动机之间，能够控制所述发动机和所述变速箱之间动力连接的通断。

在一些实施例中，所述行驶单元包括至少两个传动轴，所述作业单元包括至少两个液压泵，所述第一动力单元包括：

第一分动箱，输入端动力连接于所述变速箱，能够分配并输出动力至所述至少两个传动轴或所述至少两个液压泵；

所述第二动力单元包括：

第二分动箱，输入端动力连接于所述电动机，能够分配动力并输出动力至未与所述第一分动箱动力连接的所述至少两个传动轴或所述至少两个液压泵。

在一些实施例中，所述第一动力单元输出动力至所述行驶单元，所述第二动力单元输出动力至所述作业单元。所述第一动力单元包括：

第一离合器，连接于所述第一ISG电机和所述发动机之间，能够控制所述第一ISG电机和所述发动机之间动力连接的通断；

变速箱，设置于所述ISG电机的输出轴；以及

第二离合器，连接于所述变速箱和所述ISG电机之间，能够控制所述变速箱和所述ISG电机之间动力连接的通断。

在一些实施例中，专项作业车还包括：

第一电机控制器，电连接于所述第一ISG电机和所述供电装置之间，能够控制所述第一ISG电机和所述供电装置之间电流的方向和电量的大小；以及

第二电机控制器，电连接于所述供电装置和所述电动机之间，能够控制所述供电装置和所述电动机之间电量的大小。

在一些实施例中，所述电动机包括第二ISG电机，所述第二电机控制器能够进一步控制所述供电装置和所述电动机之间电流的方向。

在一些实施例中，所述供电装置包括动力电池，所述行驶单元、所述第一动力单元和所述动力电池设置在所述专项作业车的下部，所述作业单元和所述第二动力单元设置在所述专项作业车的上部，所述专项作业车还包括：

电气通道，电连接于所述动力电池和所述第二电机控制器之间，用于在所述专项作业车的上部和下部之间传递电能。

在一些实施例中，所述行驶单元还包括前轮和后轮；

所述第一动力单元还包括：

第一分动箱，输入端动力连接于所述变速箱，输出端分别通过第一传动轴动力连接于所述前轮，通过第二传动轴动力连接于所述后轮；

其中，所述第一动力单元设置于所述前轮和所述后轮之间，并位于所述专项作业车底部左右两侧中的一侧，所述动力电池位于所述专项作业车底部左右两侧中的另一侧。

在本公开的另一个方面，提供一种根据前文任一实施例所述的专项作业车的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

比较行驶单元和作业单元的功率需求；

由第一动力单元为所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个提供动力；以及

由第二动力单元为所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较低的一个提供动力。

在一些实施例中，所述供电装置包括动力电池，所述控制方法还包括：

使所述发动机工作在最佳转速区间；

在所述第一动力单元的输出功率大于所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个的功率需求时，由第一ISG电机从所述第一动力单元中提取设定功率的动力，并将动力转化为电能储存在所述动力电池中；以及

在所述第一动力单元的输出功率小于所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个的功率需求时，由第一ISG电机从所述动力电池中提取电能，并将电能转化为动力提供给所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个。

在一些实施例中，所述控制方法还包括：

在动力电池的剩余电量高于第一设定电量值时，关闭发动机，由动力电池向第一ISG电机或电动机提供电能，以驱动所述行驶单元和所述作业单元之中的一个；以及

在动力电池的剩余电量低于第二设定电量值时，开启发动机，由发动机输出动力至所述行驶单元和所述作业单元中的一个，并由ISG电机从发动机中提取剩余动力，为动力电池充电。

在一些实施例中，所述控制方法还包括：

在行驶单元和作业单元共同需求的功率小于动力电池的输出功率时，由动力电池为行驶单元和作业单元提供动力；

在行驶单元和作业单元共同需求的功率大于动力电池的输出功率且小于发动机的输出功率时，由发动机为行驶单元和作业单元提供动力；

在行驶单元和作业单元共同需求的功率大于发动机的输出功率且小于动力电池和发动机的输出功率之和时，由发动机和动力电池共同为行驶单元和作业单元提供动力；以及

在行驶单元和作业单元共同需求的功率大于动力电池和发动机的输出功率之和时，由发动机和动力电池共同先为行驶单元和作业单元之一提供动力，再由发动机和动力电池共同后为行驶单元和作业单元另一提供动力。

