一种重型运输车分布式混合动力系统及动力切换方法技术方案

本发明专利技术公开了一种重型运输车分布式混合动力系统及动力切换方法，驱动桥、牵引车电动机、变速箱与耦合装置连接，牵引车驱动器与牵引车电动机连接，牵引车发动机与变速箱连接，驱动桥两端与驱动轮连接，牵引车驱动器、牵引车发动机与整车控制器ECU连接；挂车发动机与发电机连接，发电机、挂车控制器与电池组系统连接，挂车控制器与轮毂电机连接；电池组系统、发电机、挂车发动机、挂车控制器与整车控制器ECU连接。本发明专利技术在挂车上布置动力驱动装置，牵引车和挂车上布置的驱动装置都是混合动力的驱动装置，整车驱动系统具有多点布置、多源混合动力特点，可产生比单一牵引车驱动系统更大更可靠的动力，克服了重型运输车动力系统单一造成的动力不足问题。

A distributed hybrid power system and power switching method for heavy transport vehicle

The invention discloses a distributed hybrid power system and a dynamic switching method for heavy transport vehicles. The drive bridge, traction motor, transmission and coupling are connected. The tractor driver is connected to the motor of the tractor, the tractor engine is connected with the gearbox, the two end of the drive bridge is connected with the driving wheel, and the driver of the tractor is driven. The tractor engine is connected with the whole vehicle controller ECU; the trailer engine is connected with the generator, the generator, the trailer controller and the battery pack system are connected, the trailer controller is connected with the hub motor; the battery system, the generator, the trailer engine, the trailer controller and the whole vehicle controller ECU are connected. The driving device of the trailer is arranged on the trailer. The driving device on the tractor and the trailer are all the driving devices of the hybrid power. The drive system of the whole vehicle has the characteristics of multi point layout and multi source hybrid power, which can produce a larger and more reliable power than a single tractor drive system, and overcome the power system single of the heavy truck. A problem of insufficient power.

