本实用新型涉及工程车
技术领域：
。更具体地说，本实用新型涉及一种多动力混合驱动工程运输车控制系统。
背景技术：
：现有的混合动力驱动工程车仅仅是在前轮电驱系统中设置电机，在工程车处于低速时，通过电机为两前轮提供动力，相反，则不提供动力，同时，在工程车制动时，根据刹车踏板的踩踏深度信号，判断工程车的运行状况，如信号落入代表刹车的预设范围阈值时，则将前轮电驱系统中的电机转换为发电机，实现能量回收。上述方式虽然在一定程度上提高了发动机的燃油效率和整车的动力性，但由于工程车运行时路况负载变化剧烈，车速不能实时反映发动机的负荷情况，导致发动机的燃油效率和整车动力性的提高有限，运输效率低，同时，由于车辆惯性比较大，对整车制动要求较高，用刹车踏板映射电机制动力矩，制动回收能量非常有限。技术实现要素：本实用新型的一个目的是提供一种多动力混合驱动工程运输车控制系统，其通过设置增程电机和驱动电机，并通过整车控制器控制增程电机和驱动电机的参与时机和参与深度，使内燃机处于高效经济区运行，显著提高了内燃机的燃油效率和车辆的瞬时驱动力，运输效率高，同时，可以将制动能量有效的回收利用，真正实现工程运输车运行时的高效、节能、环保。为了实现根据本实用新型的目的和其它优点，提供了一种多动力混合驱动工程运输车控制系统，包括：内燃机驱动单元，其包括内燃机和内燃机ECU，所述内燃机通过变速箱与驱动中桥和/或驱动后桥的传动轴连接；电机驱动单元，其包括增程电机及其控制器、驱动电机及其控制器和动力电池，所述增程电机的轴伸端与所述内燃机后端PTO口机械连接，三相电输出端通过增程电机控制器与所述动力电池电连接；所述驱动电机的轴伸端与驱动前桥/驱动后桥的传动轴连接，三相电输入端通过驱动电机控制器与所述动力电池电连接；整车控制器，其分别与所述内燃机ECU、增程电机控制器和驱动电机控制器通过总线通讯连接，所述整车控制器设置为：当内燃机负荷率小于等于K1时，所述整车控制器控制内燃机单独输出驱动力，并控制增程电机在额定扭矩下工作，向动力电池输出电功率，同时判定整车状态，若为停车状态，则控制驱动电机停止工作或随动，若为行车状态，则依据动力电池的剩余电量情况，将驱动电机置为发电状态，根据整车车速，闭环调节驱动电机制动力矩值，向动力电池输出电功率；当内燃机负荷率在K1和K2之间时，其中，K1＜K2，所述整车控制器控制内燃机单独输出驱动力，驱动电机和增程电机都停止工作；当内燃机负荷率大于等于K2时，增程电机停止工作，若整车车速小于等于预设车速阈值，则所述整车控制器控制驱动电机输出驱动力，驱动力大小与油门踏板踩踏深度和整车行驶车速相关，同时，内燃机自适应输出驱动力驱动车辆，若整车车速大于预设的车速阈值，则控制内燃机单独输出驱动力，驱动电机停止工作；其中，所述变速箱和所述驱动电机的轴伸端不与同一传动轴连接。优选的是，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，所述内燃机通过变速箱与驱动中桥的传动轴连接，所述驱动电机的轴伸端与驱动后桥的传动轴连接。优选的是，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，还包括，散热单元，其包括冷却液水箱、第一水泵、第二水泵、散热器和循环管道，所述第一水泵通过三通管与所述冷却液水箱连接，冷却液经第一水泵的第一进水口进入循环管道，并依次流经驱动电机、第二水泵、增程电机、增程电机控制器、驱动电机控制器、散热器，然后经第一水泵的第二进水口再次进入循环管道，实现循环，其中，所述第一水泵、第二水泵与钥匙开关连接，所述散热器与所述整车控制器连接。优选的是，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，还包括，高压柜配电单元，其与所述动力电池通过高压和低压电连接，并通过低压回路控制高压回路，动力电池BMS与所述整车控制器通过总线通讯连接。