因此，根据本公开实施例，可以为专项作业车的行驶单元和作业单元在不同的作业场景下，依照功率需求分别提供对应的动力单元，从而满足行驶单元和作业单元不同的功率需要；此外，通过设置ISG电机，进行发动机与电动机之间的能量传递与转换，以提高专项作业车在不同场景下的适用性和经济性。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是现有技术中的液压传动-单发动机动力系统的结构示意图；

图2是现有技术中的机械传动-单发动机动力系统的结构示意图；

图3是现有技术中的双发动机动力系统的结构示意图；

图4是根据本公开一些实施例的电气传动-混合动力的结构示意图。

图中：

a1、发动机，a2、离合器，a3、变速箱，a4、取力传动轴，a5、主传动轴，a6、油泵，a7、液压管路，a8、液压油箱，a9、中心回转体，a10、控制阀，a11、执行机构，a12、传动轴，a13、驱动轴；

b1、下车发动机，b2、离合器，b3、变速箱，b4、主传动轴，b5、驱动轴，b6、底盘分动箱，b7、取力传动轴，b8、角传动器，b9、电回转体，b10、上车分动箱，b11、上车补油泵，b12、液压管路，b13、液压油箱，b14、液压动作单元，b15、液压泵；

c1、下车发动机，c2、离合器，c3、变速箱，c4、主传动轴，c5、下车分动箱，c6、传动轴，c7、驱动轴，c8、上车发动机，c9、上车分动箱，c10、上车泵组，c11、液压管路，c12、液压油箱，c13、液压动作单元，c14、液压控制单元；

1、行驶单元，11、第一分动箱，12、前轮，13、后轮，14、第一传动轴，15、第二传动轴；

2、作业单元，21、第二分动箱；

3、第一动力单元，31、发动机，32、第一离合器，33、第二离合器，34、变速箱；

4、第二动力单元，41、电动机，42、动力电池；

5、第一ISG电机；

6、第一电机控制器；

7、第二电机控制器；

8、电气通道。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，为相关的专项作业车采用液压传动-单发动机动力系统的结构示意图。其中，车辆的行驶单元(驱动轴a13)通过主传动轴a5与由发动机a1、离合器a2和变速箱a3组成的动力单元连接；而车辆的作业单元(执行机构a12)则通过油泵装置a6(通过取力传动轴a4)与动力单元连接，且作业单元的能量传递过程中需要经由液压管路a7、中心回转体a9、控制阀a10、传动轴a11等结构，传递路径长，沿程损失大。并且，在这一结构下，液压泵组与发动机需要一同布置在下车，而发出的能量需要传递到上车的作业单元上，上下车之间较长的距离进一步增加了能量传递的路径，从而导致了进一步的能量损失。此外，由于上车作业功率通常远小于发动机的额定功率，发动机长期工作在非经济工作区，燃油经济性差。

如图2所示，为相关的专项作业车采用机械传动-单发动机动力系统的结构示意图。其中，车辆的行驶单元(驱动轴b5)经由主传动轴b4和底盘分动箱b6与由发动机b1、离合器b2和变速箱b3组成的动力单元连接；而车辆的作业单元b14则需要经一个特制的角传动器b8将底盘分动箱b6的机械传动改变方向后传递给液压泵组，进而驱动上车作业。在这种单发系统中，机械能量传递路径较长，液压能量传递路径较短，相较于图1所示的传动结构而言，沿程的能量损伤相对较小，但是由于上车作业功率通常远小于发动机的额定功率，发动机依旧长期工作在非经济工作区，燃油经济性差。

