[发明专利]用于履带车辆的行星耦合混合动力系统及其控制方法

权利要求书

1.一种用于履带车辆的行星耦合混合动力系统，其特征在于包括设置在车体中央的发动机、车载动力电池组、综合控制器、驱动电机及行星轮耦合机构，所述发动机经发动机控制单元与综合控制器相连接，所述车载动力电池组经电池管理系统与综合控制器相连接；所述驱动电机包括设置在车体两侧的第一驱动电机和第二驱动电机，所述行星轮耦合机构包括设置在车体两侧的第一行星轮耦合机构和第二行星轮耦合机构；所述第一驱动电机经第一电机控制器与综合控制器相连接，所述第二驱动电机经第二电机控制器与综合控制器相连接，所述第一电机控制器、第二电机控制器分别与车载动力电池组相连接；所述发动机的输出轴依次经电控离合器、主减速器与中央横轴相连接，所述中央横轴的两端分别与第一行星轮耦合机构的齿圈、第二行星轮耦合机构的齿圈相连接，所述第一行星轮耦合机构的行星架经第一侧传动机构与第一履带主动轮相连接，所述第二行星轮耦合机构的行星架经第二侧传动机构与第二履带主动轮相连接，所述第一行星轮耦合机构的太阳轮经第一齿轮与第一驱动电机的输出轴相连接，所述第二行星轮耦合机构的太阳轮经第二齿轮与第二驱动电机的输出轴相连接；在所述中央横轴上设置有第一电控制动器，在所述第一行星轮耦合机构的太阳轮上设置有第二电控制动器，在所述第二行星轮耦合机构的太阳轮上设置有第三电控制动器。

2.根据权利要求1所述的一种用于履带车辆的行星耦合混合动力系统，其特征在于所述动力系统有9种工作模式：①发动机单独工作模式、②双电机独立驱动模式、③双电机与发动机共同驱动模式、④发动机单独驱动同时带动电机发电模式、⑤双电机再生制动模式、⑥机械制动模式、⑦行进中转向模式、⑧停车充电模式和⑨原地转向模式。

3.权利要求1所述的用于履带车辆的行星耦合混合动力系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：判断制动踏板信号是否大于制动踏板阈值，若是，则转去执行步骤八；否则，执行步骤二；

步骤二：判断方向盘转角信号是否大于方向盘转角阈值，若是，则执行步骤三；否则，转去执行步骤四；

步骤三：判断是否原地转向，若是，则进入原地转向模式，并返回执行步骤一；否则，进入行进中转向模式，并返回执行步骤一；

步骤四：判断需求功率是否小于需求功率下限值，若是，则执行步骤五；否则，转去执行步骤六；

步骤五：判断电池剩余容量是否大于电池剩余容量下限值，若是，则进入双电机独立驱动模式，并返回执行步骤一；否则，进入发动机单独驱动同时带动电机发电模式，并返回执行步骤一；

步骤六：判断需求功率是否小于需求功率上限值，若是，则执行步骤七；否则，进入双电机与发动机共同驱动模式，并返回执行步骤一；

步骤七：判断电池剩余容量是否大于电池剩余容量下限值，若是，则进入发动机单独工作模式，并返回执行步骤一；否则，进入发动机单独驱动同时带动电机发电模式，并返回执行步骤一；

步骤八：判断电池剩余容量是否小于电池剩余容量上限值，若是，则进入双电机再生制动模式，否则，进入机械制动模式；

步骤九：结束。

4.根据权利要求3所述的用于履带车辆的行星耦合混合动力系统的控制方法，其特征在于当车辆停车时，若电池剩余容量小于电池剩余容量上限值，则进入停车充电模式，通过手刹制动来锁止行星轮耦合机构的行星架，发动机开启，接合电控离合器，使发动机带动第一驱动电机、第二驱动电机发电为车载动力电池组充电。

5.权利要求1所述的用于履带车辆的行星耦合混合动力系统的控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一：将制动踏板信号B量化为0到1之间的数字量，定义制动踏板阈值B_min＝0.05，判断制动踏板信号B是否大于制动踏板阈值B_min，若是，则判断为制动踏板被踩下，转去执行步骤八；否则，执行步骤二；

步骤二：将方向盘转角信号S量化为0到1之间的数字量，定义方向盘转角阈值S_min＝0.05，判断方向盘转角信号S是否大于方向盘转角阈值S_min，若是，则判断方向盘发生转向，执行步骤三；否则，转去执行步骤四；

步骤三：判断是否原地转向，若是，则进入原地转向模式，发动机关闭，电控离合器处于非接合状态，制动第一电控制动器，综合控制器根据方向盘转角信号S控制第一驱动电机、第二驱动电机分别输出大小相等、方向相反的力矩，从而实现原地转向；并返回执行步骤一；否则，进入行进中转向模式，综合控制器根据方向盘转角信号S对第一驱动电机、第二驱动电机进行力矩控制，使一侧履带作用力大于另一侧，从而实现行进中转向，并返回执行步骤一；

步骤四：判断需求功率Pn是否小于需求功率下限值PnMin，若是，则执行步骤五；否则，转去执行步骤六；

步骤五：判断电池剩余容量SOC是否大于电池剩余容量下限值SOCMin，若是，则进入双电机独立驱动模式，发动机关闭，电控离合器处于非接合状态，制动第一电控制动器，车辆所有的驱动力由第一驱动电机、第二驱动电机提供，并返回执行步骤一；否则，进入发动机单独驱动同时带动电机发电模式，电控离合器接合，第一电控制动器松开，发动机运转，此时第一驱动电机、第二驱动电机沿着与双电机独立驱动模式中相反的方向转动，从而进入发电状态，并返回执行步骤一；

步骤六：判断需求功率Pn是否小于需求功率上限值PnMax，若是，则执行步骤七；否则，进入双电机与发动机共同驱动模式，电控离合器接合，第一电控制动器松开，第二电控制动器和第三电控制动器均抬起，并返回执行步骤一；

步骤七：判断电池剩余容量SOC是否大于电池剩余容量下限值SOCMin，若是，则进入发动机单独工作模式，此时，第一驱动电机、第二驱动电机关闭，同时制动第二电控制动器和第三电控制动器，并返回执行步骤一；否则，进入发动机单独驱动同时带动电机发电模式，并返回执行步骤一；

步骤八：判断电池剩余容量SOC是否小于电池剩余容量上限值SOCMax，若是，则进入双电机再生制动模式，发动机关闭，电控离合器处于非接合状态，制动第一电控制动器，第一驱动电机、第二驱动电机输出与驱动车辆时方向相反的力矩；否则，进入机械制动模式；

步骤九：结束。