混动挖机的动力控制方法及系统与流程

本发明属于新能源工程机械，尤其涉及一种混动挖机的动力控制方法及系统。

背景技术：

1、挖掘机是一种多用途的工程机械，可进行挖掘、平地、装载、破碎等多种工作。挖掘机最常用的工况时挖掘工况，包括下放-挖掘-提升-旋转-放铲-旋转回位的工作过程，其工作周期性强而且输出功率波动剧烈，发动机在此瞬态工况下，油耗明显变高。尤其是对大型挖掘机，全年工作周期长，挖掘功率大，整车能耗明显影响了客户的使用成本。

2、挖掘机最常用的工况时挖掘工况，包括下放-挖掘-提升-旋转-放铲-旋转回位的工作过程，其工作周期性强而且输出功率波动剧烈，发动机在此瞬态工况下，油耗明显变高。尤其是对大型挖掘机，全年工作周期长，挖掘功率大，降低整车油耗会显著降低客户使用成本。通过引入isg电机来构成挖掘机的混合动力系统，通过isg电机的削峰填谷作用来控制发动机较长时间维持在低能耗区。

3、但是在isg电机长时间工作在电动或发电时，会导致电池soc过高或过低，进而影响电池的充放电功率限值，导致电池容易出现过充或过放现象，增加安全隐患发生的概率

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种混动挖机的动力控制方法及系统，能够在降低挖机能耗的同时降低安全隐患发生概率。

2、本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、第一方面，提供了一种混动挖机的动力控制方法，其特征在于，包括：

4、获取负载需求；

5、根据动力电池soc确定发动机的填谷阈值和削峰阈值；

6、根据动力电池的soc、负载需求、发动机的填谷阈值和削峰阈值确定电机的工作模式；

7、根据电机的工作模式对电机扭矩进行控制。

8、结合第一方面，进一步的，还包括：

9、判断动力电池是否满足强制充电条件，若满足，则对动力电池进行强制充电。

10、结合第一方面，进一步的，所述强制充电条件包括：

11、3)距离上次强制充电已到时间阈值或者累计充放电量到达充放电阈值；

12、4)动力电池当前soc不为100％；

13、所述强制充电包括：若条件1)、2)均满足，则电机进入发电模式，待动力电池soc到达100％后退出此次强制充电。

14、结合第一方面，进一步的，所述获取发动机的负载需求包括：

15、根据混动系统散热泵的实际压力p1和实际电流i1计算得到散热泵的实际流量q1；

16、根据混动系统液压主泵的实际压力p2和实际电流i2计算得到液压主泵的实际流量q2；

17、根据式(1)计算出负载需求功率

18、pr＝p1q1+p2q2   (1)

19、其中，pr为负载需求功率；

20、基于负载需求功率通过式(2)得到负载需求扭矩

21、

22、其中，tr为负载需求扭矩，n为发动机当前转速。

23、结合第一方面，进一步的，所述根据动力电池soc确定发动机的填谷阈值和削峰阈值包括：

24、基于当前档位查询发动机的油耗map图确定发动机在该档位转速下的最佳油耗点的扭矩区间[tmin,tmax]；

25、设动力电池的推荐充放电区间为[sd2,sc2]，并将sd2设为动力电池的第二放电阈值，sc2设为动力电池的第二充电阈值，将sc1设为动力电池的第一充电阈值，将sd1设为第一放电阈值，sc1＝sc2-sg，sd1＝sd2+sg，其中sg为区间过渡值；

26、在各档位下，当动力电池soc分别位于[0,sd1)、[sd1,sc1]、[sc1,100％]区间时，设置各区间下对应的削峰阈值tx和填谷阈值tt，tmin＜tt＜tx＜tmax。