如图3所示，为相关的专项作业车采用双发动机动力系统的结构示意图。其中，车辆的行驶单元(驱动轴c7)通过传动轴c6和下车分动箱c5与由下车发动机c1、下车离合器c2和下车变速箱c3组成的下车动力单元连接；而车辆的作业单元(液压动作单元c13)则通过液压管路c11、上车泵组c10与由上车发动机c8和上车分动箱c9组成的上车动力单元连接。在双发动机动力系统中，两套动力系统分别根据行驶、作业动力需求进行匹配，能够较好地适应不同的工作单元的作业需求。但是一套上车用动力系统总成的重量多在1000kg以上，其车体总重量、排放性能、作业经济性相较纯电驱动的上车动力单元仍有着较大的劣势。

如图4所示，在本公开的一个方面，提供一种专项作业车，包括：

行驶单元1，用于驱动所述专项作业车；

作业单元2，用于完成设定的作业需求；

第一动力单元3，包括发动机31，能够由发动机31提供动力，并输出动力至所述行驶单元1和所述作业单元2之一；

第二动力单元4，包括电动机41和供电装置，能够由电动机41提供动力，并输出动力至所述行驶单元1和所述作业单元2另一；以及

第一ISG电机5，动力连接于所述发动机31，并电连接于所述供电装置，能够从所述第一动力单元3和所述第二动力单元4之一中提取设定功率的动力，并提供给所述行驶单元1和所述作业单元2中的一个。

所述行驶单元1与所述作业单元2，依照于所述专项作业车的种类、载荷、工作场景等因素，具有不同的功率需求。以挖掘机举例：在驻车作业的过程中，仅作业单元2需要动力，在转场移动的过程中，仅行驶单元1需要动力，而在移动作业的过程中，作业单元2与行驶单元1均需一定的动力。

相应的，在移动作业过程中，依据于所挖掘对象的硬度、密度等参数，以及挖掘现场的地面状态，其作业单元2和行驶单元1会有较为复杂的功率需求组合：在泥泞、凹凸不平且有一定坡度的挖掘现场，行驶单元1所需的功率通常较大，而在挖掘对象硬度较高、密度较大的场合下，作业单元2所需的功率通常更大。

针对专项作业车的作业单元2与行驶单元1之间多样且多变的功率需求组合，本申请提供了由发动机31驱动的第一动力单元3和由供电装置、电动机41一同驱动的第二动力单元4，来有选择性地分别为作业单元2和行驶单元1提供动力。

通常而言，由发动机31驱动的第一动力单元3相较由电动机41驱动的第二动力单元4的额定输出功率更高、相同功率下动力的经济成本更低，因此可依照于作业单元2和行驶单元1的最大功率需求或平均功率需求，由第一动力单元3为最大功率需求或平均功率需求较高的作业单元2和行驶单元1之一提供能量。

类似的，由于电动机41在频繁起停与怠速待机过程中的能量消耗优于发动机31，因此也可依照于作业单元2和行驶单元1在工作中的起停频次，由第二动力单元4为需要灵活起停或怠速待机时间更长的作业单元2和行驶单元1之一提供能量。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，上述的功率需求和起停频次这两个判断标准之间并不矛盾，技术人员可依照上述判断标准或其他可能的标准，综合选取能量利用率更高、经济性更好的动力提供组合，或在作业过程中，基于对作业场景的预判与实际作业过程中的功率需求而随时更换动力提供组合。

在此基础上，第一ISG电机5被用来在所述第一动力单元3和所述第二动力单元4之间进行能量的转换和转移。

具体而言，从行驶单元1需要完成行驶任务的角度出发：

当行驶单元1所需的功率较发动机31提供的功率小时，第一ISG电机5能够从第一动力单元3提取能量，通过机-电能量转换，将能量传递给第二动力单元4，此时发动机31的输出功率不再受行驶单元1的功率需求决定，而是可以超出行驶单元1的功率需求，始终工作在额定输出功率或最佳的输出功率的条件下，从而获得更佳的经济性与更低的排放。

而当行驶单元1所需的功率较发动机31提供的功率大时，第一ISG电机5能够从第二动力单元4提取能量，通过电-机能量转换，将能量传递给第一动力单元3，此时行驶单元1的输入功率将超过发动机31的输出功率上限，从而支撑所述专项作业车以在更恶劣的路况、更大坡度以及更大里程下的行驶需求。

