专利名称：一种混合动力推土机中回收电能的方法和整车控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动カ推土机的能源回收领域，特别涉及ー种混合动カ推土机中通过电容回收电能的方法和整车控制器。
背景技术：
在当今以绿色环保为主题的社会经济，节能减排已成为各个领域关注的焦点。尤其是对于推土机这种传统高能耗行业，利用新技术开发高效、节能、环保的推土机已成为行业的发展趋势。目前，应用于推土机的动カ传动方式主要有机械传动、液力机械传动和静液压传动。这三种传动方式都不能使传动始终处在高效率区工作，所以推土机的油耗和尾气排放都较高。另外，由于这三种传动方式都是通过机械能来传输能量，机械能在传动中难以被收 集储存和控制，换向和调速的控制性能都较差，并且部件间的摩擦所消耗的能量过多，从而造成了能源消耗过大。随着汽车混合动カ技术的成熟发展，作为能源高消耗行业的工程机械也已经开始应用该技木。该技术的传动方式采用电传动，电传动基本流程如下发电机与发动机通过减震器相连，由发动机驱动发电；然后发电机输出的三相交流电压通过发电机控制器整流为三相直流母线高压，通过直流高压母线传输后，再经电动机控制器逆变为三相交流可控电压并驱动电动机输出扭矩；扭矩通过离合器驱动终传动，终传动驱动驱动轮来带动履带运动。电传动的传动方式不仅可以很容易地实现换向和调速的良好控制性能，而且，由于传输的电能很容易收集储存和控制，电传动可以使发动机始終工作在高效区从而进ー步减少能源消耗和废气排放。虽然通过现有的电传动方式推土机能够使发动机始終工作在高效区而进ー步减少能源消耗和废气排放，但是，在电传动中，当直流母线电压出现尖峰电压时，母线中传输的电能大于电动机实际需要输出的扭矩能量，这些过剩的电能仍然都被摩擦以热能的方式被消耗棹，导致能量的大量流失。
发明内容
本发明要解决的问题是提供ー种混合动カ推土机中通过电容回收电能的方法和整车控制器，以克服现有技术中现有的电传动技术应用到推土机后大量的过剩能量依然会流失的缺陷。为达到上述目的，本发明提供了ー种混合动カ推土机中通过电容回收电能的方法，所述方法包括以下步骤所述混合动カ推土机的整车控制器获取直流高压母线上的电压；所述整车控制器判断所述直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值，如果是，则控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能。优选的，还包括所述整车控制器判断所述直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压阈值，如果是，则控制所述超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能。优选的，所述混合动カ推土机的整车控制器获取直流高压母线上的电压之前，还包括所述整车控制器控制启动发动机；所述整车控制器启动发动机具体包括所述整车控制器接收启动发动机指令，控制蓄电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机运转至怠速。优选的，还包括所述整车控制器控制启动发动机；所述整车控制器启动发动机具体包括所述整车控制器接收启动发动机指令，发送上电指令至超级电容控制器，以控制超级电容对发电机控制器进行预充上电；所述整车控制器获取所述发电机控制器的上电电压，判断所述上电电 压是否大于预设的发电机电动运转值；如果是，则所述整车控制器控制发电机驱动发动机启动；如果否，则所述整车控制器控制蓄电池和启动马达接通，将发动机驱动至怠速状态。优选的，所述整车控制器控制发电机驱动发动机启动的步骤具体包括所述整车控制器发送发电机电动控制指令至发电机控制器，以控制发电机为电动状态，使发电机驱动发动机启动；所述整车控制器接收检测到的所述发电机控制器的电压值，并判断所述发电机控制器的电压值是否小于预设的发电机发电运转值；如果是，所述整车控制器控制蓄电池和启动马达接通，将发动机驱动至怠速状态；所述整车控制器发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电；如果否，所述整车控制器获取发动机的运转状态，并判断所述发动机的运转状态是否为怠速状态；如果是，则所述整车控制器发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电；如果否，则执行所述整车控制器接收检测到的所述发电机控制器的电压值的步骤。优选的，还包括所述整车控制器对全车系统进行安全自检，确认系统安全后所述整车控制器控制启动发动机。本发明还公开了ー种混合动カ推土机中回收电能的整车控制器，所述混合动カ推土机的传动系统中直流高压母线上并联有超级电容，所述整车控制器包括直流高压母线电压获取模块，用于获取直流高压母线上的电压；尖峰高压判断模块，用于判断直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值；超级电容控制储能模块，用于在所述尖峰高压判断模块的判断结果为是的情况下，控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能。