[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

说明书

技术领域

本发明属于混合动力车辆驱动技术领域，特别是涉及一种用于履带车辆的行星耦合混合动力系统及其控制方法。

背景技术

混合动力电传动技术在履带车辆中的应用具有显著的技术优势，不仅可以改善燃油经济性，而且有利于提高车辆动力性；但是，目前广泛采用的串联混合动力双侧电机独立驱动结构由于受限于目前的电机功率密度，仅靠电机驱动无法同时满足整个行驶工况的力矩与转速需求。因此，必须增置一套两档变速器或者采用多电机耦合，这样不仅使结构复杂、控制繁琐，而且降低了系统可靠性。

另外，履带车辆转向过程中，外侧履带需要输出较大功率，由于双侧电机独立驱动结构在转向过程中内侧制动功率只能通过内侧电机转化为电能，而外侧履带的机械功率完全来自于外侧电机；因此，转向过程中车速稍微一高，位于外侧的电机功率需求就变得很高。仅仅为了满足转向需求就不得不将双侧电机都设计的很大，同时，这也使履带车辆的转向性能受到很大制约，受电机峰值功率所限，目前的串联混合动力双侧电机独立驱动结构的履带车辆基本只能在很低的车速下进行转向(例如15km/h以下)，严重降低了车辆运行过程中的平均车速、影响车辆机动性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于履带车辆的行星耦合混合动力系统及其控制方法。该系统的发动机功率与两侧驱动电机功率通过两侧行星轮耦合机构耦合后共同驱动车辆行驶，可以在提高车辆机动性与燃油经济性的同时降低各动力部件的尺寸，并且可以取消两档变速箱，简化系统结构；另外，还可以降低转向过程中外侧驱动电机的需求功率，提高转向性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种用于履带车辆的行星耦合混合动力系统，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。

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，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。

本发明的有益效果：