从作业单元2需要完成作业任务的角度出发，第一ISG电机5同样能够依照作业单元2的功率需求与电动机41的输出功率之间的大小关系，有选择地在第一动力单元3和第二动力单元4之间进行能量转换与转移，其判断标准与转换方式与上文所述的从行驶单元1出发的判断标准与转换方式类似，这里不再赘述。

综上，在第一动力单元3、第二动力单元4和第一ISG电机5的结合下，本申请能够为工作单元与作业单元2以更多种类的输出功率组合，既能满足工作单元与作业单元2的功率需要，又能使发动机31或电动机41始终工作在最经济工作点。并且，由于第一动力单元3的能源补充方式为增加燃油，第二动力单元4的能源补充方式为充电，前者速度远高于后者，因此第一ISG电机5还能够在无法满足充电的时间条件或空间条件时，选择由第一动力单元3为整机提供能量。

此外，通过在第一动力单元3与第二动力单元4之间的能量转换与转移，还能在短时间内为工作单元或行驶单元1提供超过对应的动力单元最大输出功率的能量，以支持其完成特定的作业任务或行驶任务。

进一步的，在一些实施例中，所述作业单元2包括起重作业单元2、挖掘作业单元2和装载作业单元2中的至少一个。

对于本领域技术人员而言，上述起重作业、挖掘作业和装载作业仅起举例说明的作用，并不对本申请中的作业单元2产生不当限制，应当知晓，本申请的专项作业车只需具有能量供给相对独立的行驶单元1和作业单元2即可，并不要求作业单元2的种类，实际上泵车、消防车等具有特种作业需求的车辆，均可以应用本系统。。

进一步的，在一些实施例中，所述供电装置包括：

动力电池42，电连接于所述第一ISG电机5和所述电动机41之间，能够向所述第一ISG电机5和所述电动机41放电，并能够储存由所述第一ISG电机5发出的电能。

基于动力电池42提供的储能作用，所述专项作业车可以在第一ISG电机5的帮助下进一步完成怠速启动、制动能量回收以及对其他用电负载的供能。

具体而言：当车辆在起步、短暂停车的时候，第一动力单元3可以停止工作，此时行驶单元1采用纯电驱动，从而避开燃油发动机31起步或怠速时最耗油的阶段；在刹车、滑行的时候，还可以通过第一ISG发动机31制动回收一部分动能，减少制动过程中的能量耗散，或在车辆制动或减速时，为发动机31提供额外的扭矩补偿，从而帮助车辆更快起步加速；还可以在发动机31停机的状态下短暂接管空调等用电设备，避免空调或其他车载用电设备随发动机31停机而一并停机。

进一步的，在一些实施例中，所述供电装置还包括：

外接电源，电连接于所述动力电池42、所述ISG电机和所述电动机41，能够为所述动力电池42充电，并能够驱动所述ISG电机和所述电动机41。

当供电装置包括外接电源时，专项作业车能够进一步与电网连接，从而得到可靠而稳定的电力供给。并且通过外接电源还能够直接为动力电池42充电，使动力电池42不再单独依赖于发动机31的能量供给，从增加能量获取方式的多样性出发，提高专项作业车的适用范围。

进一步的，在一些实施例中，所述第一动力单元3包括：

第一离合器32，连接于所述第一ISG电机5和所述发动机31之间，能够控制所述第一ISG电机5和所述发动机31之间动力连接的通断。

当第一ISG电机5采取布置在第一离合器32后的单离合器结构方式时，第一ISG电机5能够单独驱动车辆，也能够助力发电，此时第一离合器32可以通过控制第一ISG电机5和发动机31之间动力连接的通断，来调整第一ISG电机5的工作状态。

进一步的，在一些实施例中，所述第一动力单元3包括：

变速箱34，与所述发动机31的输出轴动力连接；以及

第二离合器33，连接于所述变速箱34和所述发动机31之间，能够控制所述发动机31和所述变速箱34之间动力连接的通断。

当第一ISG电机5采取布置在发动机31后第二离合器33前的单离合器结构方式时，第一ISG电机5能够起助力、发电和启动发动机31的作用，此时第二离合器33可以通过控制第一ISG电机5和变速箱34动力连接的通断，来调整第一ISG电机5的工作状态。