【技术实现步骤摘要】
一种重型运输车分布式混合动力系统及动力切换方法
本专利技术涉及一种重型运输车分布式混合动力系统及动力切换方法，属于车辆动力

技术介绍
现有的重型运输车的驱动方式比较单一，驱动功率主要是依靠牵引车中单一的动力燃油发动机，而受限于燃油品质和发动机结构原理，通过改善燃油特性来进一步提升发动机驱动功率的空间很小，而作为对比的是现代的运输日趋大型化、重型化的发展趋势，运输车辆对大功率、高可靠驱动系统的技术需求越发的凸显。例如在军用运输车和矿山运输车领域，需要的运输能力达到几百吨，所以单纯的提高燃油品质或者改变发动机结构几乎无法实现。重型运输车的功率约为普通车辆的百倍，其能源消耗量和废气排放量也非常惊人，由此造成的污染加剧问题不可忽视。如果可以在增加动力的同时改善车辆热效率和废气排放，那么产生的综合效益将非常可观。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种重型运输车分布式混合动力系统及动力切换方法，保证较大动力的同时提高了车辆的燃油经济性、降低了油耗、减少了污染。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种重型运输车分布式混合动力系统，包括牵引车驱动系统，还包括挂车驱动系统；牵引车驱动系统包括牵引车驱动器、牵引车电动机、耦合装置、变速箱、牵引车发动机、驱动桥、驱动轮、电池组系统和整车控制器ECU，驱动桥、牵引车电动机、变速箱均与耦合装置连接，牵引车驱动器与牵引车电动机连接，牵引车发动机与变速箱连接，驱动桥两端与驱动轮连接，牵引车驱动器、牵引车发动机均与整车控制器ECU电连接；挂车驱动系统包括电池组系统、发电机、挂车发动机、挂车控制器和轮毂电机，挂车发动机与发电机电连接，发电机、挂车控制器均与电池组系统电连接，挂车控制器与轮毂电机电连接；电池组系统、发电机、挂车发动机、挂车控制器均与整车控制器ECU电连接。进一步的，所述的轮毂电机数量为不小于二的偶数个，挂车控制器数量与轮毂电机数量相等，每一个挂车控制器分别与一个轮毂电机电连接。进一步的，所述的轮毂电机分布在挂车的左右两侧，两侧数量相等，每一侧的与轮毂电机连接的挂车控制器依次串联。进一步的，所述的挂车驱动系统采用轮毂电机并采用无刷直流轮毂电机控制器作为挂车控制器用以调控轮毂电机。一种重型运输车动力切换方法，所述的重型运输车动力分为四种驱动模式，分别为启动阶段驱动模式，空载阶段驱动模式，轻、中载阶段驱动模式，重载阶段驱动模式；首先整车控制器ECU的加速踏板位置传感器将采集驾驶员踏板开度信号并将其转换为0-100％的加速踏板开度信号并根据加速踏板开度信号和车速信号查表得到驾驶员需求转矩T1，之后整车控制器ECU再根据油门踏板开度、油门踏板开度变化率以及动力电池SOC值计算得到增加助力需求转矩T2，驾驶员需求转矩T1与增加助力需求转矩T2之和即为驾驶员总需求转矩T；牵引车驱动系统中，牵引车电动机最大驱动转矩为T3，以牵引车发动机最高效工作点下限的18％这个范围为牵引车发动机高效工作区域，即可确定牵引车发动机高效工作区域下限转速值N1和上限转速值N2，由于牵引车发动机的额定功率一定，其转速与转矩成反比，由公式P＝kτN，P为牵引车发动机的额定功率，N为牵引车发动机的转速,τ为牵引车发动机的转矩，k是一个常数，可得牵引车发动机高效工作区域对应的下限转矩T4和上限转矩T5，因为此时对应工作模式只有牵引车发动机单独驱动，所以此时牵引车发动机的转矩即为驾驶员总需求转矩T；当驾驶员总需求转矩T满足T<T4时，整车控制器ECU切换到启动阶段驱动模式；当驾驶员总需求转矩T满足T4≤T≤T5时，整车控制器ECU切换到空载阶段驱动模式；当驾驶员总需求转矩T满足T5<T≤(T3+T5)时，整车控制器ECU切换到轻、中载阶段驱动模式；当驾驶员总需求转矩T满足T>(T3+T5)时，整车控制器ECU切换到重载阶段驱动模式。与现有技术相比本专利技术不仅在牵引车上布置动力驱动装置，还在挂车上布置动力驱动装置，而且牵引车和挂车上布置的驱动装置都是混合动力的驱动装置，整车驱动系统具有多点布置、多源混合动力特点，可产生比单一的牵引车驱动系统更大且更可靠的动力，并由此克服了重型运输车动力系统单一造成的动力不足问题，大幅提高了重型运输车的运载能力；采用分布式混合动力驱动，既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者取长补短，汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。因此该系统在达到增大车辆功率的动力要求的同时还可以达到提高燃油经济性、降低油耗、减少污染的环保要求。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图中：1、牵引车驱动器,2、牵引车电动机，3、耦合装置，4、变速箱，5、牵引车发动机，6、驱动桥，7、驱动轮，8、电池组系统，9、整车控制器ECU，10、发电机，11、挂车发动机，12、挂车控制器，13、轮毂电机。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术包括牵引车驱动系统和挂车驱动系统；牵引车驱动系统包括牵引车驱动器1、牵引车电动机2、耦合装置3、变速箱4、牵引车发动机5、驱动桥6、驱动轮7、电池组系统8和整车控制器ECU9，电池组系统8由多个电池组组成；驱动桥6、牵引车电动机2、变速箱4均与耦合装置3连接，牵引车驱动器1与牵引车电动机2连接，牵引车发动机5与变速箱4连接，驱动桥6两端与驱动轮7连接，牵引车驱动器1、牵引车发动机5均与整车控制器ECU9电连接；牵引车驱动系统是车辆动力的主要来源，动力应足够强劲，因此，牵引车驱动系统为并联式混合动力驱动。挂车驱动系统包括电池组系统8、发电机10、挂车发动机11、挂车控制器12和轮毂电机13，挂车发动机11与发电机10电连接，发电机10、挂车控制器12均与电池组系统8电连接，挂车控制器12与轮毂电机13电连接；电池组系统8、发电机10、挂车发动机11、挂车控制器12均与整车控制器ECU9电连接；轮毂电机13数量为不小于二的偶数个，挂车控制器12数量与轮毂电机13数量相等，每一个挂车控制器12分别与一个轮毂电机13电连接，轮毂电机13分布在挂车的左右两侧，两侧数量相等，每一侧的与轮毂电机13连接的挂车控制器12依次串联；挂车驱动系统作为车辆辅助驱动系统，目的在于提供辅助动力的同时应尽量使其结构简单、成本降低，而串联式混合动力结构和控制比较简单，这种形式的混合动力取消了变速箱，布置相对灵活，也能使发动机保持在高效转区，因此挂车驱动系统采用串联式混合动力的形式。本专利技术动力分为四种驱动模式且可以实现不同的情况自动切换：第一种驱动模式是仅靠牵引车电动机2驱动，即电池组系统8通过牵引车驱动器1来带动牵引车电动机2，再通过耦合装置3、驱动桥6带动驱动轮7实现驱动，而牵引车发动机5和挂车驱动系统处于不工作状态；第二种驱动模式是仅靠牵引车发动机5驱动，即牵引车发动机5把动力通过变速箱4和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重型运输车分布式混合动力系统，包括牵引车驱动系统，其特征在于，还包括挂车驱动系统；牵引车驱动系统包括牵引车驱动器(1)、牵引车电动机(2)、耦合装置(3)、变速箱(4)、牵引车发动机(5)、驱动桥(6)、驱动轮(7)、电池组系统(8)和整车控制器ECU(9)，驱动桥(6)、牵引车电动机(2)、变速箱(4)均与耦合装置(3)连接，牵引车驱动器(1)与牵引车电动机(2)连接，牵引车发动机(5)与变速箱(4)连接，驱动桥(6)两端与驱动轮(7)连接，牵引车驱动器(1)、牵引车发动机(5)均与整车控制器ECU(9)电连接；挂车驱动系统包括电池组系统(8)、发电机(10)、挂车发动机(11)、挂车控制器(12)和轮毂电机(13)，挂车发动机(11)与发电机(10)电连接，发电机(10)、挂车控制器(12)均与电池组系统(8)电连接，挂车控制器(12)与轮毂电机(13)电连接；电池组系统(8)、发电机(10)、挂车发动机(11)、挂车控制器(12)均与整车控制器ECU(9)电连接。