优选的，还包括母线亏压补偿模块，用于判断所述直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压；控制释放电能模块，用于在所述母线亏压补偿模块的判断结果为是的情况下，控制所述超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能。优选的，还包括第一启动发动机模块，用于启动发动机；所述第一启动发动机模块具体包括第一启动指令接收子模块，用于接收启动发动机指令，将启动马达接通子模块启动；第一启动马达接通子模块，用于控制蓄电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机运转至怠速。优选的，还包括第二启动发动机模块，用于启动发动机；所述第二启动发动机模块具体包括第二启动指令接收子模块，用于获取启动发动机指令，启动预冲上电子模块；预充上电子模块，用于发送上电指令至超级电容控制器，以控制超级电容对发电机控制器进行预充上电；
上电电压获取子模块，用于获取所述发电机控制器的上电电压；发电机电动运转判断子模块，用于判断所述上电电压是否大于预设的发电机电动运转值；发电机驱动发动机控制子模块，用于在所述发电机电动运转判断子模块的判断结果为是的情况下，控制发电机驱动发动机启动；第二启动马达接通子模块，用于在所述发电机电动运转判断子模块的判断结果为否的情况下，控制蓄电池和启动马达接通，以控制启动马达驱动发动机。优选的，所述发电机驱动发动机控制子模块具体包括发电机电动控制子模块，用于在所述发电机电动运转判断子模块的判断结果为是的情况下，发送发电机电动控制指令至发电机控制器，以控制发电机为电动状态，使发电机驱动发动机启动；发电机控制器电压获取子模块，用于发电机电动控制子模块启动后，接收检测到的所述发电机控制器的电压值；发电机发电运转判断子模块，用于判断所述发电机控制器的电压值是否小于预设的发电机发电运转值；发动机运转状态获取子模块，用于在所述发电机发电运转判断子模块的判断结果为否的情况下，获取所述发动机的运转状态；发动机运转状态判断子模块，用于判断所述发动机的运转状态是否为怠速；电压获取启动子模块，用于在发动机运转状态判断子模块的判断结果为否的情况下，启动发电机控制器电压获取子模块；发电机发电控制子模块，用于在所述发电机发电运转判断子模块的判断结果为是的情况下，或，所述发动机运转状态判断子模块的判断结果为是的情况下，发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电；所述第二启动马达接通子模块，还用于在所述发电机发电运转判断子模块的判断结果为是的情况下，控制蓄电池和启动马达接通，以控制启动马达驱动发动机。优选的，还包括安全自检模块，用于对全车进行安全自检，确认系统安全后指令第一启动发动机模块或第二启动发动机模块启动发动机。与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明所述的技术方案，通过并联在直流高压母线上的超级电容，能够在发动机启动后的电传动过程中吸收直流高压母线上的尖峰高压，从而将传动过程中的过剩电能回收储存至超级电容。这样，可以在传动中防止大量能量的流失，也能有效避免这些能量通过摩擦热的形式流失时对推土机的损伤。进ー步的，因为在直流高压母线上并联有超级电容，在发动机启动后的运转过程中，超级电容不仅在直流高压母线出现尖峰电压时能够吸收尖峰电压储能，而且在直流高压母线亏压时也能够释放储能以补偿负载用电，从而使直流高压母线的电压平衡，也可以避免把复杂、不稳定的エ况负载直接反映到发动机上，使发动机始终处在高效区工作，延长发动机寿命。
另外，本发明在发动机启动的过程中，如果上一次发动机启动时超级电容已经存储了电能，则整车控制器发出指令控制超级电容将其储存的电能预充给发电机控制器，然后根据上电电压，整车控制器发送发电机电动控制指令至发电机控制器，控制发电机为电动状态，从而使得发电机将超级电容中储存的电能转化为机械能，驱动发动机飞轮运转，实现发动机的启动。这样，发动机启动过程中，不再是只由蓄电池供电，而是利用了超级电容中回收的能量，进ー步減少了能源的消耗，节约了启动发动机过程中需要的大量能源。而且，由于采用发电机利用超级电容中的回收电能驱动发动机，发动机在蓄电池给启动马达供电之前已经具有了飞轮运转的惯性能量，所以，在发动机启动中扭矩阻力以及所需的蓄电池和启动马达提供的能量都大大减小，启动马达的摩擦以及蓄电池提供给启动马达的启动电流都大大降低，从而使得启动马达的磨损和发热量都大大降低，从而提高了启动马达的性能和寿命。此外，由于超级电容中的储能被发电机转化为机械能以驱动发动机运转，所以超级电容的储能有所減少，给直流高压母线的电机控制器上电时的电压有所降低，这样可以減少上电高压对控制器上电的冲击，避免高压带来的安全隐患。