进一步的，在一些实施例中，所述行驶单元1包括至少两个传动轴，所述作业单元2包括至少两个液压泵，所述第一动力单元3包括：

第一分动箱11，输入端动力连接于所述变速箱34，能够分配并输出动力至所述至少两个传动轴或所述至少两个液压泵；

所述第二动力单元4包括：

第二分动箱21，输入端动力连接于所述电动机41，能够分配动力并输出动力至未与所述第一分动箱11动力连接的所述至少两个传动轴或所述至少两个液压泵。

所述行驶单元1可以包括至少两个传动轴，以实现对不同轮组的分别驱动，从而在作业现场地势崎岖不平的情况下，获得更佳的通行性。而所述作业单元2可以包括至少两个液压泵，以实现对作业单元2中不同动作的分别驱动，从而使作业单元2能够完成具有一定复杂度的作业任务。

此时，依据于第一动力单元3和第二动力单元4在不同情况下所分别连接的作业单元2或行驶单元1，第一分动箱11用于从变速箱34中分配并输出动力给至少两个传动轴或至少两个液压泵，第二分动箱21用于从电动机41中分配并输出动力给不与第一分动箱11连接的至少两个传动轴或至少两个液压泵，以适应至少两个传动轴和至少两个液压泵各自的功率需求。

进一步的，在一些实施例中，所述第一动力单元3输出动力至所述行驶单元1，所述第二动力单元4输出动力至所述作业单元2。所述第一动力单元3包括：

第一离合器32，连接于所述第一ISG电机5和所述发动机31之间，能够控制所述第一ISG电机5和所述发动机31之间动力连接的通断；

变速箱34，设置于所述ISG电机的输出轴；以及

第二离合器33，连接于所述变速箱34和所述ISG电机之间，能够控制所述变速箱34和所述ISG电机之间动力连接的通断。

通过将ISG电机布置在发动机31和变速箱34之间并采用双离合器结构，使得在第一离合器32和第二离合器33的控制下，ISG电机既可以单独驱动车辆，也可以启动发动机31或独立对动力电池42进行驻车充电。

进一步的，在一些实施例中，专项作业车还包括：

第一电机控制器6，电连接于所述第一ISG电机5和所述供电装置之间，能够控制所述第一ISG电机5和所述供电装置之间电流的方向和电量的大小；以及

第二电机控制器7，电连接于所述供电装置和所述电动机41之间，能够控制所述供电装置和所述电动机41之间电量的大小。

所述第一电机控制器6和所述第二电机控制器7基于其控制电流方向和电量的基础功能，或者整流、电池升压的进一步功能，可以选取现有的电器元件，例如开关、整流器、变压器等，也可以选择逻辑控制电路以实现其功能。并且所述第一电机控制器6和所述第二电机控制器7可以以人为操纵的方式实现其控制功能，也可以由逻辑控制电路实现自动调整。

进一步的，在一些实施例中，所述电动机41包括第二ISG电机，所述第二电机控制器7能够进一步控制所述供电装置和所述电动机41之间电流的方向。

此时，当以纯电驱动作业单元2工作时，第二ISG电机可以根据实际工作情况，自动切换至发电机状态，主动吸收能量为动力电池42充电，进一步提高整机的经济性。

进一步的，在一些实施例中，所述供电装置包括动力电池42，所述行驶单元1、所述第一动力单元3和所述动力电池42设置在所述专项作业车的下部，所述作业单元2和所述第二动力单元4设置在所述专项作业车的上部，所述专项作业车还包括：

电气通道8，电连接于所述动力电池42和所述第二电机控制器7之间，用于在所述专项作业车的上部和下部之间传递电能。

通过电气通道8实现上车与下车之间的能量传递，区别于现有技术所广泛采用的机械传动或液压传动，具有更低的能量损耗，更低的实施成本以及更小的空间占用，使得上车与下车之间的连接更加灵活，也更节约资源。