【技术特征摘要】
1.一种重型运输车分布式混合动力系统，包括牵引车驱动系统，其特征在于，还包括挂车驱动系统；牵引车驱动系统包括牵引车驱动器(1)、牵引车电动机(2)、耦合装置(3)、变速箱(4)、牵引车发动机(5)、驱动桥(6)、驱动轮(7)、电池组系统(8)和整车控制器ECU(9)，驱动桥(6)、牵引车电动机(2)、变速箱(4)均与耦合装置(3)连接，牵引车驱动器(1)与牵引车电动机(2)连接，牵引车发动机(5)与变速箱(4)连接，驱动桥(6)两端与驱动轮(7)连接，牵引车驱动器(1)、牵引车发动机(5)均与整车控制器ECU(9)电连接；挂车驱动系统包括电池组系统(8)、发电机(10)、挂车发动机(11)、挂车控制器(12)和轮毂电机(13)，挂车发动机(11)与发电机(10)电连接，发电机(10)、挂车控制器(12)均与电池组系统(8)电连接，挂车控制器(12)与轮毂电机(13)电连接；电池组系统(8)、发电机(10)、挂车发动机(11)、挂车控制器(12)均与整车控制器ECU(9)电连接。2.根据权利要求1所述的一种摩擦-涡流冗余的多模式制动器，其特征在于，所述的轮毂电机(13)数量为不小于二的偶数个，挂车控制器(12)数量与轮毂电机(13)数量相等，每一个挂车控制器(12)分别与一个轮毂电机(13)电连接。3.根据权利要求2所述的一种重型运输车分布式混合动力系统，其特征在于，所述的轮毂电机(13)分布在挂车的左右两侧，两侧数量相等，每一侧的与轮毂电机(13)连接的挂车控制器(12)依次串联。4.根据权利要求1所述的一种重型运输车分布式混合动力系统，其特征在于，所述的挂车驱动系统采用轮毂电机并采用无刷直流轮毂电机控制器作为挂车控制器(12)用以调控轮毂电机。5.一种重型...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍久圣，陈超，葛世荣，阴妍，刘同冈，马驰，李宝林，骆彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32