图I是超级电容与直流高压母线的连接图；图2是本发明混合动カ推土机通过电容回收电能的方法一实施例的基本流程图；图3是整车控制器启动发动机的一实施例的具体流程图；图4是整车控制器启动发动机的又一实施例的基本流程图；图5是本发明混合推土机中回收电能的整车控制器的一实施例的装置图；图6是本发明混合推土机中回收电能的整车控制器的又一实施例的装置图；图7是采用接通启动马达启动发动机的整车控制器的实施例的装置图；图8是利用电容中回收能量启动发动机的整车控制器的实施例的装置图。
具体实施例方式下面我们将结合附图，对本发明的最佳实施方案进行详细描述。首先要指出的是，本发明中用到的术语、字词及权利要求的含义不能仅仅限于其字面和普通的含义去理解，还包括进而与本发明的技术相符的含义和概念，这是因为我们作为发明者，要适当地给出术语的定义，以便对我们的发明进行最恰当的描述。因此，本说明和附图中给出的配置，只是本发明的首选实施方案，而不是要列举本发明的所有技术特性。我们要认识到，还有各种各样的可以取代我们方案的同等方案或修改方案。本发明混合动カ推土机通过电容回收电能的方法一实施例的基本流程图如图2所示。本实施例中，如图I所示，超级电容是并联在连接发电机机控制器与电动机控制器的直流高压母线上。本实施例包括如下步骤步骤201，所述混合动カ推土机的整车控制器获取直流高压母线上的电压混合动カ推土机采用的是电传动，电传动是由发动机启动后带动发电机发电，电能经过直流高压母线的传输，最后驱动电动机输出扭矩从而驱动驱动轮。在电传动过程中，整个控制过程是由整车控制器来完成的。为了实现对整个系统的控制，整车控制器能够通过接收其他设备发出的信号或者指令的方式，获取系统中各部件的エ况，包括获取直流高压母线上的电压。步骤202，所述整车控制器判断所述直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰 闻压阈值在发动机没有启动时，由于发动机飞轮没有转动，没有驱动发电机发电，所以直流高压母线上没有电压，这时整车控制器获取的直流高压母线上的电压值为零，因此在发动机没有启动时，整车控制器对于直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值的判断结果一直为否。只有在发动机启动时，直流高压母线上的电压可能高于驱动电动机实际所需的电压，这时，整车控制器对于直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值的判断结果才可能为是。在本发明的实施例中，驱动电动机实际所需的电压是以预设的尖峰高压阈值来表示的。该预设的尖峰高压阈值可以是预先根据推土机的性能參数等因素推导出的ー个固定的阈值，也可以是能够根据推土机实际エ况通过分析计算得到的可以根据驱动电动机实际所需的电压有所变化的阈值。步骤203，控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能在本实施例中，混合动カ推土机的电传动系统中直流高压母线上并联有超级电容，超级电容具有储能和平衡母线电压的功能。当整车控制器判断直流高压母线上的电压已经超过预设的尖峰高压阈值时，即直流高压母线上的电压已经处于尖峰高压的状态，则整车控制器控制超级电容为充电状态，就可以吸收并储存直流高压母线上的电能。本实施例中，为了平衡直流高压母线的电压，还提供了ー种利用超级电容中回收的电能的实施方式。该实施方式为在超级电容已经储存了回收的电能且发动机已经启动时，在执行完步骤201之后，所述整车控制器还可以判断所述直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压阈值，如果是，则控制所述超级电容向直流高压母线释放所述储存的能量。这里的母线亏压阈值与步骤202中的尖峰高压阈值并不相同，但与尖峰高压阈值相似，该预设的母线亏压阈值可以是预先根据推土机的性能參数等因素推导出的ー个固定的阈值，也可以是能够根据推土机实际エ况通过分析计算得到的可以根据驱动电动机实际所需的电压有所变化的阈值。另外，本实施例中还可以包括有整车控制器控制启动发动机的步骤。在整车控制器控制发动机启动以后，再执行步骤201以及以后的步骤，这样，整车控制器在发动机没有启动的情况下可以不需要再获取直流高压母线上的电压。本实施例中，当混合动カ推土机的直流高压母线上的电压达到尖峰高压而大于电动机驱动实际所需的电压时，过剩的电能不再是被部件摩擦等方式消耗浪费掉，而是通过并联在直流高压母线上的超级电容回收储存，从而使得过剩的电能可以被回收，避免了大量能源的流失。需要说明的是，整车控制器控制启动发动机时，一般可以采用蓄电池接通启动马达的实施方式启动发动机。此外，本发明还提供了ー种利用超级电容回收的电能启动发动机的实施方式。下面结合本发明的具体实施方式
，对上述整车控制器启动发动机的两种优选的实施方式进行详细说明。如图3所示的是直接采用蓄电池接通启动马达来启动发动机的实施方式，具体流程为步骤301、整车控制器对全车系统进行安全自检，同时指令对直流高压母线上的电