进一步的，在一些实施例中，所述行驶单元1还包括前轮12和后轮13；

所述第一动力单元3还包括：

第一分动箱11，输入端动力连接于所述变速箱34，输出端分别通过第一传动轴14动力连接于所述前轮12，通过第二传动轴15动力连接于所述后轮13；

其中，所述第一动力单元3设置于所述前轮12和所述后轮13之间，并位于所述专项作业车底部左右两侧中的一侧，所述动力电池42位于所述专项作业车底部左右两侧中的另一侧。

为了储存足够作业单元2使用的电能，动力电池42通常具有较大的体积与重量，因此在本申请所提供的第一动力单元3与第二动力单元4之间以电缆结构相连接的前提下，为了合理布局动力电池42，本申请将动力电池42与第一动力单元3分置于车辆底盘的两侧，以减少动力电池42对上车的作业单元2的空间占用，并尽可能配平动力电池42对车辆平衡性的影响。此时，通过电缆的连接相较于传统的机械连接或液压连接而言，进一步增加了专项作业车的布局多样性，从而提升了车辆的整体性。

基于上述实施例，以第一动力单元3为行驶单元1提供动力，而第二动力单元4为作业单元2提供动力为例，本申请所提供的专项作业车至少具有以下行驶或作业模式：

纯电动行驶模式：当动力电池42存储的能量足够高时，发动机31与第一ISG电动机41之间的第一离合器32脱开，发动机31熄火，仅有第一ISG电动机41利用来自动力电池42的能量驱动车辆行驶；

充电行驶模式：当动力电池42存储能量不足以驱动车辆行驶时，发动机31启动，第一ISG电机5转入发电工况，将能量转化成电能，存储到动力电池42中，同时，发动机31发出的能量除了驱动ISG电机发电外，还驱动整机行驶；以及

混动行驶模式：当发动机31的最大输出功率无法满足行驶单元1的功率需求时，发动机31启动，同时第一ISG电机5利用来自动力电池42的能量为行驶单元1增加扭矩，从而使行驶单元1在第一动力单元3和第二动力单元4的混合动力作用下工作；

纯电作业模式：当动力电池42能量足够高时，发动机31处于熄火状态，起重机的作业完全依靠动力电池42提供给上车电机的能量来驱动液压系统，进而带动上车作业单元2；

发动机31供能作业模式：当动力电池42能量不足时，发动机31启动，并以恒定的转速工作，带动第一ISG电机发电，所发的电能经第二电机控制器整流、电池升压等过程后，输给上车电机，带动上车进行作业；

混动作业模式：当动力电池42的最大输出功率无法满足作业单元2的电动机41的功率需求时，发动机31启动带动第一ISG电机发电，经由第二电机控制器7的电能耦合，使作业单元2在第一动力单元3和第二动力单元4的混合动力作用下工作。

进一步的，由于发动机31的输出功率通常高于电动机41的输出功率，因此，在本公开的另一个方面，提供一种根据前文任一实施例所述的专项作业车的控制方法，包括：

比较行驶单元1和作业单元2的功率需求；

由第一动力单元3为所述行驶单元1和所述作业单元2中功率需求较高的一个提供动力；以及

由第二动力单元4为所述行驶单元1和所述作业单元2中功率需求较低的一个提供动力。

进一步的，为了提高发动机31的经济性，在一些实施例中，所述供电装置包括动力电池42，所述控制方法还包括：

使所述发动机31工作在最佳转速区间；

在所述第一动力单元3的输出功率大于所述行驶单元1和所述作业单元2中功率需求较高的一个的功率需求时，由第一ISG电机5从所述第一动力单元3中提取设定功率的动力，并将动力转化为电能储存在所述动力电池42中；以及

在所述第一动力单元3的输出功率小于所述行驶单元1和所述作业单元2中功率需求较高的一个的功率需求时，由第一ISG电机5从所述动力电池42中提取电能，并将电能转化为动力提供给所述行驶单元1和所述作业单元2中功率需求较高的一个。