优选的是，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，还包括，外接充电口，其与所述高压柜配电单元通过高压电连接，与所述动力电池BMS通过总线通讯连接。优选的是，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，所述总线通讯为CAN总线通讯，其中，所述驱动电机控制器、内燃机ECU，仪表、故障诊断接口和整车控制器之间通过第一路CAN总线相连，所述动力电池BMS、增程电机控制器、外接充电口和整车控制器之间通过第二路CAN总线相连。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置为驱动中桥和/或驱动后桥提供驱动力的内燃机驱动单元和为驱动前桥/驱动后桥提供驱动力的电机驱动单元，实现双动力混合驱动，并通过设置整车控制器，当内燃机负荷率小于等于K1时，整车控制器控制内燃机单独输出驱动力，并控制增程电机工作，为动力电池充电，同时判定整车状态，若为停车状态，则控制驱动电机停止工作，若为行车状态，则根据整车车速，闭环调节驱动电机的制动力矩值，为动力电池充电，当内燃机负荷率在K1和K2之间时，其中，K1＜K2，控制内燃机单独输出驱动力，驱动电机和增程电机都停止工作，当内燃机负荷率大于等于K2时，增程电机停止工作，若整车车速小于等于预设车速阈值，则所述整车控制器控制驱动电机和内燃机都输出驱动力，若整车车速大于预设的车速阈值，则控制内燃机单独输出驱动力，驱动电机停止工作，使内燃机在整个运行期间均处于高效经济区运行，显著提高了内燃机的燃油效率，并将制动能量有效的回收利用，在增加整车动力性、提高运输效率的同时，实现了车辆的节能减排；散热单元可对驱动电机及其控制器、增程电机及其控制器进行散热，保证电机驱动单元在正常温度范围内工作；高压柜配电单元可集中管理增程电机控制器和驱动电机控制器到动力电池间高压回路的高压上、下电；外接充电口，可外接充电桩对动力电池充电，进一步减少内燃机的燃油消耗；双通路的CAN总线通讯可提高整车CAN通讯的安全性和效率，降低动力源通讯回路(第一路CAN总线)的总线负载率，实现内燃机和驱动电机两种动力源的协调输出及其它控制器之间的通讯和数据交换。本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1是根据本实用新型一个实施例的控制系统的结构和原理示意图；图2是根据本实用新型一个实施例的散热单元的冷却液循环示意图；图3是根据本实用新型一个实施例的CAN总线通讯的网路拓扑示意图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本实用新型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。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型提供一种多动力混合驱动工程运输车控制系统，如图1所示，包括：内燃机驱动单元，其包括内燃机和内燃机ECU，所述内燃机通过变速箱与驱动中桥和/或驱动后桥的传动轴连接，为驱动中桥和/或驱动后桥提供驱动力，以驱动中桥中轮和/或后桥车轮转动；电机驱动单元，其包括增程电机及其控制器、驱动电机及其控制器和动力电池，所述增程电机的轴伸端与所述内燃机后端PTO口机械连接，三相电输出端通过增程电机控制器与所述动力电池电连接，以将内燃机的部分机械能转化成电能，为动力电池充电；所述驱动电机的轴伸端与驱动前桥/驱动后桥的传动轴连接，三相电输入端通过驱动电机控制器与所述动力电池电连接，以将动力电池的电能转化为机械能，为驱动前桥/驱动后桥提供驱动力，驱动前桥车轮/后桥车轮转动；整车控制器，其分别与所述内燃机ECU、增程电机控制器和驱动电机控制器通过总线通讯连接，所述整车控制器采集所述内燃机的实时运行数据，将其通过运算后获取整车车速和内燃机负荷率的数值信息，并根据整车车速和内燃机负荷率，通过所述增程电机