机控制器进行预充上电当推土机操作人员需要启动发动机时，执行启动的操作。如在使用钥匙执行操作的过程中，操作人员将钥匙拧至ON档。这时，整车控制器对全车系统进行安全自检，同时指令对直流高压母线上的电机控制器进行预充上电。其中，安全自检包括全车的系统，主要是为了确认系统安全；电机控制器主要包括发电机控制器和电动机控制器；对电机的预充上电主要是通过预充继电器和主继电器。预充上电时，如果超级电容已经储存了电能，则可以令整车控制器直接指令超级电容为电机控制器进行预充上电；如果超级电容中还未储存电能，则可以令整车控制器指令蓄电池等其他设备为电机控制器进行预充上电。此外，步骤301中所述整车控制器对全车系统进行安全自检，是ー个为了确认系统安全的步骤，对于整车控制器启动发动机的过程，该步骤并不是ー个必要的步骤。所以在本实施例中，只要电机控制器预充上电完成，也可以不执行该步骤而直接从步骤302开始执行。步骤302、整车控制器接收启动发动机指令，控制畜电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机运转至怠速当推土机操作人员确认预充上电已经完成的时候，推土机操作人员执行启动发动机的下ー步操作，如在使用钥匙启动时，将钥匙拧至START档，这时整车控制器就接收到启动发动机指令。接收到指令后，整车控制器控制蓄电池和启动马达接通，启动马达驱动发动机飞轮运转至怠速。整车控制器一般是通过电磁开关将蓄电池和启动马达接通；在发动机飞轮运转至怠速后，电磁开关自动断开。步骤303、发动机运转，驱动发电机运转发电由于发动机飞轮运转带动减震带运转，从而驱动发电机运转发电。发电机输出的三相交流电由发电机控制器整流为直流高压电后，通过直流高压母线的传输，再由电动机控制器逆变为三相可控电压的交流电驱动电动机输出扭矩。电动机输出的扭矩通过离合器驱动终传动，终传动驱动链轮带动履带彳丁走。由于在本实施例中，发电机在电传动系统中本身就是一直处于发电状态，并且可以由发动机飞轮直接带动运转的，所以在发电机一直处于发电状态的时候，并不需要整车控制器给予控制为发电状态的指令，只要发动机运转，发电机就可以被带动发电。此外，为了确保发电机工作，整车控制器也可以在执行步骤302的同时向发电机控制器发送发电控制指令。步骤304、整车控制器获取所述直流高压母线上的电压并判断该电压是否大于预设的尖峰高压阈值，如果是，进入步骤305，如果否，进入步骤306 发动机已经启动完成后，发动机带动发电机发电，直流高压电在直流高压母线上传输。这时，整车控制器获取直流高压母线上的直流高压电的电压。整车控制器获取电压是ー个连续的过程，在发动机启动带动发电机发电的这个过程中，整车控制器需要连续不断地获取直流母线上的电压，一旦该电压超过尖峰高压阈值，就进入步骤305。步骤305、整车控制器控制超级电容储存直流高压母线上的电能直流高压母线上电压超过尖峰高压阈值时，超级电容为充电状态，吸收直流高压母线上的电能并储存，而直流高压母线上的电压会降低。执行步骤305后，再返回步骤304。步骤306、整车控制器判断直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压阈值，如果是，则进入步骤307，如果否，则返回步骤304。步骤307、整车控制器控制超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能执行 步骤307的前提是超级电容已经在步骤305中储存了电能，如果超级电容中还没有储存电能，则不执行步骤307 ;执行步骤307后，再返回步骤304。步骤308、直流高压母线上并联的辅助电源驱动全车低压负载这里的低压负载包括蓄电池，辅助电源可以为蓄电池充电。步骤308可以在步骤303后执行。对于整车控制器启动发动机，步骤308也不是ー个必要的步骤，所以在不同的实施例中，也可以不执行步骤308。通过本实施例的技术方案，当混合动カ推土机的直流高压母线上的电压达到尖峰高压而大于电动机驱动实际所需的电压时，过剩的电能可以通过并联在直流高压母线上的超级电容回收储存，从而使得过剩的电能可以被回收，避免了大量能源的流失。同时，超级电容在整车控制器的控制下根据直流高压母线上的电压情况充放电，能够平衡直流高压母线上的电压，从而避免把复杂、不稳定的エ况负载直接反馈到发动机上，可以使发动机始終工作在高效区。除了图3所示的采用蓄电池接通启动马达的方式启动发动机外，本发明还提供了ー种利用电容中已回收的电能启动发动机的实施方式。需要说明的是，在利用电容中已回收的电能启动发动机的实施方式之前，要求超级电容中已经储存了电能，也就是说，在本次利用电容回收的电能来启动发动机之前，至少发动机已经采用图3所示的实施方式启动过一次，并且在上一次的发动机启动时，超级电容已经执行过步骤305，储存了电能，这样才能使得在本次启动发动机时超级电容中有电能可以用来发动发动机。