本发明专利技术公开了一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统与协同控制方法，整车控制系统根据车身姿态感知系统的感知结果确定混合动力驱动系统和机电惯容悬架系统的工作模式，进而确定储能系统中高压电池组和低压电池组进行供电及被充电；无人矿用卡车运行过程中：装、卸料时，选择增程发电模式；上坡时，采用纯电机驱动模式，再切换至发动机驱动模式或混合驱动模式，并实时调整工作模式；下坡时，在纯电机驱动模式、增程发电模式以及再生制动模式中切换；平地直线行驶时，选择悬架被动馈能模式，转弯时，切换至悬架主动抗侧倾模式。本发明专利技术能改善无人矿用卡车的燃油经济性，满足混合动力驱动无人矿用卡车的安全节能性能。性能。性能。
【技术实现步骤摘要】
一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统与协同控制方法
[0001]本专利技术涉及矿用卡车
，尤其是涉及一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统与协同控制方法。
技术介绍
[0002]近年来，矿用卡车的应用变得越来越广，矿山数量、开矿速率的不断增加也加大了矿山企业对矿用卡车的需求。随着矿用卡车在矿山场合的广泛使用，车辆能耗大、排放差等问题也随之而来。鉴于以上问题的存在。发展节能的混合动力新能源汽车技术成为了矿用卡车存在问题最有效的解决方法，着重发展电动技术和混合动力技术。
[0003]混合动力技术融合了发动机技术和电动技术的优点，以油电混合动力技术为典型代表的驱动方式既具有电动车辆低排放和节约能源的优点，又具有发动机车辆续航能力强劲的优势，在车辆领域得到了广泛应用。目前混合动力技术在矿山装备领域的应用并不多，技术成熟、投入批量生产及实际露天矿运输应用的混合动力无人矿用卡车目前市场也不多见，相关研究主要集中在可行性及性能仿真分析上，因此，混合动力驱动无人矿用卡车的开发对于露天矿的开采及运输具有重要的实际过程意义。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统与协同控制方法。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，包括：
[0007]混合动力驱动系统，在上、下坡工况利用发动机或电机驱动；
[0008]机电惯容悬架系统，在直线或转弯行驶过程中改变悬架控制模式；
[0009]储能系统，包括整流电路、稳压电路、高压电池组和低压电池组，整流电路用于三相交流电与直流电的相互转化，稳压电路包括降压电路和升压电路，用于确保电池组稳定向外部供电以及被稳定充电，高压电池组与低压电池组用于供电及被充电；
[0010]车身姿态感知系统，用于实时监测车身姿态变化趋势，并确定无人矿用卡车行驶工况；
[0011]整车控制系统，根据车身姿态感知系统的感知结果确定混合动力驱动系统和机电惯容悬架系统的工作模式，进而确定高压电池组和低压电池组进行供电及被充电。
[0012]上述技术方案中，所述混合动力驱动系统对上、下坡工况采取驱动模式决策，上坡工况判断发动机驱动模式或是发动机与电机联合驱动模式，下坡工况判断电机驱动模式或是电机再生制动模式。
[0013]上述技术方案，还包括温差发电系统，在混合动力驱动系统工作于发动机参与驱动时，将发动机排放尾气产生的热能转化为电能。
[0014]上述技术方案中，所述机电惯容悬架系统基于直线行驶或转弯行驶两种工况，判定悬架系统工作模式为被动馈能模式或主动抗侧倾模式。
[0015]上述技术方案中，所述高压电池组向混合动力驱动系统工作于电机参与驱动时、机电惯容悬架系统工作于主动控制模式时供电，还在混合动力驱动系统工作于电机再生制动模式时被充电；所述低压电池组向整流电路、稳压电路、车身姿态感知系统和整车控制系统供电，以及在机电惯容悬架系统工作于被动馈能模式时、温差发电系统进行热能向电能转化时被充电。
[0016]上述技术方案中，所述无人矿用卡车行驶工况包括：平地行驶时的直线行驶或转弯行驶，坡道行驶时的上坡或下坡工况。
[0017].一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统的协同控制方法：
[0018]混合动力驱动无人矿用卡车运行过程为：装料点停车等待装料
‑
重载运输上坡
‑
卸料点停车卸料
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空载运输下坡
‑
装料点停车等待装料以及平地直线行驶或转弯行驶；
[0019]在装料点停车等待装料时，混合动力驱动系统根据车身姿态感知系统获取的信息，将工作模式切换至增程发电模式，运行时电磁离合器断开，发动机和ISG电机的状态不受车辆运行状态影响，此时发动机的能量一部分用来驱动中轴以满足行驶要求，剩余部分用来发电并对高压电池组进行充电；
[0020]在重载运输上坡时，混合动力驱动系统根据车身姿态感知系统获取的信息，先采用纯电机驱动模式，再将工作模式切换至发动机驱动模式或混合驱动模式，根据上坡时的扭矩分配，实时调整工作模式；温差发电系统在混合动力驱动系统工作于发动机参与驱动模式时，将发动机排放尾气产生的热能转化为电能，存储在低电压电池组中；
[0021]在卸料点停车卸料时，混合动力驱动系统根据车身姿态感知系统获取的信息，将工作模式切换至增程发电模式，运行时电磁离合器断开，发动机和ISG电机的状态不受车辆运行状态影响，此时发动机的能量一部分用来驱动中轴以满足行驶要求，剩余部分用来发电并对高压电池组进行充电；
[0022]在空载运输下坡时，混合动力驱动系统根据车身姿态感知系统获取的信息，工作模式在纯电机驱动模式、增程发电模式以及再生制动模式中切换，根据扭矩分配以及电池电量状态，切换成相适应的工作模式；