27、结合第一方面，进一步的，所述根据动力电池的soc、负载需求、发动机的填谷阈值和削峰阈值确定电机的工作模式包括：

28、若动力电池soc高于第二充电阈值sc2，则禁止电机发电，若此时负载需求tr大于削峰阈值tx，则电机进入驱动模式，若小于削峰阈值tx则电机进入零扭矩模式；

29、若动力电池soc低于第二放电阈值sd2，则禁止电机进行驱动，电机进入发电模式；

30、若动力电池soc介于第二充电阈值sc2和第二放电阈值sd2之间，当负载需求tr大于削峰阈值tx时，则电机进入驱动模式，当负载需求tr小于填谷阈值tt，则电机进入发电模式，当负载需求位于削峰阈值tx和填谷阈值tt之间时电机进入零扭矩模式。

31、结合第一方面，进一步的，所述根据电机的工作模式对电机扭矩进行调整包括：

32、当电机进入零扭矩模式时，电机扭矩输出为0；

33、当电机进入发电模式时，电机扭矩为负值进行发电，发电扭矩不得小于最小发电扭矩ta和电机最小扭矩tmin，最小发电扭矩通过式(3)获得：

34、

35、其中，pchg为动力电池允许的最小充电功率，n为电机当前转速；

36、当电机进入驱动模式时，电机扭矩为正值进行驱动，驱动扭矩不得大于最大驱动扭矩tb和电机最大扭矩tmax，最大驱动扭矩通过式(4)获得：

37、

38、其中，pdis为动力电池允许的最大放电功率。

39、第二方面，提供了一种混动挖机的动力控制系统，包括：

40、负载需求获取模块，用于获取负载需求；

41、削峰填谷阈值确定模块，用于根据动力电池soc确定发动机的填谷阈值和削峰阈值；

42、工作模式确定模块，用于根据动力电池的soc、负载需求、发动机的填谷阈值和削峰阈值确定电机的工作模式；

43、扭矩控制模块，用于根据电机的工作模式对电机扭矩进行控制。

44、结合第二方面，进一步的，所述负载需求获取模块执行的操作包括：

45、根据混动系统散热泵的实际压力p1和实际电流i1计算得到散热泵的实际流量q1；

46、根据混动系统液压主泵的实际压力p2和实际电流i2计算得到液压主泵的实际流量q2；

47、根据式(1)计算出负载需求功率

48、pr＝p1q1+p2q2   (1)

49、其中，pr为负载需求功率；

50、基于负载需求功率通过式(2)得到负载需求扭矩

51、

52、其中，tr为负载需求扭矩，n为发动机当前转速。

53、结合第二方面，进一步的，所述工作模式确定模块执行的操作包括：

54、若动力电池soc高于第二充电阈值sc2，则禁止电机发电，若此时负载需求tr大于削峰阈值tx，则电机进入驱动模式，若小于削峰阈值tx则电机进入零扭矩模式；

55、若动力电池soc低于第二放电阈值sd2，则禁止电机进行驱动，电机进入发电模式；

56、若动力电池soc介于第二充电阈值sc2和第二放电阈值sd2之间，当负载需求tr大于削峰阈值tx时，则电机进入驱动模式，当负载需求tr小于填谷阈值tt，则电机进入发电模式，当负载需求位于削峰阈值tx和填谷阈值tt之间时电机进入零扭矩模式。

57、本发明有益效果有：

58、(1)通过isg电机的削峰填谷作用使发动机在某一档位转速下，限制发动机转矩在低能耗区，根据负载变化率调节isg电机和发动机响应速度，避免了发动机功率的瞬态变化，节省了油耗。

59、(2)考虑电池soc的影响，设置安全阈值，在低soc时，为防止电池过放，禁止isg电机驱动，在高soc时，为防止电池过充，禁止isg电机发电。同时，根据soc动态调整填谷阈值和削峰阈值。

60、(3)为了保证电池soc的估算精度，在电池工作一段时间或完成一定充放电量后，将控制isg电机强制发电将电池soc充到100％。