另外，在本实施例中，由于在上一次发动机启动的过程中电传动过程的结束状态发电机是处于发电状态的，因此在本实施例中的本次发动机启动过程中，对于之前的步骤中没有执行过整车控制器发送电动控制指令将发电机控制为电动状态的步骤，该步骤中发电机就处于发电状态，也就是说，该步骤中如果发动机开始运转，就可以带动发电机运转，从而驱动发电机发电，而这个过程不需要整车控制器向发电机控制器发送发电控制指令将发电机控制为发电状态。如图4所示的是利用超级电容回收的能量启动发动机的实施方式,具体流程为步骤401、整车控制器接收启动发动机的指令，对全车系统进行安全自检，同时指令超级电容对直流高压母线上的发电机控制器和电动机控制器进行预充上电预充上电主要是通过预充继电器和主继电器。预充上电时，如果超级电容已经储存了电能，则可以令整车控制器直接指令超级电容为电机控制器进行预充上电；如果超级电容中还未储存电能，则也可以令整车控制器指令蓄电池等其他设备为电机控制器进行预充上电。此外，步骤401中所述整车控制器对全车系统进行安全自检，是ー个为了确认系统安全的步骤，对于整车控制器启动发动机的过程，该步骤并不是ー个必要的步骤。所以在本实施例中，只要电机控制器预充上电完成，也可以不执行该步骤而直接从步骤402开始执行。步骤402、整车控制器获取所述发电机控制器的上电电压并判断所述上电电压是否大于预设的发电机电动运转值，如果是，则进入步骤403，如果否，则进入步骤406 预设的发电机运转值可以是ー个预先设定的固定值，也可以是根据推土机的不同エ况參数通过固定的算法分析得到的值。需要说明的是，步骤402中如果判断结果为是，接下来所要执行的步骤是所述整车控制器控制发电机驱动发动机启动的步骤。在本实施例中，为所述整车控制器控制发电机驱动发动机启动的步骤提供了ー种具体的实施方式，具体的流程为本实施例中的步骤403及其后续的步骤。 步骤403、整车控制器发送发电机电动控制指令至发电机控制器，以控制发电机为电动状态，使发电机驱动发动机启动发电机控制器将发电机控制为电动状态，发电机将超级电容中储存的电能转化为机械能，带动发动机飞轮运转，从而驱动发动机运转。步骤404、整车控制器接收检测到的所述发电机控制器的电压值并判断所述发电机控制器的电压值是否小于预设的发电机发电运转值，如果是，则同时进入步骤406和407，如果否，则进入步骤405 预设的发电机运转值可以是ー个预先设定的固定值，也可以是根据推土机的不同エ况參数通过固定的算法分析得到的值。步骤405、整车控制器接收检测到的发动机运转状态并判断发动机的运转状态是否为怠速，如果是，则进入步骤407，如果否，则返回步骤404。步骤406、整车控制器控制蓄电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机至怠速整车控制器通常通过电磁开关接通蓄电池和启动马达。执行完步骤406，进入步骤408。步骤407、整车控制器发送发电机发点控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电。步骤408、整车控制器获取所述直流高压母线上的电压并判断该电压是否大于预设的尖峰高压阈值，如果是，进入步骤409，如果否，进入步骤410 发动机已经启动过程中，超级电容中储存的电能被消耗；启动后，直流高压母线上电压超过尖峰高压阈值时，则进入步骤409整车控制器控制超级电容吸收过剩的电能，以继续回收过剩的能量、补充超级电容中被消耗的储能。步骤409、整车控制器控制超级电容储存直流高压母线上的电能执行步骤409后，再返回步骤408。步骤410、整车控制器判断直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压阈值，如果是，则进入步骤411，如果否，则返回步骤408。步骤411、整车控制器控制超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能执行步骤411后，再返回步骤408。步骤412、直流高压母线上并联的辅助电源驱动全车低压负载这里的低压负载包括蓄电池，辅助电源可以为蓄电池充电。步骤412是在步骤407之后执行。对于利用超级电容中回收的能量启动发动机的过程，步骤412也不是ー个必要的步骤，所以在本实施例中，也可以不执行步骤412。本实施例的技术方案，可以利用超级电容将传动中过剩的能量回收起来，防止了大量能量的流失，也能有效避免这些能量通过摩擦热的形式流失的过程中对推土机的损伤。同时，超级电容不仅在直流高压母线出现尖峰电压时能够吸收尖峰电压储能，而且在直流高压母线亏压时也能够释放储能补偿负载用电，从而使直流高压母线的电压平衡，可以避免把复杂、不稳定的エ况负载直接反映到发动机上，使发动机始终处在高效区工作，延长发动机寿命。其次，在发动机启动的过程中利用了超级电容中回收的能量，这样，发动机启动过程中，不再是只由蓄电池供电，进ー步减少了能源的消耗，节约了启动发动机过程中需要的大量能源。