进一步的，为了保护动力电池42，并保证动力电池42能够随时被用以提供能量，在一些实施例中，所述控制方法还包括：

在动力电池42的剩余电量高于第一设定电量值时，关闭发动机31，由动力电池42向第一ISG电机5或电动机41提供电能，以驱动所述行驶单元1和所述作业单元2之中的一个；以及

在动力电池42的剩余电量低于第二设定电量值时，开启发动机31，由发动机31输出动力至所述行驶单元1和所述作业单元2中的一个，并由ISG电机从发动机31中提取剩余动力，为动力电池42充电。

进一步的，在专项作业车的行驶单元1和作业单元2同时工作的情况下，在一些实施例中，所述控制方法还包括：

在行驶单元1和作业单元2共同需求的功率小于动力电池42的输出功率时，由动力电池42为行驶单元1和作业单元2提供动力；

在行驶单元1和作业单元2共同需求的功率大于动力电池42的输出功率且小于发动机31的输出功率时，由发动机31为行驶单元1和作业单元2提供动力；

在行驶单元1和作业单元2共同需求的功率大于发动机31的输出功率且小于动力电池42和发动机31的输出功率之和时，由发动机31和动力电池42共同为行驶单元1和作业单元2提供动力；以及

在行驶单元1和作业单元2共同需求的功率大于动力电池42和发动机31的输出功率之和时，由发动机31和动力电池42共同先为行驶单元1和作业单元2之一提供动力，再由发动机31和动力电池42共同后为行驶单元1和作业单元2另一提供动力。

因此，根据本公开实施例，可以为专项作业车的行驶单元1和作业单元2在不同的作业场景下，依照功率需求分别提供对应的动力单元，从而满足行驶单元1和作业单元2不同的功率需要；此外，通过设置ISG电机，进行发动机31与电动机41之间的能量传递与转换，以提高专项作业车在不同场景下的适用性和经济性。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种专项作业车，其特征在于，包括：

行驶单元，用于驱动所述专项作业车；

作业单元，用于完成设定的作业需求；

第一动力单元，包括发动机，能够由发动机提供动力，并输出动力至所述行驶单元和所述作业单元之一；

第二动力单元，包括电动机和供电装置，能够由电动机提供动力，并输出动力至所述行驶单元和所述作业单元另一；以及

第一ISG电机，动力连接于所述发动机，并电连接于所述供电装置，能够从所述第一动力单元和所述第二动力单元之一中提取设定功率的动力，并提供给所述行驶单元和所述作业单元中的一个。