[0023]在平地直线行驶时，机电惯容悬架系统根据车身姿态感知系统获取的信息，将工作模式切换至被动馈能模式，悬架被动馈能模式应用于矿用卡车低速直线行驶，此时车辆一部分振动能量转化为电能，实现振动能量的回收；
[0024]在平地转弯行驶时，将悬架被动馈能模式切换为悬架主动抗侧倾模式，使车辆侧倾状态快速恢复至稳定车身姿态。
[0025]进一步地，所述混合驱动模式分为高电量模式和低电量模式：
[0026](1)高电量模式：发动机工作提供动力，剩余需求扭矩由驱动电机进行补偿，高压电池组向驱动电机供电，此时前后轴及中轴两套动力源同时工作；
[0027](2)低电量模式：提高发动机工作效率，超出正常高效工作区间的扭矩部分用于提供发电机发电，该模式下前后轴及中轴两套动力源也同时工作。
[0028]进一步地，所述面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统的协同控制方法适用于所有混合动力驱动车辆的多子系统协同控制。
[0029]进一步地，主动抗侧倾模式的退出判据为：
[0030][0031]其中：θ(t)是t时刻的车身侧倾角，θ(t)'是t时刻的车身侧倾角速度，θ
t
h表示车身侧倾角临界值，θ
t
′
h
表示车身侧倾角速度临界值，C2为退出切换系数，a
y0
为主动控制介入时刻的车辆侧向加速度，a
y
为车辆当前侧向加速度，f为比例系数。
[0032]本专利技术的有益效果为：本专利技术根据混合动力驱动无人矿用卡车在不同运输阶段的负载特征，利用混合动力驱动系统在结构上模式多样且适用性广、在能量管理上分配合理且可回收制动能量以及发动机余热的优势，划分了混合动力驱动系统的工作模式，同时通过分析模式切换条件及转矩分配方案设计出了对应的控制策略，针对不同工作模式分别提出了多子系统协同控制策略。本专利技术改善混合动力驱动无人矿用卡车的燃油经济性和动力性，为后续矿用卡车本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，其特征在于，包括：混合动力驱动系统，在上、下坡工况利用发动机或电机驱动；机电惯容悬架系统，在直线或转弯行驶过程中改变悬架控制模式；储能系统，包括整流电路、稳压电路、高压电池组和低压电池组，整流电路用于三相交流电与直流电的相互转化，稳压电路包括降压电路和升压电路，用于确保电池组稳定向外部供电以及被稳定充电，高压电池组与低压电池组用于供电及被充电；车身姿态感知系统，用于实时监测车身姿态变化趋势，并确定无人矿用卡车行驶工况；整车控制系统，根据车身姿态感知系统的感知结果确定混合动力驱动系统和机电惯容悬架系统的工作模式，进而确定高压电池组和低压电池组进行供电及被充电。2.根据权利要求1所述的面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，其特征在于，所述混合动力驱动系统对上、下坡工况采取驱动模式决策，上坡工况判断发动机驱动模式或是发动机与电机联合驱动模式，下坡工况判断电机驱动模式或是电机再生制动模式。3.根据权利要求2所述的面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，其特征在于，还包括温差发电系统，在混合动力驱动系统工作于发动机参与驱动时，将发动机排放尾气产生的热能转化为电能。4.根据权利要求1所述的面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，其特征在于，所述机电惯容悬架系统基于直线行驶或转弯行驶两种工况，判定悬架系统工作模式为被动馈能模式或主动抗侧倾模式。5.根据权利要求1所述的面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，其特征在于，所述高压电池组向混合动力驱动系统工作于电机参与驱动时、机电惯容悬架系统工作于主动控制模式时供电，还在混合动力驱动系统工作于电机再生制动模式时被充电；所述低压电池组向整流电路、稳压电路、车身姿态感知系统和整车控制系统供电，以及在机电惯容悬架系统工作于被动馈能模式时、温差发电系统进行热能向电能转化时被充电。6.根据权利要求1所述的面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统，其特征在于，所述无人矿用卡车行驶工况包括：平地行驶时的直线行驶或转弯行驶，坡道行驶时的上坡或下坡工况。7.一种基于权利要求1
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6任一项所述的面向安全节能的混合动力驱动无人矿用卡车多子系统的协同控制方法，其特征在于：混合动力驱动无人矿用卡车运行过程为：装料点停车等待装料
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重载运输上坡
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卸料点停车卸料
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空载运输下坡
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装料点停车等待装料以及平地直线行驶或转弯行驶；在装料点停车等待装料时，混合动力驱动系统根据车身...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁仁凯，李岸泽，汪若尘，万佳楠，孟祥鹏，孙泽宇，孙东，刘伟，蒋俞，陈杰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
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