而且，由于采用发电机利用超级电容中的回收电能驱动发动机，发动机在蓄电池给启动马达供电之前已经具有了飞轮运转的惯性能量，所以，在发动机启动中扭矩阻カ以及所需的蓄电池和启动马达提供的能量都大大减小，启动马达的摩擦以及蓄电池提 供给启动马达的启动电流都大大降低，从而使得启动马达的磨损和发热量都大大降低，从而提高了启动马达的性能和寿命。此外，由于超级电容中的储能被发电机转化为机械能以驱动发动机运转，所以超级电容的储能有所減少，给直流高压母线的电机控制器上电时的电压有所降低，这样可以减少上电高压对控制器上电的冲击，避免高压带来的安全隐患。为了对应本发明的方法实施例，本发明还提供了ー种混合动カ推土机中回收电能的整车控制器，如图5所示。在本发明提供的整车控制器所在的混合动カ推土机中，直流高压母线上并联有超级电容。图5为本发明提供的整车控制器的一实施例的结构图，该实施例的整车控制器包括直流高压母线电压获取模块501，用于获取直流高压母线上的电压；尖峰高压判断模块502，用于判断直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值；超级电容控制储能模块503，用于在所述直流高压母线电压判断模块502的判断结果为是的情况下，控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能。对应本发明方法实施例中利用超级电容中回收的电能来平衡直流高压母线的电压的实施例，本发明还提供了又ー种整车控制器，如图6所示。图6所示的整车控制器的又一实施例的结构，除了包括图5所示实施例中的直流高压母线电压获取模块501、尖峰高压判断模块502和超级电容控制储能模块503，还可以包括母线亏压补偿模块601，用于判断所述直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压；控制释放电能模块602，用于在所述母线亏压补偿模块601的判断结果为是的情况下，控制所述超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能。对应本发明方法实施例中采用蓄电池接通启动马达来启动发动机的实施例，本发明还提供了一种用于采用蓄电池接通启动马达来启动发动机的整车控制器的实施例，如图
7所示。图7所示的用于采用蓄电池接通启动马达来启动发动机的整车控制器，除了包括图5和图6所示的实施例中的直流高压母线电压获取模块501、尖峰高压判断模块502、超级电容控制储能模块503、母线亏压补偿模块601和控制释放电能模块602，还可以包括
安全自检模块701,用于对全车进行安全自检,确认系统安全后指令第一启动发动机模块702或第二启动发动机模块801启动发动机；第一启动发动机模块702，用于启动发动机；其中，第一启动发动机模块702具体包括第一启动指令接收子模块703，用于接收启动发动机指令，将启动马达接通子模块704启动；第一启动马达接通子模块704，用于控制蓄电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机运转至怠速第一启动马达接通子模块704完成启动发动机后，直流高压母线电压获取模块501启动。对应本发明方法实施例中利用电容中已回收的电能来启动发动机的实施例，本发 明还提供了一种用于利用电容中已回收的电能来启动发动机的整车控制器的实施例，如图
8所示。图8所示的用于利用电容中已回收的电能的整车控制器，除了包括图5和图6所示的实施例中的直流高压母线电压获取模块501、尖峰高压判断模块502、超级电容控制储能模块503、母线亏压补偿模块601和控制释放电能模块602，还可以包括安全自检模块701,用于对全车进行安全自检,确认系统安全后指令第一启动发动机模块702或第二启动发动机模块801启动发动机；第二发动机启动模块801，用于启动发动机；其中，第二发动机启动模块801具体包括第二启动指令接收子模块802，用于获取启动发动机指令，启动预冲上电子模块803 ；预充上电子模块803，用于发送上电指令至超级电容控制器，以控制超级电容对发电机控制器进行预充上电；上电电压获取子模块804，用于获取所述发电机控制器的上电电压；发电机电动运转判断子模块805，用于判断所述上电电压是否大于预设的发电机电动运转值；发电机驱动发动机控制子模块806，用于在所述发电机电动运转判断子模块805的判断结果为是的情况下，控制发电机驱动发动机启动需要说明的是，发电机驱动发动机控制子模块806有多种可以具体实施的方式，本实施例中提供一种发电机驱动发动机控制子模块806的实施方式如下,结构包括子模块807 至 812 ；发电机电动控制子模块807，用于在所述发电机电动运转判断子模块805的判断结果为是的情况下，发送发电机电动控制指令至发电机控制器，以控制发电机为电动状态，使发电机驱动发动机启动；发电机控制器电压获取子模块808，用于发电机电动控制子模块807启动后，接收检测到的所述发电机控制器的电压值；发电机发电判断子模块809，用于判断所述发电机控制器的电压值是否小于预设的发电机发电运转值；发动机运转状态获取子模块810，用于在所述发电机发电运转判断子模块809的判断结果为否的情况下，获取所述发动机的运转状态；