控制器控制增程电机是否工作，通过所述驱动电机控制器控制所述驱动电机输出驱动力，或者制动回收能量，具体地，所述整车控制器设置为：当内燃机负荷率小于等于K1时，所述整车控制器控制内燃机单独输出驱动力，并控制增程电机在额定扭矩下工作，向动力电池输出电功率，同时判定整车状态，若为停车状态，则控制驱动电机停止工作或随动，若为行车状态，则依据动力电池的剩余电量情况，将驱动电机置为发电状态，根据整车车速，闭环调节驱动电机制动力矩值，向动力电池输出电功率；当内燃机负荷率在K1和K2之间时，其中，K1＜K2，所述整车控制器控制内燃机单独输出驱动力，驱动电机和增程电机都停止工作；当内燃机负荷率大于等于K2时，增程电机停止工作，若整车车速小于等于预设车速阈值，则所述整车控制器控制驱动电机输出驱动力，驱动力大小与油门踏板踩踏深度和整车行驶车速相关，同时，内燃机自适应输出驱动力驱动车辆，若整车车速大于预设的车速阈值，则控制内燃机单独输出驱动力，驱动电机停止工作；其中，所述变速箱和所述驱动电机的轴伸端不与同一传动轴连接，即可以是变速箱与驱动中桥和/驱动后桥的传动轴连接，所述驱动电机的轴伸端与驱动前桥的传动轴连接，也可以是变速箱与驱动中桥的传动轴连接，所述驱动电机的轴伸端与驱动后桥的传动轴连接。本实用新型的主要工作流程为：工程车发动、起步，内燃机输出驱动力，通过变速箱驱动驱动中桥和/或驱动后桥，以驱动中和/或后桥车轮转动；整车控制器采集内燃机的实时运行数据，将其通过运算后获取整车车速和内燃机负荷率的数值信息，当内燃机负荷率小于等于K1时，整车控制器通过增程电机控制器控制增程电机开始工作，将内燃机的机械能部分转化为电能，为动力电池充电，同时，整车控制器根据整车车速，若车速大于零，则将驱动电机转换为发电机，闭环调节驱动电机的制动力矩值，将机械能转化为电能，回收能量，为动力电池充电，若车速等于零，则控制驱动电机不工作，此时，内燃机单独提供驱动力，当内燃机负荷率K1和K2之间时，其中，K1＜K2，整车控制器通过增程电机控制器和驱动电机控制器控制增程电机和驱动电机停止工作，此时，内燃机单独提供驱动力，当内燃机负荷率大于等于K2时，整车控制器通过驱动电机控制器控制驱动电机输出驱动力，驱动前桥/后桥，以驱动前桥/后桥车轮转动，实现内燃机和驱动电机混合驱动，此时，增程电机停止工作。本实用新型通过设置为驱动中桥和/或驱动后桥提供驱动力的内燃机驱动单元和为驱动前桥/驱动后桥提供驱动力的电机驱动单元，实现双动力混合驱动；通过设置整车控制器，根据内燃机的负荷情况和整车车速，在低负荷区，通过控制增程电机工作，输出电功率，为动力电池充电，同时，根据整车车速，闭环调节驱动电机的制动力矩值，为动力电池充电，实现制动能量的有效回收，在高负荷区，通过控制驱动电机适时参与输出驱动力，缩短了内燃机高负荷工作的时间，提高了车辆的瞬时驱动力，即，本实用新型的控制系统使内燃机处于高效经济区运行，显著提高了内燃机的燃油效率，并可将制动能量有效的回收利用，在增加整车动力性、提高运输效率的同时，实现了车辆的节能减排。在另一技术方案中，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，所述内燃机通过变速箱与驱动中桥的传动轴连接，所述驱动电机的轴伸端与驱动后桥的传动轴连接。通过内燃机驱动中桥，驱动电机驱动后桥，可提高提高整车的驱动性能和操控性能。在另一技术方案中，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，如图2所示，还包括，散热单元，其包括冷却液水箱、第一水泵、第二水泵、散热器和循环管道，所述第一水泵通过三通管与所述冷却液水箱连接，冷却液经第一水泵的第一进水口进入循环管道，并依次流经驱动电机、第二水泵、增程电机、增程电机控制器、驱动电机控制器、散热器，然后经第一水泵的第二进水口再次进入循环管道，实现循环，其中，所述第一水泵、第二水泵与钥匙开关连接，所述散热器与所述整车控制器连接。