2.根据权利要求1所述的专项作业车，其特征在于，所述作业单元包括起重作业单元、挖掘作业单元和装载作业单元中的至少一个。

3.根据权利要求1所述的专项作业车，其特征在于，所述供电装置包括：

动力电池，电连接于所述第一ISG电机和所述电动机之间，能够向所述第一ISG电机和所述电动机放电，并能够储存由所述第一ISG电机发出的电能。

4.根据权利要求3所述的专项作业车，其特征在于，所述供电装置还包括：

外接电源，电连接于所述动力电池、所述ISG电机和所述电动机，能够为所述动力电池充电，并能够驱动所述ISG电机和所述电动机。

5.根据权利要求1所述的专项作业车，其特征在于，所述第一动力单元包括：

第一离合器，连接于所述第一ISG电机和所述发动机之间，能够控制所述第一ISG电机和所述发动机之间动力连接的通断。

6.根据权利要求1所述的专项作业车，其特征在于，所述第一动力单元包括：

变速箱，与所述发动机的输出轴动力连接；以及

第二离合器，连接于所述变速箱和所述发动机之间，能够控制所述发动机和所述变速箱之间动力连接的通断。

7.根据权利要求6所述的专项作业车，其特征在于，所述行驶单元包括至少两个传动轴，所述作业单元包括至少两个液压泵，所述第一动力单元包括：

第一分动箱，输入端动力连接于所述变速箱，能够分配并输出动力至所述至少两个传动轴或所述至少两个液压泵；

所述第二动力单元包括：

第二分动箱，输入端动力连接于所述电动机，能够分配动力并输出动力至未与所述第一分动箱动力连接的所述至少两个传动轴或所述至少两个液压泵。

8.根据权利要求1所述的专项作业车，其特征在于，所述第一动力单元输出动力至所述行驶单元，所述第二动力单元输出动力至所述作业单元。所述第一动力单元包括：

第一离合器，连接于所述第一ISG电机和所述发动机之间，能够控制所述第一ISG电机和所述发动机之间动力连接的通断；

变速箱，设置于所述ISG电机的输出轴；以及

第二离合器，连接于所述变速箱和所述ISG电机之间，能够控制所述变速箱和所述ISG电机之间动力连接的通断。

9.根据权利要求8所述的专项作业车，其特征在于，还包括：

第一电机控制器，电连接于所述第一ISG电机和所述供电装置之间，能够控制所述第一ISG电机和所述供电装置之间电流的方向和电量的大小；以及

第二电机控制器，电连接于所述供电装置和所述电动机之间，能够控制所述供电装置和所述电动机之间电量的大小。

10.根据权利要求9所述的专项作业车，其特征在于，所述电动机包括第二ISG电机，所述第二电机控制器能够进一步控制所述供电装置和所述电动机之间电流的方向。

11.根据权利要求9所述的专项作业车，其特征在于，所述供电装置包括动力电池，所述行驶单元、所述第一动力单元和所述动力电池设置在所述专项作业车的下部，所述作业单元和所述第二动力单元设置在所述专项作业车的上部，所述专项作业车还包括：

电气通道，电连接于所述动力电池和所述第二电机控制器之间，用于在所述专项作业车的上部和下部之间传递电能。

12.根据权利要求11所述的专项作业车，其特征在于，所述行驶单元还包括前轮和后轮；

所述第一动力单元还包括：

第一分动箱，输入端动力连接于所述变速箱，输出端分别通过第一传动轴动力连接于所述前轮，通过第二传动轴动力连接于所述后轮；

其中，所述第一动力单元设置于所述前轮和所述后轮之间，并位于所述专项作业车底部左右两侧中的一侧，所述动力电池位于所述专项作业车底部左右两侧中的另一侧。

13.一种根据权利要求1～12任一所述的专项作业车的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

比较行驶单元和作业单元的功率需求；

由第一动力单元为所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个提供动力；以及

由第二动力单元为所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较低的一个提供动力。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述供电装置包括动力电池，所述控制方法还包括：

使所述发动机工作在最佳转速区间；

在所述第一动力单元的输出功率大于所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个的功率需求时，由第一ISG电机从所述第一动力单元中提取设定功率的动力，并将动力转化为电能储存在所述动力电池中；以及

在所述第一动力单元的输出功率小于所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个的功率需求时，由第一ISG电机从所述动力电池中提取电能，并将电能转化为动力提供给所述行驶单元和所述作业单元中功率需求较高的一个。

15.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在动力电池的剩余电量高于第一设定电量值时，关闭发动机，由动力电池向第一ISG电机或电动机提供电能，以驱动所述行驶单元和所述作业单元之中的一个；以及

在动力电池的剩余电量低于第二设定电量值时，开启发动机，由发动机输出动力至所述行驶单元和所述作业单元中的一个，并由ISG电机从发动机中提取剩余动力，为动力电池充电。

16.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在行驶单元和作业单元共同需求的功率小于动力电池的输出功率时，由动力电池为行驶单元和作业单元提供动力；

在行驶单元和作业单元共同需求的功率大于动力电池的输出功率且小于发动机的输出功率时，由发动机为行驶单元和作业单元提供动力；

在行驶单元和作业单元共同需求的功率大于发动机的输出功率且小于动力电池和发动机的输出功率之和时，由发动机和动力电池共同为行驶单元和作业单元提供动力；以及

在行驶单元和作业单元共同需求的功率大于动力电池和发动机的输出功率之和时，由发动机和动力电池共同先为行驶单元和作业单元之一提供动力，再由发动机和动力电池共同后为行驶单元和作业单元另一提供动力。

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