发动机运转状态控制子模块811，用于判断所述发动机的运转状态是否为怠速；电压获取启动子模块812，用于在发动机运转状态判断子模块811的判断结果为否的情况下，启动发电机控制器电压获取子模块808 ；发电机发电控制子模块813，用于在所述发电机发电运转判断子模块809的判断结果为是的情况下，或，所述发动机运转状态判断子模块811的判断结果为是的情况下，发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电启动发电机发电控制子模块811后，启动直流高压母线电压获取模块501。第二启动马达接通子模块814，用于在所述发电机电动运转判断子模块805的判断结果为否的情况下，或，在所述发电机发电运转判断子模块809的判断结果为是的情况 下，控制蓄电池和启动马达接通，将发动机驱动至怠速后，启动怠速启动发电机发电子模块第二启动马达接通子模块814完成启动发动机后，直流高压母线电压获取模块501启动。采用本发明公开的装置实施例，通过并联在直流高压母线上的超级电容，能够在发动机启动后的电传动过程中吸收直流高压母线上的尖峰高压，从而可以在传动中防止大量能量的流失，也能有效避免这些能量通过摩擦热的形式流失时对推土机的损伤，同时，超级电容不仅在直流高压母线出现尖峰电压时能够吸收尖峰电压储能，而且在直流高压母线亏压时也能够释放储能以补偿负载用电，从而使直流高压母线的电压平衡，也可以避免把复杂、不稳定的工况负载直接反映到发动机上，使发动机始终处在高效区工作，延长发动机寿命。另外，如果上一次发动机启动时超级电容已经存储了电能，发动机启动过程中，不再是只由蓄电池供电，而是利用了超级电容中回收的能量，进一步减少了能源的消耗，节约了启动发动机过程中需要的大量能源。而且，由于采用发电机利用超级电容中的回收电能驱动发动机，发动机在蓄电池给启动马达供电之前已经具有了飞轮运转的惯性能量，所以，在发动机启动中扭矩阻力以及所需的蓄电池和启动马达提供的能量都大大减小，启动马达的摩擦以及蓄电池提供给启动马达的启动电流都大大降低，从而使得启动马达的磨损和发热量都大大降低，从而提高了启动马达的性能和寿命。对于整车控制器实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的整车控制器实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种混合动力推土机中回收电能的方法,其特征在于,所述混合动力推土机的传动系统中直流高压母线上并联有超级电容，所述方法包括如下步骤 所述混合动力推土机的整车控制器获取直流高压母线上的电压； 所述整车控制器判断所述直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值，如果是，则控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 所述整车控制器判断所述直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压阈值，如果是，则控制所述超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述混合动力推土机的整车控制器获取直流高压母线上的电压之前，还包括所述整车控制器控制启动发动机；所述整车控制器启动发动机具体包括 所述整车控制器接收启动发动机指令，控制蓄电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机运转至怠速。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括所述整车控制器控制启动发动机；所述整车控制器启动发动机具体包括 所述整车控制器接收启动发动机指令，发送上电指令至超级电容控制器，以控制超级电容对发电机控制器进行预充上电； 所述整车控制器获取所述发电机控制器的上电电压，判断所述上电电压是否大于预设的发电机电动运转值；如果是，则所述整车控制器控制发电机驱动发动机启动；如果否，则所述整车控制器控制蓄电池和启动马达接通，将发动机驱动至怠速状态。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述整车控制器控制发电机驱动发动机启动的步骤具体包括 所述整车控制器发送发电机电动控制指令至发电机控制器，以控制发电机为电动状态，使发电机驱动发动机启动； 所述整车控制器接收检测到的所述发电机控制器的电压值，并判断所述发电机控制器的电压值是否小于预设的发电机发电运转值； 如果是，所述整车控制器控制蓄电池和启动马达接通，将发动机驱动至怠速状态；所述整车控制器发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电； 如果否，所述整车控制器获取发动机的运转状态，并判断所述发动机的运转状态是否为怠速状态；如果是，则所述整车控制器发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电；如果否，则执行所述整车控制器接收检测到的所述发电机控制器的电压值的步骤。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的方法，其特征在于，还包括所述整车控制器对全车系统进行安全自检，确认系统安全后所述整车控制器控制启动发动机。