冷却液水箱中的冷却液在第一水泵和第二水泵的作用下，通过循环管道流经驱动电机、增程电机、增程电机控制器、驱动电机控制器，对其散热，散热器可对循环管道中的冷却液进行降温，提高散热效果，保证电机驱动单元在正常温度范围内工作。使用时，当车辆钥匙处于ON挡时，第一水泵、第二水泵开始工作，实现冷却液的循环，整车控制器实时采集驱动电机和增程电机的温度，根据温度的不同调节散热器的风扇输出不同的转速，进而降低冷却液的温度，保证电机驱动单元在正常温度范围内工作，当车辆钥匙从ON挡拨到OFF挡时，第一水泵、第二水泵和散热器停止工工作。在另一技术方案中，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，还包括，高压柜配电单元，其与所述动力电池通过高压和低压电连接，并通过低压回路控制高压回路，动力电池BMS与所述整车控制器通过总线通讯连接。动力电池BMS根据整车总线通讯指令，通过控制低压回路，实现对所述高压柜配电单元的控制，所述高压柜配电单元用于管理增程电机控制器和驱动电机控制器到动力电池间高压回路的高压上、下电。使用时，当车辆钥匙处于ON挡时，整车控制器同时发出主+接触器吸合、主-接触器吸合、发电+接触器吸合和发电-接触器吸合指令，高压柜配电单元控制动力电池高压上电，并将信息反馈至整车控制器，以使动力电池处于待机状态，用于随时给驱动电机和增程电机进行充、放电；当车辆钥匙从ON挡拨到OFF挡时，整车控制器同时发出主+接触器断开、主-接触器断开、发电+接触器断开和发电-接触器断开指令，高压柜配电单元控制动力电池高压下电，切断动力电池与驱动电机控制器和增程电机控制器之间的电压。在另一技术方案中，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，还包括，外接充电口，其与所述高压柜配电单元通过高压电连接，与所述动力电池BMS通过总线通讯连接。外接充电口，在动力电池电量不足时，可外接充电桩对动力电池充电，进一步减少内燃机的燃油消耗。在另一技术方案中，所述的多动力混合驱动工程运输车控制系统，如图3所示，所述总线通讯为CAN总线通讯，其中，所述驱动电机控制器(驱动电机MCU)、内燃机ECU，仪表、故障诊断接口(OBD)和整车控制器之间通过第一路CAN总线相连，所述动力电池BMS、增程电机控制器(增程电机MCU)、外接充电口和整车控制器之间通过第二路CAN总线相连。双通路的CAN总线通讯可提高整车CAN通讯的安全性和效率，降低动力源通讯回路(第一路CAN总线)的总线负载率，实现内燃机和驱动电机两种动力源的协调输出及其它控制器之间的通讯和数据交换。为了进一步说明本实用新型的有益效果，将本实用新型的多动力混合驱动工程运输车与传统的内燃机驱动工程运输车的实际行驶情况进行了对比实验，其中，本实用新型的多动力混合驱动工程运输车采用驱动电机驱动前桥，内燃机驱动中后桥的混合驱动方式，K1为71％，K2为81％，车速阈值为18km/h，两车在相同的道路上行驶，行驶工况为运距2.6km，提升高度140m，坡度范围8-13％的长距离坡道，满载(整车质量55t)上坡，空载(整车质量22t)下坡，实验结果见下表。项目行驶时间平均车速对标车辆620s13km/h实验车辆480s18.2km/h由上表可知，本实用新型的工程运输车的平均车速大于对标车辆，说明与传统的内燃机驱动工程运输车相比，本实用新型的多动力混合运输车的动力性好，运输效率高。尽管本实用新型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实用新型的领域，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，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页1 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