7.一种混合动力推土机中回收电能的整车控制器，其特征在于，所述混合动力推土机的传动系统中直流高压母线上并联有超级电容，所述整车控制器包括 直流高压母线电压获取模块，用于获取直流高压母线上的电压； 尖峰高压判断模块，用于判断直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值；超级电容控制储能模块，用于在所述尖峰高压判断模块的判断结果为是的情况下，控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能。
8.根据权利要求7所述的整车控制器，其特征在于，还包括 母线亏压补偿模块，用于判断所述直流高压母线上的电压是否小于预设的母线亏压；控制释放电能模块，用于在所述母线亏压补偿模块的判断结果为是的情况下，控制所述超级电容向直流高压母线释放所述储存的电能。
9.根据权利要求7所述的整车控制器，其特征在于，还包括第一启动发动机模块，用于启动发动机；所述第一启动发动机模块具体包括 第一启动指令接收子模块，用于接收启动发动机指令，将启动马达接通子模块启动；第一启动马达接通子模块，用于控制蓄电池和启动马达接通，以便启动马达驱动发动机运转至怠速。
10.根据权利要求7所述的整车控制器，其特征在于，还包括第二启动发动机模块，用于启动发动机；所述第二启动发动机模块具体包括 第二启动指令接收子模块，用于获取启动发动机指令，启动预冲上电子模块； 预充上电子模块，用于发送上电指令至超级电容控制器，以控制超级电容对发电机控制器进行预充上电； 上电电压获取子模块，用于获取所述发电机控制器的上电电压； 发电机电动运转判断子模块，用于判断所述上电电压是否大于预设的发电机电动运转值； 发电机驱动发动机控制子模块，用于在所述发电机电动运转判断子模块的判断结果为是的情况下，控制发电机驱动发动机启动； 第二启动马达接通子模块，用于在所述发电机电动运转判断子模块的判断结果为否的情况下，控制蓄电池和启动马达接通，以控制启动马达驱动发动机。
11.根据权利要求10所述的整车控制器，其特征在于，所述发电机驱动发动机控制子模块具体包括 发电机电动控制子模块，用于在所述发电机电动运转判断子模块的判断结果为是的情况下，发送发电机电动控制指令至发电机控制器，以控制发电机为电动状态，使发电机驱动发动机启动； 发电机控制器电压获取子模块，用于发电机电动控制子模块启动后，接收检测到的所述发电机控制器的电压值； 发电机发电运转判断子模块，用于判断所述发电机控制器的电压值是否小于预设的发电机发电运转值； 发动机运转状态获取子模块，用于在所述发电机发电运转判断子模块的判断结果为否的情况下，获取所述发动机的运转状态； 发动机运转状态判断子模块，用于判断所述发动机的运转状态是否为怠速； 电压获取启动子模块，用于在发动机运转状态判断子模块的判断结果为否的情况下，启动发电机控制器电压获取子模块； 发电机发电控制子模块，用于在所述发电机发电运转判断子模块的判断结果为是的情况下，或，所述发动机运转状态判断子模块的判断结果为是的情况下，发送发电机发电控制指令至发电机控制器，以控制发电机为发电状态，使发动机驱动发电机运转发电； 所述第二启动马达接通子模块，还用于在所述发电机发电运转判断子模块的判断结果为是的情况下，控制蓄电池和启动马达接通，以控制启动马达驱动发动机。
12.根据权利要求9-11任意一项所述的整车控制器，其特征在于，还包括 安全自检模块，用于对全车进行安全自检，确认系统安全后指令第一启动发动机模块或第二启动发动机模块启动发动机。
全文摘要
本发明公开了一种混合动力推土机中回收电能的方法和整车控制器，所述混合动力推土机的传动系统中直流高压母线上并联有超级电容，所述方法包括如下步骤所述混合动力推土机的整车控制器获取直流高压母线上的电压；所述整车控制器判断所述直流高压母线上的电压是否大于预设的尖峰高压阈值，如果是，则控制所述超级电容储存直流高压母线上的电能。所述的整车控制器包括直流高压母线电压获取模块、尖峰高压判断模块和超级电容控制储能模块。通过本发明的方法和整车控制器，电传动中过剩的电能不再是被部件摩擦等方式消耗浪费掉，而是通过并联在直流高压母线上的超级电容回收储存，从而使得过剩的电能可以被回收，避免了大量能源的流失。
文档编号B60L15/04GK102862494SQ201210356258
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张秀文, 杨继红, 张红, 赵金光 申请人:山推工程机械股份有限公司